一种利用厨余垃圾常温厌氧发酵的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种厨余垃圾处理与资源化和生物制氢方法，有其是指一种厨余垃圾室温厌氧发酵产氢的产法。
【背景技术】
[0002]厨余垃圾是家庭、宾馆、饭店及机关企事业等饮食单位抛弃的剩余饭菜的通称，是人们日常生活中产生的一种有机固体废弃物。厨余垃圾成份十分复杂，是油、水、混合菜蔬、果皮、果核、米面、鱼、肉、骨以及废餐具、纸巾等的大杂烩，淀粉、食物纤维、动物脂肪和蛋白质等有机物质是厨余垃圾的主要机物成分。经有关单位分析测定，未变质的厨余垃圾的干燥物中含有16.73%粗蛋白、28.82%粗脂肪、2.52%粗纤维。厨余垃圾的产生量十分巨大，例如，2002年，上海市每日厨余垃圾的产生量达1300吨左右，北京市达1600吨左右，深圳市则达1680吨。而且，近年来随着城市生活设施和居住条件的改善、人民生活水平的提高和人口的增加，厨余垃圾的产生量有越来越大的趋势。由于厨余垃圾容易发酵、变质、腐烂，产生大量毒素，散发恶臭气体，严重污染水体和大气，而且大中城市的大量厨余垃圾直接排入下水道，也造成极严重的环境污染。目前，厨余垃圾已成为城市生活垃圾的重要污染源。
传统的厨余垃圾处理方式主要有以下几种:
(1)饲料化
长期以来，厨余垃圾都直接应用为动物饲料，饲养动物(如猪、鸡、鸭等家畜家禽)。然而，饲养场通常在市郊，厨余垃圾由于在储存、运输过程暴露在空气中，微生物、细菌大量繁殖，动物性油脂很容易氧化腐烂，从而腐败变质产生毒素。特别在高温、高湿的条件中，这种情况更会加剧。这种厨余垃圾被家禽家畜等食用后，有害物质蓄积在其脂肪、肌肉等组织里，导致禽畜产品质量的不稳定，人食用了这样的家禽家畜达到一定程度后，就会导致肝脏、肾脏等系统免疫功能下降，引发疾病。为此，许多地方已严格禁止直接用厨余垃圾作为饲料喂养动物。
而利用高温消毒、脱水和粉碎等物理工艺将厨余垃圾饲料化，对减少厨余垃圾中的细菌、病源污染和环境污染具有明显效果，但一方面可能消除厨余垃圾病源菌不完全，另一方面工艺要求较高，成本高，目前应用也不是十分广泛。
(2)堆肥化
堆肥是在人工控制的适当水分、空气条件下，使分解微生物生长并降解有机质而产生高温、杀死其中的病原菌，并使有机物达到稳定化和无害化，最终形成稳定的腐殖质。厨余垃圾中有机物含量高、营养丰富、适合于微生物生长，因此也适合于堆肥处理。虽然厨余垃圾堆肥的成本不高，但是由于目前市场情况不佳，销售困难，通常只能无偿提供给农业部门，其综合效益较差。目前许多堆肥厂都由于生产的肥料没有市场而闲置。另外厨余垃圾中盐分含量非常高，高盐分含量会影响微生物的生长，并可能会引起土质恶化，因此不适合直接用于堆肥。要进行堆肥，必须先将厨余垃圾中盐分高的组分分离出来或先脱盐，然后进行堆肥。 (3)填埋、焚烧
目前国内对于厨余垃圾，由于未实行垃圾分类制度，其中较大一部分与其它城市固体废弃物一起进行填埋、焚烧处理。厨余垃圾是填埋场所填埋垃圾中有机物的主要来源，是填埋过程中的场内蚊蝇滋生、恶臭、产生大量高浓度有机渗浙液和大量沼气等问题的直接原因。厨余垃圾的高含水率是造成垃圾焚烧时产生臭味及环境问题的元凶。厨余垃圾的高含水率、低热值，在进行焚烧处理时会降低垃圾的燃烧效率，延长垃圾的停留时间，从而增加处理成本，操作不当时还会导致炉床阻塞，缩短焚烧炉的寿命，所产生的水汽除会因为导致炉温降低而造成戴奥辛生成机会外，也会产生酸性气体折损后续空气污染防治设备。另外，厨余垃圾在进行焚烧时，往往需要在焚烧处理过程中加入辅助燃料(如油)，从而进一步增加了处理的成本。因此厨余垃圾采用焚烧处理是也不适宜的。
(4)厌氧发酵甲烷化
通过厌氧发酵甲烷化技术发酵厨余垃圾合成有价值的微生物代谢产物，为厌厨余垃圾的资源化、减量化开辟了新思路。厌氧发酵又称为厌氧消化，或厌氧生物处理，是在厌氧条件下由多种微生物共同作用，使有机物分解、稳定，并生成CH4、CO2或H2及其它代谢产物的过程。厨余垃圾中有机物含量高，如淀粉、蛋白质，C/N比低，适合采用厌氧发酵甲烷化技术进行资源化。另外，厌氧发酵甲烷化技术不需供氧，能耗较低。利用厌氧发酵甲烷化技术处理厨余垃圾产生沼气，将厨余垃圾中有机物的部分生物质能以甲烷形式回收，是厨余垃圾资源化的一种非常常见的方法。从技术上分析，厨余垃圾的厌氧发酵甲烷化处理具有节能、产能、高效和资源回收等优势。但同时也存在发酵周期长、初期投资大、运行不稳定、易引起酸中毒导致产气效果下降等问题，因此目前尚未得到广泛的应用。
因此，开发一种适合厨余垃圾特性的处理处置方法，并在低成本、运行简单、厨余垃圾中资源利用程度高，无二次污染等的基础上对厨余垃圾进行合理有效的处理处置是目前需解决的一大问题。
【发明内容】
[0003]本发明旨在针对上述问题提供一种运行费用低、工艺简单、操作方便、能耗低的一种厨余垃圾室温厌氧发酵产氢的产法。
为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的:
一种厨余垃圾常温厌氧发酵产氢的方法，其特征在于:首先对产氢基质进行预处理:将收集到的厨余垃圾进行分选，去除其中的无机物和难降解有机物后与水以合适比例进行混合，然后进行粉碎、过筛；取污水厂的剩余污泥，经浓缩过筛后，与粉碎过筛后的厨余垃圾按合适比例混合，然后进行热处理，热处理后的混合物作为产氢菌的来源和产氢基质并进入热交换器与在其中的未热处理的混合物进行热交换，将以上得到的混合基质置于密闭的发酵罐中进行室温厌氧发酵产氢。
厨余垃圾与水混合的比例为1:1?1: 20，厨余垃圾与剩余污泥的混合比例为1:1 ?1: 10。
污水处理厂的剩余污泥作为产氢菌源，剩余污泥的浓缩浓度为6-20g/L。
厨余垃圾与污水厂剩余污泥的热处理温度为80?180°C、压力为I?1.5atm下进行，热处理时间为0.25?1.0h0 厨余垃圾与剩余污泥是在包裹保温层的密闭发酵罐中在室温下进行不控温发酵。
本发明具有如下优点:
1、由于热处理后厨余垃圾与剩余污泥的混合物与未处理厨余垃圾与剩余污泥的混合物进行热交换，可以提高进入热处理过程的污泥温度，从而提高热作用效率。
2、本发明利用热交换后厨余垃圾和剩余污泥