专利名称：一种生物质垃圾水解供碳资源化方法
技术领域：
本发明属于生物质废物处理技术领域，特别涉及一种为废水处理提供碳源的生物质垃圾水解供碳资源化方法。
背景技术：
当污水处理厂的进水以工业废水为主，或者由于偷排、泄露、或混合收集等原因含有相当部分工业废水时，常常在生化处理过程中存在碳源不足的问题。特别是在许多工业区、经济技术开发区，集中污水处理厂进水中工业废水占较高比例，生化性能较差，系统运行不稳定，处理效果较差，出水一般不能达标。当污水厂的进水COD较低时，常常需要外加碳源的补充(如甲醇、乙醇、葡萄糖)，不但浪费资源，也增加了污水处理厂的成本。生物质垃圾是城市生活垃圾的重要组成部分，主要包括餐厨垃圾、厨余垃圾、果蔬垃圾、园林垃圾等，含大量可降解有机物，通常含水率高达80 %以上，污染物负荷很高。目前，我国大部分城市都是将生物质垃圾混合于其它生活垃圾中，并且一般都是采用填埋、焚烧、堆肥等常规方法直接处理它们，但是由于含水率高、易降解有机质含量高的特点，导致处理过程中的运行成本高、处理效率低或二次污染难以控制等问题。同时，生物质垃圾富含碳、氮，破碎浆化再适当水解后可以作为外部碳源和氮源加入污废水处理工序中协同处理，以增加生化系统的生物量和生物活性，使运行变的稳定，提高处理效果。生物质垃圾为污废水处理提供碳源，可实现生物质垃圾的安全高效处理，同时还可改善污废水的可生化性，提高出水水质。实际上，某些生活垃圾填埋场将新鲜垃圾渗滤液(高COD)引入渗滤液处理装置，为生物脱氮提供碳源，就是充分利用了生物质垃圾经过初步水解之后释放的富含小分子有机酸的水解液。有机质废物的厌氧水解技术与设备较多，但是其主要是基于有机质厌氧产沼的目的出发的，也就是通过优化工艺参数似的尽可能多的有机质转化为甲烷。而将生物质垃圾用作污废水处理的碳源，则要求尽可能多的有机质在尽可能短的时间内转化为优质碳源 (小分子有机酸)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生物质垃圾水解供碳资源化方法，解决工业污废水处理碳源不足的问题。—种生物质垃圾水解供碳资源化方法，在由破碎机、输送装置、恒温水解反应器、 水循环管路和加热装置串联构成的生物质垃圾水解供碳资源化装置中，按照如下步骤进行(1)将生物质垃圾进行分拣预处理，去除其中的杂质；拣预处理的目的是将玻璃、 橡胶、瓷器、塑料等可以回收利用或不利于后续处理处置工艺的物料分离出来，以保障后续处理系统的安全性和稳定性；(2)将去除杂质的生物质垃圾经破碎机进行破碎分解处理，至粒径小于5mm，通过
3破碎使垃圾的比表面积增加以提高后续步骤水解酸化的效率及过程控制的稳定性；(3)经过输送装置将破碎后的生物质垃圾输入恒温水解反应器中，调节恒温水解反应器温度为30-40°C，初始含固率为1_5%，水解酸化处理18-30小时，以产生SCOD浓度很高、可生化性很好的水解液，其可以用于改善与提高城市污水处理厂低营养污水的有机物浓度及可生化性，促进污水处理厂工艺稳定运行，还可以作为高氨氮、低碳氮比的有机废水生物脱氮的外加碳源等；水解酸化处理后，富含小分子有机酸的水解液用于污废水处理碳源，水解残渣经过多次循环水解后排出，与污泥一并处理。所述破碎机为锤式破碎机或剪式破碎机。步骤C3)调节恒温水解反应器优选的温度为35°C，初始含固率为3%，水解酸化处理时间为24小时。本发明的有益效果本发明的方法经过适当的破碎、水解程序，生物质垃圾中的碳源转化为可利用的碳源，可用于改善难降解废水的可处理性，实现以废治废。
图1为本发明生物质垃圾水解供碳资源化装置图；图中，1-破碎机、2-输送装置、3-恒温水解反应器、4-水循环管路、5-加热装置。
具体实施例方式下面以具体实施例对本发明做进一步说明。实施例1生物质垃圾水解供碳资源化装置，如图1所示，由破碎机1、输送装置2、恒温水解反应器3、水循环管路4和加热装置5串联构成。生物质垃圾水解供碳资源化方法，按照如下步骤进行(1)将生物质垃圾进行分拣预处理，去除其中的杂质；拣预处理的目的是将玻璃、 橡胶、瓷器、塑料等可以回收利用或不利于后续处理处置工艺的物料分离出来，以保障后续处理系统的安全性和稳定性；(2)将去除杂质的生物质垃圾经破碎机1进行破碎分解处理，至粒径小于5mm，通过破碎使垃圾的比表面积增加以提高后续步骤水解酸化的效率及过程控制的稳定性；在生物质垃圾粒径范围为0 50mm内，粒径小于5mm的水解液SCOD累积浓度最大，水解没有滞后期，而其他粒径水解液SCOD累积浓度相近，且有水解滞后期；(3)经过输送装置2将破碎后的生物质垃圾输入恒温水解反应器3中，调节恒温水解反应器温度为35°C，初始含固率为3%，水解酸化处理M小时，加热装置4，产生一定温度的热水，通过水循环管路5为恒温水解反应器3提供热量，控制系统在设定温度下运行，以产生SCOD浓度很高、可生化性很好的水解液，其可以用于改善与提高城市污水处理厂低营养污水的有机物浓度及可生化性，促进污水处理厂工艺稳定运行，还可以作为高氨氮、低碳氮比的有机废水生物脱氮的外加碳源等；水解酸化处理后，富含小分子有机酸的水解液用于污废水处理碳源，水解残渣经过多次循环水解后排出，与污泥一并处理。生物质垃圾厌氧水解液SCOD累积溶出浓度随不同初始含固率在初始阶段都是迅速增加，到24h后即基本稳定。在水解结束时，含固率3%和4%的水解过程中SCOD累积溶出浓度基本接近，并明显高于含固率2%和的。水解液pH值随不同起始含固率在初始阶段则是迅速下降，之后含固率的PH值上升6.0以上，含固率2%和3%的pH值稳定在3. 5 3. 6范围，含固率4%的pH值下降至3. 5以下；氨氮浓度也是先快速下降，之后基本稳定，但浓度大小随含固率的增大而变小。因此，从对生物质利用效率和可获得的水解液 SCOD浓度角度考虑，厌氧水解时应选择含固率为3%。 不同的温度下水解液的SCOD累积溶出浓度在他内均迅速上升，之后低温(20°C ) 和高温(55°C) SCOD累积溶出浓度增大很小，但后者数值已达40000mg/L，而中温(35°C )则继续以较缓慢速率增加，直至略高于高温的SCOD累积溶出浓度。由于不同温度下水解液的 SCOD (作为资源利用低温时明显偏低)、pH值和氨氮浓度基本相近，若从减小厌氧水解时间角度，在高温下有优势，但高温需加热会带来成本增加，因此采用中温条件下进行水解比较合适。
权利要求
1.一种生物质垃圾水解供碳资源化方法，其特征在于，在由破碎机、输送装置、恒温水解反应器、水循环管路和加热装置串联构成的生物质垃圾水解供碳资源化装置中，按照如下步骤进行(1)将生物质垃圾进行分拣预处理，去除其中的杂质；(2)将去除杂质的生物质垃圾经破碎机进行破碎分解处理，至粒径小于5mm；(3)经过输送装置将破碎后的生物质垃圾输入恒温水解反应器中，调节恒温水解反应器温度为30-40°C，初始含固率为1-5%，水解酸化处理18-30小时后，产生的富含小分子有机酸的水解液用于污废水处理碳源，水解残渣经过多次循环水解后排出，与污泥一并处理。
2.根据权利要求1所述一种生物质垃圾水解供碳资源化方法，其特征在于，所述破碎机为锤式破碎机或剪式破碎机。
3.根据权利要求1所述一种生物质垃圾水解供碳资源化方法，其特征在于，步骤(3)调节的参数为恒温水解反应器温度为35°C，初始含固率为3%，水解酸化处理时间为M小时。
全文摘要
本发明公开了属于生物质废物处理技术领域的一种为废水处理提供碳源的生物质垃圾水解供碳资源化方法。该方法将经过初步分选后的生物质垃圾破碎为细小颗粒，然后进入恒温水解反应器进行厌氧水解酸化，产生SCOD浓度很高、可生化性很好的水解液，富含优质碳源，可用于改善与提高城市污水处理厂低营养污水有机物浓度及可生化性，促进污水处理厂工艺稳定运行，实现以废治废。
文档编号C02F3/00GK102441556SQ201110260400
公开日2012年5月9日 申请日期2011年9月5日 优先权日2011年9月5日
发明者刘建国, 岳东北, 许玉东 申请人:清华大学