一种提高餐厨垃圾厌氧发酵沼渣脱水性能的方法与流程

本发明属于餐厨垃圾处理技术领域，特别涉及一种提高餐厨垃圾厌氧发酵沼渣脱水性能的方法。

背景技术：

餐厨垃圾，是指人们日常生活所产生的残余废物，主要来源于食堂、餐馆和家庭。餐厨垃圾厌氧发酵技术具有良好的发展潜力，该技术利用厌氧微生物将餐厨垃圾进行高效降解，不但可以将餐厨垃圾进行处理,而且能将其中的有机质转变为可再生能源气体—沼气，用于产热、发电或者用作燃料。厌氧发酵技术的应用必将产生大量的厌氧发酵残余物—沼渣。这些残余物含有大量水分、有机物、N、P、K和微量元素等，同时也含有一定的病原菌、霉菌毒素等有害物质，并散发着臭味，若不能合理地处理仍然会对环境带来巨大的污染。对沼渣进行脱水，降低其含水率，是沼渣后续处理和利用的前提，比如焚烧、填埋、堆肥等。

目前，沼渣的脱水一般经过离心脱水机处理后，得到含水率为80％左右的脱水沼渣，然后将改性剂与脱水沼渣混合后送入板框压滤机内压榨，得到干化滤饼。专利CN102950137B公开了一种餐厨垃圾的协同处理方法，主要包括预处理、调节制浆、厌氧发酵、沼气利用和沼渣处理步骤，该技术工艺相对复杂，耗能也较大，在步骤S5中的“离心脱水和改性压榨工序是：将经过所述厌氧发酵后的浆液经过离心脱水机离心脱水后，得到含水率为 80％的脱水污泥；将所述脱水污泥与污泥改性剂混合后送入板框压滤机内压榨。”加改性剂后滤饼的有机质下降较多。而应用于污泥脱水的生物处理技术，其成本低廉，脱水泥饼含水率低，无臭味，泥饼有机质、热值和养分均不减少，便于后续的资源化利用。专利申请号201410119833.X公开了一种污泥生物沥浸法快速调理深度脱水的新方法，专利申请号201410306890.9公开了一种利用生物沥浸反应进行污泥脱水的工艺，这两个专利均公开了利用生物处理技术对污泥进行脱水的方法，该技术主要是通过向污泥中接种复合菌剂，并投加特定的营养剂，在特定生物反应器中反应一段时间，依靠微生物的作用，污泥的脱水性能会得到很大改善，压滤泥饼含水率可降至60%以下。目前，生物处理技术还没有在沼渣脱水方面的应用。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种提高餐厨垃圾厌氧发酵沼渣脱水性能的方法，采用微生物的方法对沼渣进行深度调理，调理后的沼渣经压滤机压滤脱水，以解决现有的沼渣脱水方法存在的能耗较大，药剂用量较多的问题，降低沼渣的脱水成本。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种提高餐厨垃圾厌氧发酵沼渣脱水性能的方法，其中，所述的方法包括如下步骤：

步骤一：在沼渣调节池中将待处理沼渣的含水率调节至96~99%，获得稀释后的沼渣；

步骤二：将所述步骤一中所得的稀释后沼渣连续泵入至接种有复合微生物的生物处理反应系统的生物处理反应池中，同时向所述生物处理反应池中泵入复合营养剂，并进行连续曝气，在自然条件下，生物处理1.5~4天；

步骤三：将步骤二中反应好的沼渣经过浓缩池处理后，沼渣沉淀物送入压滤机，上清液排入到滤液收集池；

步骤四：将所述步骤三中的沼渣沉淀物经压滤机进行压榨后产生滤饼和压滤液，将所述的压滤液排入到滤液收集池；

步骤五：将所述滤液收集池收集的滤液部分回流至所述生物处理反应系统，用作接种所述复合微生物和调节新鲜沼渣的pH值，剩余的所述滤液排至污水处理厂进行处理；

步骤六：向所述生物处理反应系统的生物处理反应池中连续泵入含水率为96~99%的新鲜沼渣，同时向所述生物处理反应池泵入复合营养剂，并进行连续曝气；

步骤七：循环重复上述步骤一至步骤六。

进一步，所述复合营养剂相对新鲜沼渣的加入量为4~12g/L，回流滤液量为新鲜沼渣量的50~150%，曝气时控制溶解氧浓度为3~6mg/L。

进一步，所述复合微生物的组成以及相对于处理沼渣体积的接种量如下：氧化硫硫杆菌1~5%，氧化亚铁硫杆菌5~9%。

进一步，所述复合营养剂包括硫粉、五水硫代硫酸钠、吐温-20、七水硫酸亚铁、磷酸氢二钾、硫酸镁、腐殖土、微量元素、维生素。

进一步，所述复合营养剂中，硫粉含量为50~170g/kg、五水硫代硫酸钠含量为60~180g/kg、吐温-20含量为5~20g/kg、七水硫酸亚铁含量为400~750g/kg、磷酸氢二钾含量为20~100g/kg、腐殖土含量为40~90g/kg、微量元素含量为4~10g/kg、维生素含量为10~40g/kg。

进一步，所述生物处理反应池的进渣管和出渣管位于同一水平面的相对位置，与底部距离为反应池总深度的70~80%；进渣管与导流管连接，导流管通至反应池底部且导流管末端与池底的距离为池深的8~10%；出渣管与下一级生物处理反应池的进渣管相连；每个生物处理反应池内平行交错设有两道挡板，每道挡板的长度为池壁的60~70%，高度与池深相同；挡板间距及挡板与池壁的距离均为池壁长度的三分之一。

进一步，所述生物处理反应系统为10个生物处理反应池串联组合而成。

进一步，所述生物处理反应池中设有曝气头。

本发明相对于现有技术所产生的有益效果如下：

1、本发明利用浓缩池的上清液和压滤液来代替处理后的沼渣进行回流，这样既减轻对沼渣处理后废液的再处理负担，又减少了沼渣的回流，从而提高了处理效率，具体如下：

1)减少废水排放：上清液和压滤液的pH一般为2.0~3.5，这对于污水处理是很大负担；

2)调节沼渣的pH：上清液和压滤液的低pH可以降低沼渣的初始pH，缩短反应周期；

3）增加微生物的密度：上清液和压滤液中有足够浓度的微生物，完全可用于接种和补充原沼渣中目标微生物数量。

2、本发明利用复合营养剂，所述复合营养剂中除了加入供微生物生长的一般营养物质外，还加入了腐殖土和表面活性剂吐温-20，其中的腐殖土可以缓慢释放K⁺、Ca²⁺、Na⁺、Mg²⁺等离子，为微生物生长提供长期营养供给，吐温-20可以增加硫粉的溶解性，提高处理效率。

通过上述工艺的改进、复合微生物的配比优化和营养剂配方的改良，经1.5~4天的反应处理，能够明显改善沼渣的脱水性能，处理后沼渣经压滤后滤饼含水率降至60%以下。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图；

图2为本发明中生物处理反应系统的两级生物处理反应池的俯视示意图；

图3为本发明中生物处理反应系统的两级生物处理反应池的结构示意图。

图中：1-沼渣调节池、2-生物处理反应系统、3-浓缩池、4-压滤机、5-滤饼、6-废液收集池、7-污水处理厂、8-第一级生物处理反应池、9-第二级生物处理反应池、10-第一级进渣管、11-第一级出渣管、12-第二级进渣管、13-第二级出渣管、14-挡板、15-导流管、16-曝气头。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例来进一步详细的说明本发明，但本发明的保护范围并不限于此。

实施例1

本实施例的沼渣取自某餐厨垃圾厌氧发酵处理厂，其含水率为96.43%，有机质含量为50.97%。

如图1所示，一种提高餐厨垃圾厌氧发酵沼渣脱水性能的方法，该方法包括如下步骤：

步骤一：在沼渣调节池1中将待处理沼渣的含水率调节至98%，获得稀释后的沼渣；

步骤二：将所述步骤一中所得的稀释后的沼渣中泵入至接种有复合微生物的生物处理反应系统2的生物处理反应池中，复合微生物中的各菌种相对于待处理沼渣体积的接种量：氧化硫硫杆菌2%，氧化亚铁硫杆菌8%。同时向反应池中泵入复合营养剂6g/L，并进行连续曝气，控制沼渣的溶解氧为4mg/L，在自然条件下生物处理2.5天；其中复合营养剂的组成如下：硫粉含量为110g/kg、五水硫代硫酸钠含量为130g/kg、吐温-20含量为10g/kg、七水硫酸亚铁含量为610g/kg、磷酸氢二钾含量为33g/kg、腐殖土含量为70g/kg、微量元素7g/kg、维生素30g/kg；

步骤三：将步骤二中反应好的沼渣经过浓缩池3处理后，将沼渣沉淀物送入压滤机4，将上清液排入到滤液收集池6中；

步骤四：将经过步骤三处理后的沼渣沉淀物经压滤机4压榨，得到滤饼5，滤饼5含水率降至54.76%，有机质含量为48.36%；并将产生的压滤液排入到滤液收集池6；

步骤五：滤液收集池6中的滤液部分回流至生物处理反应系统2中，用作接种复合微生物和调节新鲜沼渣的pH值，剩余滤液排至污水处理厂7进行处理；

步骤六：向生物处理反应系统2的生物处理反应池中连续泵入含水率为98%的新鲜沼渣，同时向生物处理反应池泵入复合营养剂和回流滤液，并进行连续曝气，控制沼渣的溶解氧为4mg/L；相对于新鲜沼渣的加入量，复合营养剂加入量为6g/L，回流滤液量为新鲜沼渣量的80%；沼渣经过10级生物处理反应池处理后流出系统，完成处理反应；

步骤七：循环重复上述步骤一至步骤六。

得到的滤饼可以资源化利用，用于园林绿化、焚烧发电或者用作建筑材料均可。

如图2所示，在本实施方式中采用的生物处理反应系统为10个生物处理反应池串联组合而成，图2为该生物处理反应系统中的两个串联的生物处理反应池的俯视示意图，图3为该生物处理反应系统中的两个串联的生物处理反应池的俯视结构示意图，包括第一级生物处理反应池8和与其串联的第二级生物处理反应池9，第一级生物处理反应池8的第一级进渣管10和第一级出渣管11处于同一水平面的对角位置上；第一级进渣管10与反应池底部的距离为反应池总深度的80%，第一级进渣管10与导流管15连接，导流管15通至第一级生物处理反应池8的底部且导流管15末端与池底的距离为池深的10%；每个反应池内平行交错的设有两道挡板14，每道挡板的长度为池壁宽度的70%，高度与池深相同；挡板间距及挡板与池壁的距离均为池壁长度的三分之一；第二级生物处理反应池9的第二级进渣管12和第二级出渣管13也处于同一水平面的对角位置上，第一级生物处理反应池8的第一级出渣管11与第二级生物处理反应池9的第二级进渣管12相连。

在每个生物处理反应池的底部均设有曝气头16，通过进渣管和导流管15将沼渣泵入生物处理反应池的底部，沼渣在推流的作用下通过挡板的作用呈S型向出渣管流动，如图2中箭头的流向所示，与此同时进行曝气，然后再经过下一级的进渣管进入下一级生物处理反应池；最后流出生物处理反应系统，完成沼渣的生物处理过程。

实施例2

沼渣取自郑州市某餐厨垃圾厌氧发酵处理厂，其含水率为95.68%，其有机质含量50.97%。一种提高餐厨垃圾厌氧发酵沼渣脱水性能的方法，该方法包括如下步骤：

步骤一：在调节池中将待处理沼渣的含水率调节至96%，获得稀释后的沼渣。

步骤二：在所述步骤一中所得的稀释后沼渣泵入至接种有复合微生物的有复合微生物的生物处理反应系统2的生物处理反应池中，复合微生物中的各菌种相对于待处理沼渣体积的接种量：氧化硫硫杆菌3.33%，氧化亚铁硫杆菌6.67%；同时泵入复合营养剂7g/L，并进行连续曝气，控制沼渣的溶解氧为4.5mg/L，在自然条件下生物处理3天；其中复合营养剂的组成如下：硫粉含量为125g/kg、五水硫代硫酸钠含量为110g/kg、吐温-20含量为8g/kg、七水硫酸亚铁含量为650g/kg、磷酸氢二钾含量为36g/kg、腐殖土含量为40g/kg、微量元素6g/kg、维生素25g/kg。

步骤三：将步骤二中反应好的沼渣经过浓缩池处理后，沼渣沉淀物送入压滤机，上清液排入到滤液收集池。

步骤四：将经过步骤三处理后的沼渣沉淀物经压滤机压榨，得到滤饼，滤饼含水率降至57.39%，有机质含量为46.67%。并将产生的压滤液排入到滤液收集池；

步骤五：滤液收集池6中的滤液部分回流至沼渣生物处理反应系统2中，用作接种复合微生物和调节新鲜沼渣的pH值，剩余滤液排至污水处理厂进行处理；

步骤六：向生物处理反应系统2的生物处理反应池中连续泵入含水率为97%的新鲜沼渣，同时向反应池泵入复合营养剂和回流滤液，并进行连续曝气，控制沼渣的溶解氧为4.5mg/L；相对于新鲜沼渣的加入量，复合营养剂加入量为7g/L，回流滤液量为新鲜沼渣量的90%；沼渣经过10级生物处理反应池后流出系统，完成处理反应；

步骤七：循环重复上述步骤一至步骤六。

得到的滤饼可以资源化利用，用于园林绿化、焚烧发电或者用作建筑材料均可。

生物处理反应系统的结构及工作原理同实施例1。

要说明的是，上述实施例是对本发明技术方案的说明而非限制，所属技术领域普通技术人员的等同替换或者根据现有技术而做的其它修改，只要没超出本发明技术方案的思路和范围，均应包含在本发明所要求的权利范围之内。