一种有机固废高温好氧消化进程缓解氨抑制的技术方法

文档序号:36833389发布日期:2024-01-26 16:49阅读:14来源:国知局

本发明属于有机质固体废物处理处置及资源化利用,具体涉及一种有机固废高温好氧消化进程缓解氨抑制的技术方法。


背景技术:

1、有机质固体废物广泛来源于工农业生产活动、市政工程或人类日常生活,主要包括动物粪污、作物秸秆、污水厂污泥、食品生产废物、工业有机废物、木材加工废物、厨余垃圾等典型类别。随着社会经济的快速发展、人民生活水平的不断提高,有机质固废的产生量增长迅速。据2021年统计,我国污泥产量高达7288万吨,其中市政污泥产量为5552万吨;厨余垃圾产生量约为30.18万吨/天,而截至2020年底,全国46个重点城市厨余垃圾处理能力约为6.28万吨/天,仅能消纳餐厨垃圾产生量的20%左右。

2、目前,有机质固废的处理处置技术主要包括:热解或炭化后土地利用,高温焚烧,卫生填埋,好氧堆肥或厌氧发酵,湿垃圾水热氧化处理。焚烧处理减量化效果最为明显,但能耗偏高,尾气中有害气体如二噁英等净化较为困难;受固废成分复杂、水分含量差异明显这类特性影响,有机固废热解、水热处理工艺也不尽相同,且对垃圾分类要求甚为严格。动物粪污、污水厂污泥、食品生产废物、厨余垃圾等固体废物水分与有机质含量通常较高,主要采用厌氧制沼、好氧发酵制肥、生物转化三大典型路线对此类湿有机质固废进行处理处置或资源化利用。相比厌氧制沼与生物转化技术,湿有机质固废好氧处理过程同时伴随有热量释放,并维持堆体的自热、高温状态,有机底物降解更为彻底,同时具有稳定化速度快、病原体灭活效果好这类明显优势。近些年来,高温好氧消化技术在城市湿垃圾、餐厨垃圾、污水厂污泥、畜禽粪污等有机质固废的处理处置方面呈现广阔的应用前景,且已经在德国、北美等国家或地区建成80余座污水厂污泥稳定化处理工程化装置。

3、采用高温好氧消化技术处理有机质固体物料时,含氮有机物或胞外聚合物在蛋白酶、酞酶等作用下水解生成氨基酸,并经脱氨作用转化为氨。但好氧体系的温度通常高达45℃甚至更高,此条件下氮的硝化、反硝化进程完全受到抑制,氨氮大量累积,进而对好氧进程及其处理效能产生抑制作用。研究表明,氨氮浓度超过1000 mg/l时,污泥高温好氧消化体系中挥发性固体物质vs去除率增量仅为1.28%。有机质固废高温好氧消化体系中,游离态氨亦或是离子态铵到底在多大程度上抑制生化反应进程,对此尚无统一认识。如何有效缓解氨抑制并提升生化处理效能,这也是高含水率的有机质固废稳定化处理与资源化利用亟待解决的技术难题。


技术实现思路

1、本发明提供一种有机固废高温好氧消化进程缓解氨抑制的技术方法,通过反应器中投加富里酸与酶促液提升嗜热微生物活性并减缓活性氧对生物体胞内物质的过度氧化;当消化体系总氨氮呈现较高浓度时,及时投加可溶性镁盐与磷石膏浆料,在弱碱性条件下持续进行高温好氧消化,生成含镁氨磷的沉淀物而降低氨浓度;另外,将固氮剂添加至消化体系中,借助吸附、离子交换作用原理将部分氨氮转移至硅酸盐类固氮剂中从而适当降低消化体系氨浓度,有机质固废稳定化处理后,固液分离所得固体残留物腐殖化程度以及氮素含量均较高,适宜于后续基质化利用。

2、本发明具体实施步骤如下:

3、(1)将富里酸与主要包含cu2+、mn2+、fe2+组分的酶促液混合并制备调质母液,按待处理物料总体积0.6‰比例添加至有机固废高温好氧消化体系,调质阶段反应时间不低于1h;

4、(2)当消化体系总氨氮浓度上升至800 mg l-1时,依次投加可溶性镁盐以及固体物含量为30%的磷石膏浆料,混合均匀后间歇添加重质氧化镁,控制高温好氧消化体系ph值为8.0-9.0,持续消化处理12~15 h;

5、(3)将粒径3-5 mm硅酸盐类固氮剂添加至有机固废高温好氧消化体系,继续稳定化处理5 h以上,实现高氨氮条件下有机固废快速稳定化处理。

6、优选的,步骤(1)按照有机固废干基质量1.0-2.0‰比例确定富里酸用量。

7、优选的,步骤(1)酶促液中cu2+、mn2+、fe2+物质的量比例为(0.8-1.2):(0.6-1.0):1,采用稀硫酸调整酶促液ph值至4.0-5.5,酶促液中fe2+浓度为0.5-0.8 mol l-1。

8、优选的,步骤(1)富里酸(kg)与酶促液(l)混合的比例为1:(4-12)。

9、优选的,步骤(2)中可溶性镁盐为硫酸镁,每立方消化体系中硫酸镁投加量为0.25-0.40 kg。

10、优选的,步骤(2)磷石膏浆料采用超声波活化处理15-25 min,之后每立方消化体系中添加磷石膏浆液2.8-4.5 kg,所述磷石膏浆料为固体物含量为30%磷石膏浆料。

11、优选的,步骤(2)投加镁盐与磷石膏浆料后,继续间歇添加重质氧化镁以调控消化体系ph值至8.0-9.0。

12、优选的,步骤(3)选用沸石作为固氮剂时,每立方消化体系投加0.4-0.8 kg;选用沸石与膨胀珍珠岩混合物作为固氮剂时,两者的质量比为1:(0.3-0.6),按每立方消化体系添加0.3-0.6 kg固氮剂确定混合物用量。

13、与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:

14、本发明利用富里酸与酶促液对湿有机质高温好氧消化进程进行调质处理,提升氧化酶活性进而缓解微生物在高氨氮条件下所受氧化胁迫作用;另外,结合弱碱性条件下氨氮沉淀反应以及沸石类硅酸盐固氮剂的吸附、离子交换作用,多途径缓解有机固废高温好氧消化进程的氨抑制,有机固废快速稳定化处理后,固液分离所得固体残留物腐殖化程度以及氮素含量均较高,适宜于后续基质化利用。



技术特征:

1.一种有机固废高温好氧消化进程缓解氨抑制的技术方法,其特征在于包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述方法,其特征在于步骤(1)中按照有机固废干基质量1.0-2.0‰比例确定调质阶段富里酸用量。

3.根据权利要求1所述方法,其特征在于步骤(1)酶促液包含cu2+、mn2+、fe2+离子,其物质的量比例为(0.8-1.2):(0.6-1.0):1,用稀硫酸调整酶促液ph值至4.0-5.5,酶促液中fe2+浓度为0.5-0.8 mol l-1。

4.根据权利要求1所述方法,其特征在于步骤(1)富里酸与酶促液混合时的固液比为1:(4-12)。

5.根据权利要求1所述方法,其特征在于步骤(2)中可溶性镁盐为硫酸镁,每立方消化体系中硫酸镁投加量为0.25-0.40 kg。

6.根据权利要求1所述方法,其特征在于步骤(2)磷石膏浆料采用超声波活化处理15-25 min,之后每立方消化体系中添加磷石膏浆液2.8-4.5 kg,所述磷石膏浆料为固体物含量为30%磷石膏浆料。

7.根据权利要求1所述方法,其特征在于步骤(2)添加镁盐与磷石膏浆料后,间歇添加重质氧化镁,控制消化体系ph值为8.0-9.0。

8.根据权利要求1所述方法,其特征在于步骤(3)所述固氮剂由沸石或沸石与膨胀珍珠岩组成,选用沸石与膨胀珍珠岩作为固氮剂时,沸石与膨胀珍珠岩质量比为1:(0.3-0.6)。

9.根据权利要求8所述方法,其特征在于选用沸石作为固氮剂时,每立方消化体系添加0.4-0.8 kg;选用沸石与膨胀珍珠岩作为固氮剂时,按每立方消化体系添加0.3-0.6 kg固氮剂确定混合物用量。


技术总结
本发明公开了一种有机固废高温好氧消化进程缓解氨抑制的技术方法,所述方法将富里酸与主要包含Cu2+、Mn2+、Fe2+离子的酶促液混合以制备调质母液,按比例添加至有机固废高温好氧消化体系,监测消化液中总氨氮浓度,当其上升至800 mg L‑1时,将可溶性镁盐以及磷石膏浆料依次投加至湿有机质固废的处理体系,通过间歇添加重质氧化镁以调整消化体系pH至8.0‑9.0,持续高温好氧消化处理,再将硅酸盐类固氮剂添加至消化体系。本发明结合提升氧化酶活性以及氨氮沉淀、吸附、离子交换作用原理,多途径缓解湿有机质固废高温好氧消化进程的氨抑制,有机质固废稳定化处理后,固液分离所得固体残留物腐殖化程度以及氮素含量均较高,适宜于后续基质化利用。

技术研发人员:刘树根,吴斯影,邹庐泉,乐俊超,詹道平,沈星海
受保护的技术使用者:昆明理工大学
技术研发日:
技术公布日:2024/1/25
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