專利名稱：一種生物質(zhì)垃圾水解供碳資源化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物質(zhì)廢物處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種為廢水處理提供碳源的生物質(zhì)垃圾水解供碳資源化方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)污水處理廠的進水以工業(yè)廢水為主，或者由于偷排、泄露、或混合收集等原因含有相當(dāng)部分工業(yè)廢水時，常常在生化處理過程中存在碳源不足的問題。特別是在許多工業(yè)區(qū)、經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)，集中污水處理廠進水中工業(yè)廢水占較高比例，生化性能較差，系統(tǒng)運行不穩(wěn)定，處理效果較差，出水一般不能達標(biāo)。當(dāng)污水廠的進水COD較低時，常常需要外加碳源的補充(如甲醇、乙醇、葡萄糖)，不但浪費資源，也增加了污水處理廠的成本。生物質(zhì)垃圾是城市生活垃圾的重要組成部分，主要包括餐廚垃圾、廚余垃圾、果蔬垃圾、園林垃圾等，含大量可降解有機物，通常含水率高達80 %以上，污染物負荷很高。目前，我國大部分城市都是將生物質(zhì)垃圾混合于其它生活垃圾中，并且一般都是采用填埋、焚燒、堆肥等常規(guī)方法直接處理它們，但是由于含水率高、易降解有機質(zhì)含量高的特點，導(dǎo)致處理過程中的運行成本高、處理效率低或二次污染難以控制等問題。同時，生物質(zhì)垃圾富含碳、氮，破碎漿化再適當(dāng)水解后可以作為外部碳源和氮源加入污廢水處理工序中協(xié)同處理，以增加生化系統(tǒng)的生物量和生物活性，使運行變的穩(wěn)定，提高處理效果。生物質(zhì)垃圾為污廢水處理提供碳源，可實現(xiàn)生物質(zhì)垃圾的安全高效處理，同時還可改善污廢水的可生化性，提高出水水質(zhì)。實際上，某些生活垃圾填埋場將新鮮垃圾滲濾液(高COD)引入滲濾液處理裝置，為生物脫氮提供碳源，就是充分利用了生物質(zhì)垃圾經(jīng)過初步水解之后釋放的富含小分子有機酸的水解液。有機質(zhì)廢物的厭氧水解技術(shù)與設(shè)備較多，但是其主要是基于有機質(zhì)厭氧產(chǎn)沼的目的出發(fā)的，也就是通過優(yōu)化工藝參數(shù)似的盡可能多的有機質(zhì)轉(zhuǎn)化為甲烷。而將生物質(zhì)垃圾用作污廢水處理的碳源，則要求盡可能多的有機質(zhì)在盡可能短的時間內(nèi)轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)碳源 (小分子有機酸)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種生物質(zhì)垃圾水解供碳資源化方法，解決工業(yè)污廢水處理碳源不足的問題?！N生物質(zhì)垃圾水解供碳資源化方法，在由破碎機、輸送裝置、恒溫水解反應(yīng)器、 水循環(huán)管路和加熱裝置串聯(lián)構(gòu)成的生物質(zhì)垃圾水解供碳資源化裝置中，按照如下步驟進行(1)將生物質(zhì)垃圾進行分揀預(yù)處理，去除其中的雜質(zhì)；揀預(yù)處理的目的是將玻璃、 橡膠、瓷器、塑料等可以回收利用或不利于后續(xù)處理處置工藝的物料分離出來，以保障后續(xù)處理系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性；(2)將去除雜質(zhì)的生物質(zhì)垃圾經(jīng)破碎機進行破碎分解處理，至粒徑小于5mm，通過
3破碎使垃圾的比表面積增加以提高后續(xù)步驟水解酸化的效率及過程控制的穩(wěn)定性；(3)經(jīng)過輸送裝置將破碎后的生物質(zhì)垃圾輸入恒溫水解反應(yīng)器中，調(diào)節(jié)恒溫水解反應(yīng)器溫度為30-40°C，初始含固率為1_5%，水解酸化處理18-30小時，以產(chǎn)生SCOD濃度很高、可生化性很好的水解液，其可以用于改善與提高城市污水處理廠低營養(yǎng)污水的有機物濃度及可生化性，促進污水處理廠工藝穩(wěn)定運行，還可以作為高氨氮、低碳氮比的有機廢水生物脫氮的外加碳源等；水解酸化處理后，富含小分子有機酸的水解液用于污廢水處理碳源，水解殘渣經(jīng)過多次循環(huán)水解后排出，與污泥一并處理。所述破碎機為錘式破碎機或剪式破碎機。步驟C3)調(diào)節(jié)恒溫水解反應(yīng)器優(yōu)選的溫度為35°C，初始含固率為3%，水解酸化處理時間為24小時。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的方法經(jīng)過適當(dāng)?shù)钠扑椤⑺獬绦?，生物質(zhì)垃圾中的碳源轉(zhuǎn)化為可利用的碳源，可用于改善難降解廢水的可處理性，實現(xiàn)以廢治廢。
圖1為本發(fā)明生物質(zhì)垃圾水解供碳資源化裝置圖；圖中，1-破碎機、2-輸送裝置、3-恒溫水解反應(yīng)器、4-水循環(huán)管路、5-加熱裝置。
具體實施例方式下面以具體實施例對本發(fā)明做進一步說明。實施例1生物質(zhì)垃圾水解供碳資源化裝置，如圖1所示，由破碎機1、輸送裝置2、恒溫水解反應(yīng)器3、水循環(huán)管路4和加熱裝置5串聯(lián)構(gòu)成。生物質(zhì)垃圾水解供碳資源化方法，按照如下步驟進行(1)將生物質(zhì)垃圾進行分揀預(yù)處理，去除其中的雜質(zhì)；揀預(yù)處理的目的是將玻璃、 橡膠、瓷器、塑料等可以回收利用或不利于后續(xù)處理處置工藝的物料分離出來，以保障后續(xù)處理系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性；(2)將去除雜質(zhì)的生物質(zhì)垃圾經(jīng)破碎機1進行破碎分解處理，至粒徑小于5mm，通過破碎使垃圾的比表面積增加以提高后續(xù)步驟水解酸化的效率及過程控制的穩(wěn)定性；在生物質(zhì)垃圾粒徑范圍為0 50mm內(nèi)，粒徑小于5mm的水解液SCOD累積濃度最大，水解沒有滯后期，而其他粒徑水解液SCOD累積濃度相近，且有水解滯后期；(3)經(jīng)過輸送裝置2將破碎后的生物質(zhì)垃圾輸入恒溫水解反應(yīng)器3中，調(diào)節(jié)恒溫水解反應(yīng)器溫度為35°C，初始含固率為3%，水解酸化處理M小時，加熱裝置4，產(chǎn)生一定溫度的熱水，通過水循環(huán)管路5為恒溫水解反應(yīng)器3提供熱量，控制系統(tǒng)在設(shè)定溫度下運行，以產(chǎn)生SCOD濃度很高、可生化性很好的水解液，其可以用于改善與提高城市污水處理廠低營養(yǎng)污水的有機物濃度及可生化性，促進污水處理廠工藝穩(wěn)定運行，還可以作為高氨氮、低碳氮比的有機廢水生物脫氮的外加碳源等；水解酸化處理后，富含小分子有機酸的水解液用于污廢水處理碳源，水解殘渣經(jīng)過多次循環(huán)水解后排出，與污泥一并處理。生物質(zhì)垃圾厭氧水解液SCOD累積溶出濃度隨不同初始含固率在初始階段都是迅速增加，到24h后即基本穩(wěn)定。在水解結(jié)束時，含固率3%和4%的水解過程中SCOD累積溶出濃度基本接近，并明顯高于含固率2%和的。水解液pH值隨不同起始含固率在初始階段則是迅速下降，之后含固率的PH值上升6.0以上，含固率2%和3%的pH值穩(wěn)定在3. 5 3. 6范圍，含固率4%的pH值下降至3. 5以下；氨氮濃度也是先快速下降，之后基本穩(wěn)定，但濃度大小隨含固率的增大而變小。因此，從對生物質(zhì)利用效率和可獲得的水解液 SCOD濃度角度考慮，厭氧水解時應(yīng)選擇含固率為3%。 不同的溫度下水解液的SCOD累積溶出濃度在他內(nèi)均迅速上升，之后低溫(20°C ) 和高溫(55°C) SCOD累積溶出濃度增大很小，但后者數(shù)值已達40000mg/L，而中溫(35°C )則繼續(xù)以較緩慢速率增加，直至略高于高溫的SCOD累積溶出濃度。由于不同溫度下水解液的 SCOD (作為資源利用低溫時明顯偏低)、pH值和氨氮濃度基本相近，若從減小厭氧水解時間角度，在高溫下有優(yōu)勢，但高溫需加熱會帶來成本增加，因此采用中溫條件下進行水解比較合適。
權(quán)利要求
1.一種生物質(zhì)垃圾水解供碳資源化方法，其特征在于，在由破碎機、輸送裝置、恒溫水解反應(yīng)器、水循環(huán)管路和加熱裝置串聯(lián)構(gòu)成的生物質(zhì)垃圾水解供碳資源化裝置中，按照如下步驟進行(1)將生物質(zhì)垃圾進行分揀預(yù)處理，去除其中的雜質(zhì)；(2)將去除雜質(zhì)的生物質(zhì)垃圾經(jīng)破碎機進行破碎分解處理，至粒徑小于5mm；(3)經(jīng)過輸送裝置將破碎后的生物質(zhì)垃圾輸入恒溫水解反應(yīng)器中，調(diào)節(jié)恒溫水解反應(yīng)器溫度為30-40°C，初始含固率為1-5%，水解酸化處理18-30小時后，產(chǎn)生的富含小分子有機酸的水解液用于污廢水處理碳源，水解殘渣經(jīng)過多次循環(huán)水解后排出，與污泥一并處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種生物質(zhì)垃圾水解供碳資源化方法，其特征在于，所述破碎機為錘式破碎機或剪式破碎機。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種生物質(zhì)垃圾水解供碳資源化方法，其特征在于，步驟(3)調(diào)節(jié)的參數(shù)為恒溫水解反應(yīng)器溫度為35°C，初始含固率為3%，水解酸化處理時間為M小時。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于生物質(zhì)廢物處理技術(shù)領(lǐng)域的一種為廢水處理提供碳源的生物質(zhì)垃圾水解供碳資源化方法。該方法將經(jīng)過初步分選后的生物質(zhì)垃圾破碎為細小顆粒，然后進入恒溫水解反應(yīng)器進行厭氧水解酸化，產(chǎn)生SCOD濃度很高、可生化性很好的水解液，富含優(yōu)質(zhì)碳源，可用于改善與提高城市污水處理廠低營養(yǎng)污水有機物濃度及可生化性，促進污水處理廠工藝穩(wěn)定運行，實現(xiàn)以廢治廢。
文檔編號C02F3/00GK102441556SQ201110260400
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月5日
發(fā)明者劉建國, 岳東北, 許玉東 申請人:清華大學(xué)