專利名稱：一種城市生活有機(jī)垃圾強(qiáng)化水解和厭氧消化產(chǎn)生生物燃?xì)獾姆椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種有機(jī)垃圾處理方法，更具體地說，本發(fā)明涉及一種城市生活有
機(jī)垃圾強(qiáng)化水解和厭氧消化產(chǎn)生生物燃?xì)?以甲烷為主)的方法。
背景技術(shù)：
隨著城市化進(jìn)程的加快和人民生活水平的提高，城市生活垃圾的產(chǎn)生量也不斷增
加，2007年全國城市生活垃圾清運(yùn)量為1.5億噸。對(duì)于大量的城市生活垃圾，如果處理不
當(dāng)會(huì)對(duì)自然和社會(huì)環(huán)境造成嚴(yán)重的危害，例如侵占土地、污染水體和大氣、危害農(nóng)業(yè)生態(tài)系
統(tǒng)、影響環(huán)境衛(wèi)生、傳播疾病，甚至引起爆炸事故等，而且還會(huì)并發(fā)各種社會(huì)問題，制約城市
的發(fā)展。近年，中國城市生活垃圾的成分發(fā)生了明顯的變化，其中一個(gè)最為顯著的變化是有
機(jī)成分的增加，無機(jī)成分的減少。目前，50%以上的城市生活垃圾為廚余垃圾、水果蔬菜加
工垃圾、畜禽加工垃圾、市政綠化垃圾、廢紙等，這類垃圾稱為城市生活有機(jī)垃圾。 城市生活有機(jī)垃圾最大的特點(diǎn)是水分含量和有機(jī)質(zhì)含量較高，水分含量一般在
70%以上，有機(jī)質(zhì)含量以干基計(jì)一般在75%以上。上述特點(diǎn)使得目前的主要城市生活垃圾
處理技術(shù)均存在一些問題，例如，較高的有機(jī)質(zhì)含量導(dǎo)致在填埋過程中產(chǎn)生大量能夠污染
地下水和土壤圈的滲濾液以及無序排放的溫室氣體甲烷；而較高的水分含量導(dǎo)致焚燒處理
時(shí)需要添加大量額外的輔助燃料。實(shí)際上，如今的衛(wèi)生填埋對(duì)選址要求較高，且占地面地較
大，在許多大城市，已經(jīng)很難找到適合衛(wèi)生填埋的場地；對(duì)于焚燒處理，由于存在二次污染
等問題，目前政府和民眾對(duì)焚燒處理也持謹(jǐn)慎的態(tài)度。因此，迫切需要開發(fā)一種新的無二次
污染且占地面積小的處理方式。對(duì)城市生活有機(jī)垃圾的有效處理能夠?yàn)槌鞘猩罾幚?br> 做出很大貢獻(xiàn)。高水分含量和高有機(jī)質(zhì)含量的特點(diǎn)使得城市生活有機(jī)垃圾更適于進(jìn)行厭氧
消化處理，而且在處理垃圾的同時(shí)能獲得清潔可再生的生物燃?xì)?以甲烷為主)。 從生化成分上來講，城市生活有機(jī)垃圾包括多糖、淀粉、膳食纖維、膳食蛋白、油脂
類等容易降解部分以及纖維素、木質(zhì)纖維素、非食用性蛋白等難降解部分，前者主要來自于
食物垃圾、水果蔬菜加工垃圾，后者主要來自于廢紙、樹葉、草、羽毛、頭發(fā)和皮革等。有機(jī)質(zhì)
厭氧消化產(chǎn)甲烷過程主要包括水解、酸化和產(chǎn)甲烷三個(gè)過程。對(duì)于易降解部分，整個(gè)水解、
產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷過程都容易進(jìn)行，中溫(30°C 38°C )厭氧消化就能完成有機(jī)質(zhì)的基本降解；
而對(duì)于難降解部分，由于其復(fù)雜的物質(zhì)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其水解較難進(jìn)行，而水解是整個(gè)厭氧消化
產(chǎn)甲烷的第一步，只有完成水解才能進(jìn)行后續(xù)的產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷過程。因此，對(duì)城市生活有機(jī)
垃圾中難降解部分的強(qiáng)化水解是整個(gè)厭氧消化產(chǎn)生物燃?xì)馓幚淼年P(guān)鍵步驟。
0005] 目前國外申請(qǐng)公開的專利中，有報(bào)道采 溫度兩相厭氧消化工藝(US
Patent5746919)來處理廢棄物，在第一相反應(yīng)器中進(jìn)行高溫(56°C )厭氧消化，在第二相反
應(yīng)中進(jìn)行中溫(35°C )厭氧消化。但即使采用高溫(56°C )厭氧消化，對(duì)難降解有機(jī)質(zhì)水解
程度的提高仍然有限。與中溫厭氧消化相比，高溫厭氧消化雖能夠大幅提高城市生活有機(jī)
垃圾中的病原菌去除率，但是不能完全殺死病原菌，這就限制了有機(jī)垃圾厭氧消化殘?jiān)膹V泛地肥料化利用。另外，與中溫厭氧消化相比，高溫厭氧消化更容易受到氨氮抑制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種城市生活有機(jī)垃圾強(qiáng)化水解和厭氧消化產(chǎn)生生物燃?xì)獾姆椒?，以提高城市生活有機(jī)垃圾的可生物降解度、有機(jī)質(zhì)去除率、原料產(chǎn)氣能力以及病原菌去除率。 為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采取了以下的技術(shù)方案一種城市生活有機(jī)垃圾強(qiáng)化水解和厭氧消化產(chǎn)生生物燃?xì)獾姆椒?，包括以下步驟 (1)利用破碎機(jī)將城市生活有機(jī)垃圾的粒徑減小到lcm以下，便于物料泵輸送原料； (2)將破碎的原料放入原料調(diào)節(jié)池，并添加水或消化液調(diào)節(jié)原料固體濃度，控制原料的固體濃度低于15%，便于攪拌及流態(tài)化處理； (3)將上述調(diào)節(jié)固體濃度后的原料輸送到增溫水解池進(jìn)行原料預(yù)熱，并在該池內(nèi)完成易降解有機(jī)質(zhì)的部分水解，控制池內(nèi)溫度為30°C 3『C，原料在增溫水解池內(nèi)的停留時(shí)間為1 2天； (4)將上述增溫后的原料泵入中溫厭氧消化反應(yīng)器進(jìn)行中溫厭氧消化，完成易降解有機(jī)質(zhì)厭氧消化產(chǎn)生物燃?xì)?，控制中溫厭氧消化溫度?0°C 38°C，pH為6. 5 7. 8，物料停留時(shí)間為10 17天； (5)完成中溫厭氧消化后，原料輸送至超高溫強(qiáng)化水解反應(yīng)器，進(jìn)行難降解有機(jī)質(zhì)
的強(qiáng)化水解，控制超高溫強(qiáng)化水解反應(yīng)器的溫度為70°C IO(TC，物料停留時(shí)間為0. 5 6
小時(shí)。進(jìn)行超高溫處理，不僅強(qiáng)化難降解有機(jī)質(zhì)的水解，還能夠徹底殺死有機(jī)垃圾中的病原
菌，并且促進(jìn)氨氮從發(fā)酵原料中逸出，避免抑制下一步的高溫厭氧消化； (6)經(jīng)強(qiáng)化水解后，原料輸送至高溫厭氧消化反應(yīng)器，完成難降解有機(jī)質(zhì)厭氧消化
產(chǎn)生物燃?xì)?，控制高溫厭氧消化溫度?0°C 56t:，pH為6. 5 7. 8，物料停留時(shí)間為5
10天； (7)完成高溫厭氧消化后，原料輸送至沉淀池，沉淀池溫度為自然溫度，從高溫(50°C 56°C )到自然溫度的驟降，有助于提高沉淀效果，物料停留時(shí)間為1 2天，在沉淀期間，繼續(xù)產(chǎn)生生物燃?xì)?，沉淀后池?nèi)上部的消化液輸送至消化液儲(chǔ)存池；池內(nèi)底部的污泥部分，取出后利用固液分離機(jī)進(jìn)行固液分離，固體部分存放于消化殘?jiān)娣懦?，液體部分輸送至消化液儲(chǔ)存池。消化液可用于調(diào)節(jié)城市生活有機(jī)垃圾的原料固體濃度；
所述步驟(2)中，為了節(jié)約用水，當(dāng)消化液儲(chǔ)存池內(nèi)消化液的金屬及酸根離子濃度低于厭氧發(fā)酵抑制濃度時(shí)，可以利用消化液代替水來調(diào)節(jié)所需的原料固體濃度，當(dāng)消化液的金屬及酸根離子濃度積累并超過厭氧發(fā)酵抑制濃度時(shí)，需要用水來調(diào)節(jié)原料固體濃度，以避免高濃度金屬及酸根離子抑制厭氧消化微生物。具體來講，主要金屬及酸根離子的厭氧消化抑制濃度分別為Na+ 5500mg/L、K+ 4500mg/L、Ca2+ 4500mg/L、Mg2+ 1500mg/L、Al3+1000mg/L、 Fe3+ 1750mg/L、 Zn2+ 160mg/L、 Cu2+ 170mg/L、 CcT 180mg/L、 Cr3+ 450mg/L、 Ni2+250mg/L、 S042— 1000mg/L、 CI— 10000mg/L。 所述步驟(4)中，啟動(dòng)初期用作中溫厭氧消化的接種物來源于沼氣池或市政污水處理廠等處的厭氧活性污泥，采用破碎后的城市生活有機(jī)垃圾在中溫(30°C 38°C )條件下馴化該厭氧活性污泥，馴化時(shí)間為10 15天。 所述步驟(5)中，啟動(dòng)初期用作高溫厭氧消化的接種物來源于沼氣池或市政污水 處理廠等處的厭氧活性污泥，同樣采用破碎后的城市生活有機(jī)垃圾進(jìn)行馴化，首先在中溫 (30°C 38°C )條件下馴化該厭氧活性污泥，馴化時(shí)間為5 15天；然后以每天增加rC的 升溫方式逐步升至高溫(50°C 56°C )，并在高溫(50°C 56°C )條件下馴化5 10天。
本發(fā)明還提供了適合一種城市生活有機(jī)垃圾強(qiáng)化水解和厭氧消化產(chǎn)生生物燃?xì)?的方法的配套設(shè)備，包括依次連通的儲(chǔ)水池、原料調(diào)節(jié)池、增溫水解池、中溫厭氧消化反應(yīng) 器、超高溫強(qiáng)化水解反應(yīng)器、高溫厭氧消化反應(yīng)器、沉淀池、消化液儲(chǔ)存池，所述消化液儲(chǔ)存 池底部消化液出口通過輸送管道與所述原料調(diào)節(jié)池頂部消化液進(jìn)口連通；所述沉淀池底部 的排泥口連接到固液分離機(jī)的原料入口 ，該固液分離機(jī)的消化液出口與所述消化液儲(chǔ)存池 頂部消化液入口連通；還包括有接收從所述固液分離機(jī)固液分離后的消化殘?jiān)南瘹堅(jiān)?存放池；所述原料調(diào)節(jié)池上還配備有破碎機(jī)。 所述原料調(diào)節(jié)池的頂部出料口高度設(shè)置高于所述增溫水解池的頂部進(jìn)料口高度； 所述中溫厭氧消化反應(yīng)器的頂部出料口高度設(shè)置高于超高溫強(qiáng)化水解反應(yīng)器的進(jìn)料口高 度；所述高溫厭氧消化反應(yīng)器的頂部出料口高度設(shè)置高于沉淀池的頂部進(jìn)料口高度；所述 沉淀池的頂部消化液出口的高度設(shè)置高于消化液儲(chǔ)存池的頂部消化液入口的高度；所述固 液分離機(jī)的高度設(shè)置高于所述消化液儲(chǔ)存池的頂部消化液入口的高度。將相鄰裝置的出口 和進(jìn)口設(shè)置一個(gè)高度差，能便于原料靠重力自發(fā)流入增溫水解池、高溫強(qiáng)化水解反應(yīng)器、自 發(fā)流入沉淀池、消化液儲(chǔ)存池中。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明提供了一種城市生活有機(jī)垃圾強(qiáng) 化水解和厭氧消化產(chǎn)生物燃?xì)獾姆椒?。首先?duì)原料進(jìn)行破碎及固體濃度調(diào)節(jié)，并完成原料 加熱及易降解有機(jī)質(zhì)的部分水解，隨后進(jìn)行中溫(30°C 38°C )厭氧消化將易降解有機(jī)質(zhì) 轉(zhuǎn)化為生物燃?xì)?，再將難降解有機(jī)質(zhì)在超高溫(70°C IO(TC )條件下強(qiáng)化水解，最后將難 降解有機(jī)質(zhì)進(jìn)行高溫(50°C 56°C)厭氧消化產(chǎn)生物燃?xì)?。與現(xiàn)有的城市生活有機(jī)垃圾中 溫厭氧消化相比，本發(fā)明方法的有機(jī)質(zhì)去除率和原料產(chǎn)氣率提高25% 35%，消化時(shí)間縮 短10 15天；與溫度兩相(56°C +35°C )厭氧消化相比，本發(fā)明方法的有機(jī)質(zhì)去除率和原 料產(chǎn)氣率提高15% 25%，而且能夠避免氨氮對(duì)高溫厭氧消化的抑制。另外，本發(fā)明方法 能夠徹底去除城市生活有機(jī)垃圾中的病原菌，而傳統(tǒng)的高溫厭氧消化雖能較中溫厭氧消化 大幅提高病原菌去除率，但是不能徹底去除病原菌。 該發(fā)明方法，工藝運(yùn)行管理簡單，有機(jī)質(zhì)去除率和原料產(chǎn)氣率高，并能夠徹底去除 垃圾中的病原菌。該發(fā)明方法適用于各種來源的城市生活有機(jī)垃圾，包括源頭收集的城市 生活有機(jī)垃圾以及經(jīng)過各種城市生活垃圾分選方法分離得到的城市生活有機(jī)垃圾。該發(fā)明 方法既可以高效處理城市生活有機(jī)垃圾，減少其對(duì)環(huán)境的嚴(yán)重污染，又可以生產(chǎn)清潔可再 生能源(生物燃?xì)?，能夠?qū)崿F(xiàn)有機(jī)垃圾的能源化利用，從而變廢為寶，具有良好的經(jīng)濟(jì)、環(huán) 境和社會(huì)效益。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例配套設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖標(biāo)記說明1-破碎機(jī)，2_原料調(diào)節(jié)池，3_增溫水解池，4_中溫厭氧消化反應(yīng)器，5-超高溫強(qiáng)化水解反應(yīng)器，6-高溫厭氧消化反應(yīng)器，7-沉淀池，8-消化液儲(chǔ)存池，9-固 液分離機(jī)，10-消化殘?jiān)娣懦兀?1-儲(chǔ)水池。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
實(shí)施例一 原料為來源于A城市的源頭收集城市生活有機(jī)垃圾，厭氧消化接種物來源于沼氣 池的厭氧活性污泥。 在中溫厭氧消化反應(yīng)器中，采用破碎后的城市生活有機(jī)垃圾在中溫(30°C )條件 下馴化上述厭氧活性污泥，馴化時(shí)間為10天，馴化完成后作為中溫厭氧消化接種物。
在高溫厭氧消化反應(yīng)器中，同樣采樣破碎后的城市生活有機(jī)垃圾馴化上述厭氧活 性污泥，首先在中溫(30°C )條件下馴化該厭氧活性污泥，馴化時(shí)間為10天；然后以每天增 加rC的升溫方式逐步升至高溫(50°C )，并在高溫(50°C )條件下馴化5天，馴化完成后作 為高溫厭氧消化接種物。 接種物馴化完成后，按以下步驟進(jìn)行城市生活有機(jī)垃圾強(qiáng)化水解和厭氧消化處 理 (1)利用破碎機(jī)1將城市生活有機(jī)垃圾的粒徑減小到0. 6cm ; (2)將破碎的原料放入原料調(diào)節(jié)池2，添加來自于儲(chǔ)水池11中的水調(diào)節(jié)原料固體
濃度為8%，并進(jìn)行均勻攪拌； (3)將上述調(diào)節(jié)固體濃度后的原料輸送到增溫水解池3進(jìn)行原料預(yù)熱，在該池內(nèi) 完成易降解有機(jī)質(zhì)的部分水解，控制池內(nèi)溫度為3(TC，原料在增溫水解池3內(nèi)的停留時(shí)間 為2天； (4)將上述增溫后的原料泵入中溫厭氧消化反應(yīng)器4進(jìn)行中溫厭氧消化，完成易 降解有機(jī)質(zhì)厭氧消化產(chǎn)生物燃?xì)?，控制中溫厭氧消化溫度?(TC，pH為6. 5，物料停留時(shí)間 為17天； (5)完成中溫厭氧消化后，原料從中溫厭氧消化反應(yīng)器4輸送至超高溫強(qiáng)化水解 反應(yīng)器5，進(jìn)行難降解有機(jī)質(zhì)的強(qiáng)化水解，控制超高溫強(qiáng)化水解的溫度為7(TC，物料停留時(shí) 間為6小時(shí)。強(qiáng)化水解的同時(shí)，超高溫條件徹底殺死有機(jī)垃圾中的病原菌，且超高溫條件有 助于氨從發(fā)酵原料中逸出，避免抑制下一步的高溫厭氧消化； (6)經(jīng)強(qiáng)化水解后，原料輸送至高溫厭氧消化反應(yīng)器6，完成難降解有機(jī)質(zhì)厭氧消
化產(chǎn)生物燃?xì)?，控制高溫厭氧消化溫度?0°C， pH為6. 5，物料停留時(shí)間為5天； (7)完成高溫厭氧消化后，原料輸送至沉淀池7，沉淀池溫度為自然溫度，不用任
何加熱處理，物料停留時(shí)間為l天，在沉淀期間，繼續(xù)產(chǎn)生生物燃?xì)?，沉淀后池?nèi)上部的液
體輸送至消化液儲(chǔ)存池8 ;池內(nèi)底部的污泥部分，取出后利用擠壓式固液分離機(jī)9進(jìn)行固液
分離，固體部分存放于消化殘?jiān)娣懦豂O，液體部分輸送至消化液儲(chǔ)存池8 ; 在運(yùn)行過程中的所述步驟(2)，為了節(jié)約用水，當(dāng)消化液儲(chǔ)存池8內(nèi)消化液的金
屬及酸根離子濃度低于厭氧發(fā)酵抑制濃度時(shí)，可以利用消化液代替水來調(diào)節(jié)所需的原料固
體濃度，當(dāng)消化液的金屬及酸根離子濃度積累并超過厭氧發(fā)酵抑制濃度時(shí)，需要從儲(chǔ)水池
11取水來調(diào)節(jié)原料固體濃度，以避免高濃度金屬及酸根離子抑制厭氧消化微生物。具體來講，主要金屬及酸根離子的厭氧消化抑制濃度分別為Na+ 5500mg/L、K+ 4500mg/L、 Ca2+ 4500mg/L、Mg2+ 1500mg/L、 Al3+ 1000mg/L、 Fe3+ 1750mg/L、 Zn2+ 160mg/L、 Cu2+ 170mg/L、Cd2+ 180mg/L、Cr3+ 450mg/L、 Ni2+ 250mg/L、 S042— 1000mg/L、 CI— 10000mg/L。
本實(shí)施例中，還提供了城市生活有機(jī)垃圾強(qiáng)化水解和厭氧消化產(chǎn)生生物燃?xì)獾姆?法的配套設(shè)備，請(qǐng)參閱圖1所示，包括依次連通的儲(chǔ)水池11、破碎機(jī)1、原料調(diào)節(jié)池2、增溫 水解池3、中溫厭氧消化反應(yīng)器4、超高溫強(qiáng)化水解反應(yīng)器5、高溫厭氧消化反應(yīng)器6、沉淀池 7、消化液儲(chǔ)存池8、固液分離機(jī)9和消化殘?jiān)娣懦?0 ;破碎機(jī)1出料口置于原料調(diào)節(jié)池2 上方，破碎后的原料直接進(jìn)入原料調(diào)節(jié)池2 ;儲(chǔ)水池11的底部的出水口和原料調(diào)節(jié)池2頂 部的進(jìn)水口通過管道依次連通；消化液儲(chǔ)存池8的底部消化液出口和原料調(diào)節(jié)池2頂部消 化液進(jìn)口通過管道依次連通；原料調(diào)節(jié)池2的頂部出料口與增溫水解池3的頂部進(jìn)料口通 過管道連通，且原料調(diào)節(jié)池2的頂部出料口高度設(shè)置高于增溫水解池3的頂部進(jìn)料口高度， 便于原料靠重力自發(fā)流入增溫水解池；增溫水解池3中下部的出料口和中溫厭氧消化反應(yīng) 器4中上部的進(jìn)料口通過管道連通；中溫厭氧消化反應(yīng)器4頂部出料口與超高溫強(qiáng)化水解 反應(yīng)器5進(jìn)料口通過管道連通，且中溫厭氧消化反應(yīng)器4頂部的出料口高度設(shè)置高于超高 溫強(qiáng)化水解反應(yīng)器5進(jìn)料口高度；超高溫強(qiáng)化水解反應(yīng)器5出料口和高溫厭氧消化反應(yīng)器 6中上部進(jìn)料口通過管道連通；高溫厭氧消化反應(yīng)器6頂部出料口與沉淀池7頂部進(jìn)料口 連通，且高溫厭氧消化反應(yīng)器6的頂部出料口高度設(shè)置高于沉淀池7的頂部進(jìn)料口高度，便 于原料靠重力自發(fā)流入沉淀池7 ;沉淀池7的頂部消化液出口與消化液儲(chǔ)存池8的頂部消 化液入口通過管道連通，且沉淀池7的頂部消化液出口的高度設(shè)置高于消化液儲(chǔ)存池8的 頂部消化液入口的高度；沉淀池7底部的排泥口和固液分離機(jī)9的原料入口通過管道連通； 固液分離機(jī)9的消化液出口與消化液儲(chǔ)存池8頂部消化液入口通過管道連通，且固液分離 機(jī)9的高度設(shè)置高于消化液儲(chǔ)存池8頂部消化液入口高度；固液分離后的消化殘?jiān)\(yùn)至消 化殘?jiān)娣懦豂O存放。
實(shí)施例二 原料為來源于B城市的經(jīng)過機(jī)械分選得到的城市生活有機(jī)垃圾，厭氧消化接種物 來源于市政污水處理廠的厭氧活性污泥。 在中溫厭氧消化反應(yīng)器中，采用破碎后的城市生活有機(jī)垃圾在中溫(35°C )條件 下馴化上述厭氧活性污泥，馴化時(shí)間為12天，馴化完成后作為中溫厭氧消化接種物。
在高溫厭氧消化反應(yīng)器中，同樣采樣破碎后的城市生活有機(jī)垃圾馴化上述厭氧活 性污泥，首先在中溫(35°C )條件下馴化該厭氧活性污泥，馴化時(shí)間為5天；然后以每天增 加rC的升溫方式逐步升至高溫(53°C )，并在高溫(53°C )條件下馴化8天，馴化完成后作 為高溫厭氧消化接種物。 接種物馴化完成后，按以下步驟進(jìn)行城市生活有機(jī)垃圾強(qiáng)化水解和厭氧消化處 理 (1)利用破碎機(jī)1將城市生活有機(jī)垃圾的粒徑減小到0. 8cm ; (2)將破碎的原料放入原料調(diào)節(jié)池2，添加來自于儲(chǔ)水池11中的水調(diào)節(jié)原料固體
濃度為12%，并進(jìn)行均勻攪拌； (3)將上述調(diào)節(jié)固體濃度后的原料輸送到增溫水解池3進(jìn)行原料預(yù)熱，在該池內(nèi)
完成易降解有機(jī)質(zhì)的部分水解，控制池內(nèi)溫度為35t:，原料在增溫水解池內(nèi)的停留時(shí)間為1.5天； (4)將上述增溫后的原料泵入中溫厭氧消化反應(yīng)器4進(jìn)行中溫厭氧消化，完成易 降解有機(jī)質(zhì)厭氧消化產(chǎn)生物燃?xì)猓刂浦袦貐捬跸瘻囟葹?(TC，pH為7. 2，物料停留時(shí)間 為14天； (5)完成中溫厭氧消化后，原料從中溫厭氧消化反應(yīng)器輸送至超高溫強(qiáng)化水解反 應(yīng)器5，進(jìn)行難降解有機(jī)質(zhì)的強(qiáng)化水解，控制超高溫強(qiáng)化水解的溫度為85t:，物料停留時(shí)間 為3小時(shí)。強(qiáng)化水解的同時(shí)，超高溫條件徹底殺死有機(jī)垃圾中的病原菌，且超高溫條件有助 于氨從發(fā)酵原料中逸出，避免抑制下一步的高溫厭氧消化； (6)經(jīng)強(qiáng)化水解后，原料輸送至高溫厭氧消化反應(yīng)器6，完成難降解有機(jī)質(zhì)厭氧消
化產(chǎn)生物燃?xì)?，控制高溫厭氧消化溫度?3°C， pH為7. 2，物料停留時(shí)間為8天； (7)完成高溫厭氧消化后，原料輸送至沉淀池7，沉淀池7溫度為自然溫度，不用任
何加熱處理，物料停留時(shí)間為1.5天，在沉淀期間，繼續(xù)產(chǎn)生生物燃?xì)猓恋砗蟪貎?nèi)上部的
消化液輸送至消化液儲(chǔ)存池8 ;池內(nèi)底部的污泥部分，取出后利用擠壓式固液分離機(jī)9進(jìn)行
固液分離，固體部分存放于消化殘?jiān)娣懦豂O，液體部分輸送至消化液儲(chǔ)存池8。 在運(yùn)行過程中的所述步驟(2)，為了節(jié)約用水，當(dāng)消化液儲(chǔ)存池8內(nèi)消化液的金屬
及酸根離子濃度低于厭氧發(fā)酵抑制濃度時(shí)，可以利用消化液代替水來調(diào)節(jié)所需的原料固體
濃度，當(dāng)消化液中的金屬及酸根離子濃度積累并超過厭氧發(fā)酵抑制濃度時(shí)，需要從儲(chǔ)水池
11取水來調(diào)節(jié)原料固體濃度，以避免高濃度金屬及酸根離子抑制厭氧消化微生物。具體
來講，主要金屬及酸根離子的厭氧消化抑制濃度分別為Na+ 5500mg/L、K+ 4500mg/L、 Ca2+
4500mg/L、Mg2+ 1500mg/L、 Al3+ 1000mg/L、 Fe3+ 1750mg/L、 Zn2+ 160mg/L、 Cu2+ 170mg/L、Cd2+
180mg/L、Cr3+ 450mg/L、 Ni2+ 250mg/L、 S042— 1000mg/L、 CI— 10000mg/L。 實(shí)施例三 原料為來源于C城市的經(jīng)過人工分選得到的城市生活有機(jī)垃圾，厭氧消化接種物 來源于沼氣池的厭氧活性污泥。 在中溫厭氧消化反應(yīng)器中，采用破碎后的城市生活有機(jī)垃圾在中溫(38°C )條件 下馴化上述厭氧活性污泥，馴化時(shí)間為15天，馴化完成后作為中溫厭氧消化接種物。
在高溫厭氧消化反應(yīng)器中，同樣采樣破碎后的城市生活有機(jī)垃圾馴化上述厭氧活 性污泥，首先在中溫(38°C )條件下馴化該厭氧活性污泥，馴化時(shí)間為7天；然后以每天增 加rC的升溫方式逐步升至高溫(56tO，并在高溫(56°C)條件下馴化10天，馴化完成后 作為高溫厭氧消化接種物。 接種物馴化完成后，按以下步驟進(jìn)行城市生活有機(jī)垃圾強(qiáng)化水解和厭氧消化處 理 (1)利用破碎機(jī)1將城市生活有機(jī)垃圾的粒徑減小到1cm ; (2)將破碎的原料放入原料調(diào)節(jié)池2，添加水調(diào)節(jié)原料固體濃度為14% ，并進(jìn)行均 勻攪拌； (3)將上述調(diào)節(jié)固體濃度后的原料輸送到增溫水解池3進(jìn)行原料預(yù)熱，在該池內(nèi)
完成易降解有機(jī)質(zhì)的部分水解，控制池內(nèi)溫度為38t:，原料在增溫水解池內(nèi)的停留時(shí)間為l天。 (4)將上述增溫后的原料泵入中溫厭氧消化反應(yīng)器4進(jìn)行中溫厭氧消化，完成易降解有機(jī)質(zhì)厭氧消化產(chǎn)生物燃?xì)?，控制中溫厭氧消化溫度?8°C，pH為7. 8，物料停留時(shí)間 為10天。 (5)完成中溫厭氧消化后，原料從中溫厭氧消化反應(yīng)器4輸送至超高溫強(qiáng)化水解 反應(yīng)器5，進(jìn)行難降解有機(jī)質(zhì)的強(qiáng)化水解，控制超高溫強(qiáng)化水解的溫度為IO(TC，物料停留 時(shí)間為0. 5小時(shí)。強(qiáng)化水解的同時(shí)，超高溫條件徹底殺死有機(jī)垃圾中的病原菌，且超高溫條 件有助于氨從發(fā)酵原料中逸出，避免抑制下一步的高溫厭氧消化。 (6)經(jīng)強(qiáng)化水解后，原料輸送至高溫厭氧消化反應(yīng)器6，完成難降解有機(jī)質(zhì)厭氧消
化產(chǎn)生物燃?xì)猓刂聘邷貐捬跸瘻囟葹?6t:，pH為7.8，物料停留時(shí)間為10天。 (7)完成高溫厭氧消化后，原料輸送至沉淀池7，沉淀池7溫度為自然溫度，不用任
何加熱處理，物料停留時(shí)間為2天，在沉淀期間，繼續(xù)產(chǎn)生生物燃?xì)?，沉淀后池?nèi)上部的液
體輸送至消化液儲(chǔ)存池8 ;池內(nèi)底部的污泥部分，取出后利用擠壓式固液分離機(jī)9進(jìn)行固液
分離，固體部分存放于消化殘?jiān)娣懦豂O，液體部分輸送至消化液儲(chǔ)存池8。 在運(yùn)行過程中的所述步驟(2)，為了節(jié)約用水，當(dāng)消化液儲(chǔ)存池8內(nèi)消化液的金屬
及酸根離子濃度低于厭氧發(fā)酵抑制濃度時(shí)，可以利用消化液代替水來調(diào)節(jié)所需的原料固體
濃度，當(dāng)消化液中的金屬及酸根離子濃度積累并超過厭氧發(fā)酵抑制濃度時(shí)，需要從儲(chǔ)水池
11取水來調(diào)節(jié)原料固體濃度，以避免高濃度金屬及酸根離子抑制厭氧消化微生物。具體
來講，主要金屬及酸根離子的厭氧消化抑制濃度分別為Na+ 5500mg/L、K+ 4500mg/L、 Ca2+
4500mg/L、Mg2+ 1500mg/L、 Al3+ 1000mg/L、 Fe3+ 1750mg/L、 Zn2+ 160mg/L、 Cu2+ 170mg/L、Cd2+
180mg/L、 Cr3+ 450mg/L、 Ni2+ 250mg/L、 S042— 1000mg/L、 CI— 10000mg/L 上列詳細(xì)說明是針對(duì)本發(fā)明可行實(shí)施例的具體說明，該實(shí)施例并非用以限制本發(fā)
明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實(shí)施或變更，均應(yīng)包含于本案的專利范圍中。
9
權(quán)利要求
一種城市生活有機(jī)垃圾強(qiáng)化水解和厭氧消化產(chǎn)生生物燃?xì)獾姆椒?，其特征在于，包括以下步驟(1)將城市生活有機(jī)垃圾的粒徑減小到1cm以下；(2)將破碎后的原料放入原料調(diào)節(jié)池，并添加水或消化液調(diào)節(jié)原料固體濃度，控制原料的固體濃度低于15％；(3)將上述調(diào)節(jié)固體濃度后的原料輸送到增溫水解池進(jìn)行原料預(yù)熱，控制池內(nèi)溫度為30℃～38℃，原料在增溫水解池內(nèi)的停留時(shí)間為1～2天；(4)將上述增溫后的原料泵入中溫厭氧消化反應(yīng)器進(jìn)行中溫厭氧消化，控制中溫厭氧消化溫度為30℃～38℃，pH為6.5～7.8，物料停留時(shí)間為10～17天；(5)完成中溫厭氧消化后，原料輸送至超高溫強(qiáng)化水解反應(yīng)器，控制超高溫強(qiáng)化水解反應(yīng)器的溫度為70℃～100℃，物料停留時(shí)間為0.5～6小時(shí)；(6)經(jīng)強(qiáng)化水解后，原料輸送至高溫厭氧消化反應(yīng)器，控制高溫厭氧消化溫度為50℃～56℃，pH為6.5～7.8，物料停留時(shí)間為5～10天；(7)完成高溫厭氧消化后，原料輸送至沉淀池，沉淀池溫度為自然溫度，物料停留時(shí)間為1～2天，沉淀后池內(nèi)上部的消化液輸送至消化液儲(chǔ)存池；池內(nèi)底部的污泥部分，取出后利用固液分離機(jī)進(jìn)行固液分離，固體部分存放于消化殘?jiān)娣懦?，液體部分輸送至消化液儲(chǔ)存池。
2. 如權(quán)利要求1所述的城市生活有機(jī)垃圾強(qiáng)化水解和厭氧消化產(chǎn)生生物燃?xì)獾姆椒ǎ?其特征在于在所述步驟(2)中，當(dāng)消化液儲(chǔ)存池內(nèi)消化液的金屬及酸根離子濃度低于厭 氧發(fā)酵抑制濃度時(shí)，利用消化液代替水來調(diào)節(jié)所需的原料固體濃度；當(dāng)消化液的金屬及酸 根離子濃度積累并超過厭氧發(fā)酵抑制濃度時(shí)，添加水來調(diào)節(jié)原料固體濃度。
3. 如權(quán)利要求1所述的城市生活有機(jī)垃圾強(qiáng)化水解和厭氧消化產(chǎn)生生物燃?xì)獾姆?法，其特征在于在所述步驟(4)中，啟動(dòng)初期用作中溫厭氧消化的接種物來源于沼氣池 或市政污水處理廠等處的厭氧活性污泥，采用破碎后的城市生活有機(jī)垃圾在中溫(30°C 38°C )條件下馴化該厭氧活性污泥，馴化時(shí)間為10 15天。
4. 如權(quán)利要求1所述的城市生活有機(jī)垃圾強(qiáng)化水解和厭氧消化產(chǎn)生生物燃?xì)獾姆椒ǎ?其特征在于在所述步驟(5)中，啟動(dòng)初期用作高溫厭氧消化的接種物來源于沼氣池或市 政污水處理廠等處的厭氧活性污泥，同樣采用破碎后的城市生活有機(jī)垃圾進(jìn)行馴化，首先 在中溫(30°C 38°C )條件下馴化該厭氧活性污泥，馴化時(shí)間為5 15天；然后以每天增 加rC的升溫方式逐步升至高溫(50°C 56°C )，并在高溫(50°C 56°C )條件下馴化5 10天。
全文摘要
本發(fā)明公開了城市生活有機(jī)垃圾強(qiáng)化水解和厭氧消化產(chǎn)生生物燃?xì)獾姆椒?，包括以下步驟將城市生活有機(jī)垃圾的粒徑減小到1cm以下；將破碎后的原料放入原料調(diào)節(jié)池，并添加水或消化液調(diào)節(jié)原料固體濃度，控制原料的固體濃度低于15％；將上述調(diào)節(jié)固體濃度后的原料輸送到增溫水解池進(jìn)行原料預(yù)熱；將上述增溫后的原料泵入中溫厭氧消化反應(yīng)器進(jìn)行中溫厭氧消化；完成中溫厭氧消化后，原料輸送至超高溫強(qiáng)化水解反應(yīng)器；經(jīng)強(qiáng)化水解后，原料輸送至高溫厭氧消化反應(yīng)器；完成高溫厭氧消化后，原料輸送至沉淀池，沉淀池溫度為自然溫度，沉淀后池內(nèi)上部的消化液輸送至消化液儲(chǔ)存池。工藝運(yùn)行管理簡單，有機(jī)質(zhì)去除率和原料產(chǎn)氣率高，并能夠徹底去除垃圾中的病原菌。
文檔編號(hào)C02F11/04GK101792246SQ20101013096
公開日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2010年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月19日
發(fā)明者孔曉英, 孫永明, 莊新姝, 李 東, 李連華, 王忠銘, 袁振宏, 馬隆龍 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院廣州能源研究所