有機廢物厭氧消化-微生物電解耦合反應系統(tǒng)及其方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于垃圾處理技術領域，具體涉及一種有機廢物的厭氧消化-微生物電解耦合反應系及方法。
【背景技術】
[0002]厭氧消化是一種微生物轉化技術，尤其適合于易降解有機廢物的處理和能源化轉化。因此，特別適合食品加工、廚余和餐廚垃圾及畜禽糞便等有機廢物的處理。它不僅可把這類有機廢物高效率地轉化為可再生能源一一生物氣體，同時，還可副產(chǎn)有機肥料，從而實現(xiàn)有機廢物的完全循環(huán)和高值利用。有機垃圾的易降解成分含量高，可更多更容易地轉化成生物能源，為緩解能源緊張狀況開辟新的途徑，并實現(xiàn)有機垃圾的高值轉化。此外，農(nóng)村廢物及城市有機垃圾大多不含有害物質，富含氮、磷、鉀等營養(yǎng)物質，經(jīng)厭氧生物處理后產(chǎn)生的沼渣是很好的有機肥料，直接或經(jīng)簡單處理后即可使用，對促進農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展也有重要作用，從而實現(xiàn)有機垃圾真正意義上的完全資源循環(huán)。
[0003]但是，在厭氧過程中廢棄物中的有機硫、無機硫都會轉變?yōu)榱蚧瘹溽尫诺娇諝?、水中。硫化氫向環(huán)境釋放可能產(chǎn)生很多危害人體健康危害、動物危害、環(huán)境危害、微生物活性抑制、金屬腐蝕作用。
[0004]同時，現(xiàn)有的厭氧消化產(chǎn)甲烷系統(tǒng)存在啟動周期長、系統(tǒng)穩(wěn)定性差、有機質降解率不高、產(chǎn)甲烷效果不佳等問題。
[0005]目前，需要一種能夠減少H2S釋放的高效有機廢物的處理方法及系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述問題，本發(fā)明提供一種固體有機廢物的厭氧消化-微生物電解耦合反應系統(tǒng)，具體技術方案為:一種有機廢物的厭氧消化-微生物電解耦合反應系統(tǒng)，包括厭氧消化反應器、提取裝置和脫水裝置，所述厭氧消化反應器上設有進料口、出料口和出氣口，所述提取裝置通過出料口與所述厭氧消化反應器相連通，所述脫水裝置與所述提取裝置相連通，所述厭氧消化反應器內(nèi)設有微生物電解裝置，還包括電解水裝置，所述電解水裝置產(chǎn)生的氣體通過進氣口進入所述厭氧消化反應器內(nèi)。
[0007]進一步地，所述微生物電解裝置包括陽極、陰極和電源，所述陽極與電源正極連接，所述陰極與電源負極連接。
[0008]進一步地，所述微生物電解裝置的陽極和陰極之間設有陽離子交換膜。
[0009]進一步地，所述陽極和陰極材料為不銹鋼、石墨、鎳、鋼、金屬合金或金屬氧化物。
[0010]進一步地，所述微生物電解裝置的電源電壓范圍為1.8-12V。
[0011]進一步地，所述微生物電解裝置的電源電壓范圍為2-6V。
[0012]進一步地，還包括預處理裝置，所述預處理裝置通過進料口與所述厭氧消化反應器相連通。
[0013]進一步地，在所述預處理裝置和厭氧消化反應器之間設有混勻設備，所述脫水裝置的排水口處設有反滲透膜，所述厭氧消化反應器內(nèi)設有溫度傳感器和能轉動的攪拌裝置。
[0014]使用上述有機廢物的厭氧消化-微生物電解耦合反應系統(tǒng)生產(chǎn)甲烷的方法，具體步驟如下:
(1)電解水:H2O4H2+O2
(2)有機廢物經(jīng)過進料口輸入?yún)捬跸磻鳎?br> (3)有機廢物的微生物電解和厭氧消化；
(4)產(chǎn)生氫氣、二氧化碳和甲烷等，其中:H2+C02—CH4(甲烷)+2H20；
(5)有機廢物殘余物經(jīng)出料口輸出到提取裝置，并經(jīng)脫水裝置處理后產(chǎn)生液肥和有機固肥。
[0015]進一步地，還包括有機廢物的預處理和混勻，所述預處理工藝包括破袋、分選、篩分等工序，預處理后有機廢物的固廢含量達到20%以上。
[0016]與現(xiàn)存的厭氧消化系統(tǒng)相比，本發(fā)明的系統(tǒng)及方法的有益效果如下。
[0017](I)本發(fā)明可處理垃圾污水、廚余及其它氣化機較難處理的農(nóng)業(yè)廢料，生產(chǎn)甲烷、液肥和有機固肥。
[0018](2)電解水，不僅可以產(chǎn)生氫氣，同時可以產(chǎn)生氧氣，氧氣與H2S反應，降低H2S濃度。
[0019](3)有機廢物的微生物電解，也能增加氫氣的產(chǎn)量，氫氣與二氧化碳反應，產(chǎn)生甲烷，從而降低二氧化碳含量，增加10%-40%的甲烷產(chǎn)量。
[0020 ] (4)廢液的循環(huán)使用，減少了凈水的使用量，同時也減少了廢水的排放量。
[0021]
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明的結構示意圖；
圖2是圖1中A-A截面圖。
[0023]圖中，I是進水口，2是預處理裝置，3是混勻裝置，4是進料口，5是厭氧消化反應器，6是出氣口，7是攪拌裝置，8是出料口，9是提取裝置，10是脫水裝置，11是肥料出口，12是排水口，13是水管，14是閥11，15是進氣口，16是微生物電解裝置，17是電源、18是陰極，19是陽極，20是陽離子交換膜。
【具體實施方式】
[0024]結合附圖，對本發(fā)明進行進一步的說明。如圖1所示，本發(fā)明包括預處理裝置2、混勻裝置3、厭氧消化反應器5、提取裝置9和脫水裝置10，所述厭氧消化反應器上設有進料口
4、出料口8和出氣口6，所述提取裝置通過出料口與所述厭氧消化反應器相連通，所述脫水裝置與所述提取裝置相連通，所述厭氧消化反應器內(nèi)設有微生物電解裝置16，所述微生物電解裝置包括陽極19、陰極18和電源17，所述陽極與電源正極連接，所述陰極與電源負極連接，微生物電解裝置的陽極和陰極之間設有陽離子交換膜20。所述陽極和陰極材料為不銹鋼、石墨、鎳、鋼、金屬合金或金屬氧化物。所述微生物電解裝置的電源電壓范圍為1.8-12V(電壓不足以破壞微生物的生長)，優(yōu)選為2-6V。電極的表面面積在10 cm2至100 cm2每公升的反應器容積的范圍內(nèi)，以維持微生物的生長，并提供所需的電流密度(電極表面的電流密度為0.0lA/ Cm2以下)。
[0025]還包括電解水裝置，所述電解水裝置產(chǎn)生的氣體通過進氣口15進入所述厭氧消化反應器內(nèi)。所