申請(qǐng)日2015.07.23
公開(kāi)(公告)日2015.12.09
IPC分類(lèi)號(hào)C02F11/04; C12P5/02; C10L3/10
摘要
本發(fā)明針對(duì)目前柑橘皮渣、城市污泥處理處置難，資源化利用率低等問(wèn)題提出一種回收利用柑橘皮渣和脫水污泥發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法，以柑橘皮渣和脫水污泥為原料進(jìn)行厭氧發(fā)酵，利用生石灰上清液調(diào)節(jié)發(fā)酵pH，可進(jìn)行連續(xù)發(fā)酵和序批式發(fā)酵。本發(fā)明充分利用柑橘皮渣有機(jī)物含量高與脫水污泥氮、磷含量高，微生物種群豐富的特點(diǎn)。不僅有效的解決了柑橘皮渣與城市污泥資源化的問(wèn)題，而且提高了常規(guī)柑橘皮渣發(fā)酵效率，并增加了常規(guī)柑橘皮渣發(fā)酵后沼渣與沼液作為肥料的可利用性。本發(fā)明具有良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種回收利用柑橘皮渣和脫水污泥發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法，其特征在于，包括以下步驟：
1)將沼氣池污泥在柑橘皮渣浸出液中浸泡2-5天來(lái)培養(yǎng)用于制沼氣的厭氧發(fā)酵的特征微生物，以形成接種物;所述的接種物含水率即水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90～94%;所述的柑橘皮渣浸出液是指廢棄的柑橘皮渣在自然存放過(guò)程中產(chǎn)生的液體;
2)將柑橘皮渣和污水處理中產(chǎn)生的脫水污泥按干物質(zhì)重量比1～3:1進(jìn)行混合，制成原料;
3)將接種物與原料按干物質(zhì)重量比為1：5混合并加水形成混合料，使原料的干物質(zhì)重量與混合料的重量比為5~8%，并置于沼氣池內(nèi)，使混合料在溫度為20～30℃、pH值為6.5～8.0的發(fā)酵液中厭氧發(fā)酵20～30天，以生成沼氣、沼液和沼渣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回收利用柑橘皮渣和脫水污泥發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法，其特征在于，還包括如下步驟：
4)取出體積比為6~10%的沼液和沼渣，并填充等體積的混合料來(lái)完成換料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回收利用柑橘皮渣和脫水污泥發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法，其特征在于，所述的柑橘皮渣的粒度小于5mm;所述脫水污泥的含水率為65～80%、揮發(fā)性固體占干物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50～80%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回收利用柑橘皮渣和脫水污泥發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法，其特征在于，所述的接種物的含水率為90～94%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回收利用柑橘皮渣和脫水污泥發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法，其特征在于，步驟3)中調(diào)節(jié)并維持發(fā)酵液的pH值的方法是向沼氣池內(nèi)投放生石灰。
說(shuō)明書(shū)
一種回收利用柑橘皮渣和脫水污泥發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于固體廢棄物處理處置領(lǐng)域，涉及一種回收利用柑橘皮渣和脫水污泥發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法。
背景技術(shù)
近年來(lái)，隨著我國(guó)柑橘產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，其柑橘皮渣處理處置問(wèn)題日益凸顯，傳統(tǒng)的處理方式如填埋不僅會(huì)造成二次污染，還浪費(fèi)資源。柑橘皮渣含有豐富的碳水化合物、脂肪、維生素、氨基酸和礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分，但未經(jīng)干燥的柑橘皮渣含水量很高，容易腐爛變質(zhì)，不適合于長(zhǎng)途運(yùn)輸和長(zhǎng)期保存。巴西、美國(guó)等柑橘加工大國(guó)對(duì)柑橘皮渣的處理已有比較成熟的技術(shù)，如提取皮渣中香精油、色素、果膠、橙皮貳、膳食纖維等有用成分或發(fā)酵生產(chǎn)高蛋白飼料、有機(jī)肥料、酒精、果醋、檸檬酸等。但這些技術(shù)較為復(fù)雜，其處理成本普遍較高，不適合我國(guó)國(guó)情。
厭氧發(fā)酵是處理有機(jī)廢物理想的方法。由于厭氧發(fā)酵后產(chǎn)生的沼氣是清潔能源，發(fā)酵后的殘余物也可以作為高質(zhì)量的有機(jī)肥料和土壤改良劑使用。同時(shí)，在有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)變成甲烷的過(guò)程中也實(shí)現(xiàn)了垃圾減量化。因此，柑橘皮渣厭氧發(fā)酵技術(shù)也逐漸興起。但是在柑橘皮渣厭氧發(fā)酵過(guò)程中也出現(xiàn)了一些問(wèn)題，如微生物濃度低而致使發(fā)酵過(guò)程較長(zhǎng)、產(chǎn)氣量低，另外，因柑橘皮渣本身氮磷含量較低致使其發(fā)酵后的殘余物(沼液與沼渣)作為肥料的性能不佳。
此外，城市污泥中含有大量的氮磷以及豐富的微生物種群，該如何處置也成為污水處理領(lǐng)域的難題。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種成本低、操作簡(jiǎn)單的回收利用柑橘皮渣和脫水污泥發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法。該方法不僅能夠處理大批量的柑橘皮渣和脫水污泥，而且還能回收沼氣能源以及獲得優(yōu)質(zhì)的沼液、沼渣有機(jī)肥。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
一種回收利用柑橘皮渣和脫水污泥發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法，包括以下步驟：
1)將沼氣池污泥在柑橘皮渣浸出液中浸泡2-5天來(lái)培養(yǎng)用于制沼氣的厭氧發(fā)酵的特征微生物，以形成接種物;所述的接種物含水率為90～94%;所述的柑橘皮渣浸出液是指廢棄的柑橘皮渣在自然存放過(guò)程中產(chǎn)生的液體;
2)將柑橘皮渣和污水處理中產(chǎn)生的脫水污泥按干物質(zhì)重量比1～3:1進(jìn)行混合，制成原料;
3)將接種物與原料按干物質(zhì)重量比為1：5混合并加水形成混合料，使原料的干物質(zhì)重量與混合料的重量比為5~8%，并置于沼氣池內(nèi)，使混合料在溫度為20～30℃、pH值為6.5～8.0的發(fā)酵液中厭氧發(fā)酵20～30天，以生成沼氣、沼液和沼渣。
為了實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)和發(fā)生沼氣，還應(yīng)包括換料的操作步驟：
4)取出體積比為6~10%的沼液和沼渣，并填充等體積的混合料來(lái)完成換料。
其中，所述的柑橘皮渣的粒度小于5mm;所述脫水污泥的含水率即水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65～80%、揮發(fā)性固體占干物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50～80%;所述的接種物的含水量為90～94%。
步驟3)中調(diào)節(jié)并維持發(fā)酵液的pH值的方法是向沼氣池內(nèi)投放生石灰。
與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
1、充分地將固體廢棄物轉(zhuǎn)變?yōu)榭稍偕G色能源，既克服現(xiàn)在普遍采用的填埋法處理柑橘皮渣造成二次污染的問(wèn)題，又解決城市污水處理中產(chǎn)生的污泥難以處理的環(huán)境問(wèn)題，一舉兩得。
2、污泥中富含大量、多種且易被馴化的微生物，可以增加發(fā)酵過(guò)程中的微生物量，提高厭氧發(fā)酵效率，能夠充分地將柑橘皮渣中富含的碳水化合物、脂肪、維生素、氨基酸和礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分分解，增加沼氣的產(chǎn)率。
3、充分利用污泥的氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素含量高，增加常規(guī)柑橘皮渣發(fā)酵后沼渣與沼液的氮磷含量，提高了沼渣與沼液作為有機(jī)肥使用的肥效。
4、采用本發(fā)明提供的方法進(jìn)行生產(chǎn)，需要的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)量小、能耗低、工藝流程簡(jiǎn)單、易操作，運(yùn)行方式和運(yùn)行規(guī)�？梢造`活設(shè)計(jì)，運(yùn)行成本很低。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
制備接種物：將沼氣池陳舊污泥在柑橘皮渣浸出液中浸泡2-5天，對(duì)其中的用于制沼氣的厭氧發(fā)酵的特征微生物進(jìn)行培養(yǎng)馴化，以形成接種物。在實(shí)施例1-5中，均使用該接種物。其中，沼氣池陳舊污泥是指沼氣池中存在時(shí)間較長(zhǎng)的富含多種微生物的沼泥，其含水率為90～94%;柑橘皮渣浸出液是指廢棄的柑橘皮渣存在自然存放過(guò)程中產(chǎn)生的液體。
另外，實(shí)施例1-5中所用的柑橘皮渣為新鮮柑橘皮渣，即工業(yè)榨汁后仍有一定的含水率且未發(fā)生變質(zhì)的柑橘皮渣。實(shí)施例1-5中所用的脫水污泥為新鮮脫水污泥，即從污水處理廠二沉池中排出的經(jīng)過(guò)脫水處理的污泥，污泥中的營(yíng)養(yǎng)成分和微生物群未遭到破壞。
實(shí)施例1
將1.000kg被粉碎至小于5mm的新鮮柑橘皮渣(含水率81.5%)與0.902kg脫水污泥(含水率79.5%，揮發(fā)性固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)70.5%)充分混合，然后加入0.925kg接種物(含水率92%)和4.19L水進(jìn)行充分混合，在平均溫度30℃條件下，厭氧發(fā)酵20d。發(fā)酵過(guò)程中用生石灰上清液調(diào)節(jié)維持發(fā)酵液的pH穩(wěn)定在6.5。其中：含水率是指水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。揮發(fā)性固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)是指在干物質(zhì)中揮發(fā)性固體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
