公布日：2023.03.14
申請(qǐng)日：2022.11.23
分類號(hào)：B09B3/65(2022.01)I;B09B3/30(2006.01)I;C12P5/02(2006.01)I;C12M1/107(2006.01)I;C12M1/00(2022.01)I;C12M1/34(2006.01)I;C12M1/42(2006.01)I;C12M1/
02(2006.01)I;C12M1/06(2006.01)I;B09B101/70(2022.01)N
摘要
本申請(qǐng)公開(kāi)了一種餐廚垃圾處理方法，包括預(yù)處理和干式厭氧發(fā)酵，其中，三相離心分離后得到的油脂和液相物分別進(jìn)一步回收利用，固相物置于厭氧發(fā)酵罐中進(jìn)行干式厭氧發(fā)酵，進(jìn)行厭氧發(fā)酵時(shí)，將固相物先與負(fù)載有磁性含鐵顆粒的秸稈顆�；旌暇鶆�，再進(jìn)行污泥接種，厭氧發(fā)酵過(guò)程中，將設(shè)置有電磁鐵的支架置于發(fā)酵物中，通過(guò)電流控制磁場(chǎng)對(duì)秸稈顆粒進(jìn)行吸附，支架隨發(fā)酵程度加深逐漸上升。本申請(qǐng)中，將負(fù)載有磁性含鐵顆粒的秸稈顆粒與三相分離后的餐廚垃圾固相物混合進(jìn)行干式厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷，通過(guò)秸稈的添加彌補(bǔ)固相物中C/N較低的缺陷，并利用電磁鐵進(jìn)行磁性顆粒的聚集和調(diào)整，可顯著提高發(fā)酵物的發(fā)酵速度和均勻性，提高產(chǎn)甲烷效率。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種餐廚垃圾處理方法，包括預(yù)處理和干式厭氧發(fā)酵，其特征在于，預(yù)處理包括分揀、除雜、制漿以及三相離心分離，三相離心分離后得到的油脂和液相物分別回收利用，固相物置于厭氧發(fā)酵罐中進(jìn)行干式厭氧發(fā)酵，進(jìn)行厭氧發(fā)酵時(shí)，將固相物先與負(fù)載有磁性含鐵顆粒的秸稈顆�；旌暇鶆�，再進(jìn)行污泥接種，厭氧發(fā)酵過(guò)程中，將設(shè)置有電磁鐵的支架置于發(fā)酵物中，通過(guò)電流控制磁場(chǎng)對(duì)秸稈顆粒進(jìn)行吸附，支架隨發(fā)酵程度加深逐漸上升；支架由厭氧發(fā)酵罐頂部伸入發(fā)酵物中，支架底部設(shè)置有電磁鐵，電磁鐵外部包裹絕緣材料，電磁鐵數(shù)量為3個(gè)以上，均勻分布在支架底部，電磁鐵與支架間的角度可調(diào)，電磁鐵能夠旋轉(zhuǎn)，絕緣材料表面設(shè)置螺旋凸起，凸起表面呈弧形；厭氧發(fā)酵過(guò)程中監(jiān)測(cè)發(fā)酵物溫度，在厭氧發(fā)酵初期，支架伸入發(fā)酵物底部，電磁鐵與支架間的角度為90°，電磁鐵長(zhǎng)度為發(fā)酵罐半徑的1/2-2/3，電磁鐵首先通電至電磁鐵磁場(chǎng)強(qiáng)度為80-100mT持續(xù)2-5min，再調(diào)整電磁鐵磁場(chǎng)強(qiáng)度為20-25mT，當(dāng)發(fā)酵物底部溫度＞40℃時(shí)，電磁鐵斷電并旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)速度為60-80r/min，旋轉(zhuǎn)1min后停止，支架上升，同時(shí)電磁鐵與支架間的角度增大至100-120°，重復(fù)進(jìn)行：電磁鐵通電至磁場(chǎng)強(qiáng)度為80-100mT持續(xù)2-5min，再調(diào)整磁場(chǎng)強(qiáng)度為20-25mT，當(dāng)電磁鐵所處位置溫度＞40℃時(shí)，電磁鐵斷電并旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)速度為60-80r/min，旋轉(zhuǎn)1min后停止，電磁鐵與支架保持角度不變繼續(xù)上升，每次上升距離為10-20cm，直至電磁鐵距離發(fā)酵物頂部≤20cm，將支架從發(fā)酵物中取出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，厭氧發(fā)酵罐頂部和底部設(shè)置電磁鐵二，磁感線穿過(guò)發(fā)酵物，磁場(chǎng)強(qiáng)度為20-25mT，支架從發(fā)酵物中取出后開(kāi)啟電磁鐵二的磁場(chǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，制漿得到的漿料粒徑為5-6mm，秸稈顆粒粒徑1-2mm，固相物與秸稈顆�；旌衔锖蠡旌衔锏�C/N為15-16。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，負(fù)載有磁性含鐵顆粒的秸稈顆粒制備方法為：將破碎至1-2mm的秸稈顆粒、鐵鹽與水混合，在堿性條件下進(jìn)行反應(yīng)，將產(chǎn)物分離、清洗并干燥后得到負(fù)載有磁性含鐵顆粒的秸稈顆粒，鐵元素的用量為10-15g/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，厭氧發(fā)酵過(guò)程中監(jiān)測(cè)發(fā)酵物溫度，在厭氧發(fā)酵初期，支架伸入發(fā)酵物底部，電磁鐵與支架間的角度為90°，電磁鐵長(zhǎng)度為發(fā)酵罐半徑的1/2-2/3，電磁鐵首先通電至電磁鐵磁場(chǎng)強(qiáng)度為90mT持續(xù)3min，再調(diào)整電磁鐵磁場(chǎng)強(qiáng)度為22mT，當(dāng)發(fā)酵物底部溫度＞40℃時(shí)，電磁鐵斷電并旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)速度為70r/min，旋轉(zhuǎn)1min后停止，支架上升，同時(shí)電磁鐵與支架間的角度增大至120°，重復(fù)進(jìn)行：電磁鐵通電至磁場(chǎng)強(qiáng)度為90mT持續(xù)3min，再調(diào)整磁場(chǎng)強(qiáng)度為22mT，當(dāng)電磁鐵所處位置溫度＞40℃時(shí)，電磁鐵斷電并旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)速度為70r/min，旋轉(zhuǎn)1min后停止，電磁鐵與支架保持角度不變繼續(xù)上升，每次上升距離為15cm，直至電磁鐵距離發(fā)酵物頂部≤20cm，將支架從發(fā)酵物中取出。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，厭氧發(fā)酵罐頂部和底部設(shè)置電磁鐵二，磁感線穿過(guò)發(fā)酵物，磁場(chǎng)強(qiáng)度為22mT，支架從發(fā)酵物中取出后開(kāi)啟電磁鐵二的磁場(chǎng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，制漿得到的漿料粒徑為5mm，秸稈顆粒粒徑1.5mm，固相物與秸稈顆�；旌衔锖蠡旌衔锏�C/N為15。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，負(fù)載有磁性含鐵顆粒的秸稈顆粒制備方法為：將破碎至1.5mm的秸稈顆粒、鐵鹽與水混合，在堿性條件下進(jìn)行反應(yīng)，將產(chǎn)物分離、清洗并干燥后得到負(fù)載有磁性含鐵顆粒的秸稈顆粒，鐵元素的用量為13g/L。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種餐廚垃圾處理方法。
一種餐廚垃圾處理方法，包括預(yù)處理和干式厭氧發(fā)酵，其中，預(yù)處理包括分揀、除雜、制漿以及三相離心分離，三相離心分離后得到的油脂和液相物分別進(jìn)一步回收利用，固相物置于厭氧發(fā)酵罐中進(jìn)行干式厭氧發(fā)酵，進(jìn)行厭氧發(fā)酵時(shí)，將固相物先與負(fù)載有磁性含鐵顆粒的秸稈顆�；旌暇鶆颍龠M(jìn)行污泥接種，厭氧發(fā)酵過(guò)程中，將設(shè)置有電磁鐵的支架置于發(fā)酵物中，通過(guò)電流控制磁場(chǎng)對(duì)秸稈顆粒進(jìn)行吸附，支架隨發(fā)酵程度加深逐漸上升。
進(jìn)一步地，支架由厭氧發(fā)酵罐頂部伸入發(fā)酵物中，支架底部設(shè)置有電磁鐵，電磁鐵外部包裹絕緣材料，電磁鐵數(shù)量為3個(gè)以上，均勻分布在支架底部，電磁鐵與支架間的角度可調(diào)，電磁鐵能夠旋轉(zhuǎn)，絕緣材料表面設(shè)置螺旋凸起，凸起表面呈弧形。
進(jìn)一步地，厭氧發(fā)酵過(guò)程中監(jiān)測(cè)發(fā)酵物溫度，在厭氧發(fā)酵初期，支架伸入發(fā)酵物底部，電磁鐵與支架間的角度為90°，電磁鐵長(zhǎng)度為發(fā)酵罐半徑的1/2-2/3，電磁鐵首先通電至電磁鐵磁場(chǎng)強(qiáng)度為80-100mT持續(xù)2-5min，再調(diào)整電磁鐵磁場(chǎng)強(qiáng)度為20-25mT，當(dāng)發(fā)酵物底部溫度＞40℃時(shí)，電磁鐵斷電并旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)速度為60-80r/min，旋轉(zhuǎn)1min后停止，支架上升，同時(shí)電磁鐵與支架間的角度增大至100-120°，重復(fù)進(jìn)行：電磁鐵通電至磁場(chǎng)強(qiáng)度為80-100mT持續(xù)2-5min，再調(diào)整磁場(chǎng)強(qiáng)度為20-25mT，當(dāng)電磁鐵所處位置溫度＞40℃時(shí)，電磁鐵斷電并旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)速度為60-80r/min，旋轉(zhuǎn)1min后停止，支架保持角度繼續(xù)上升，每次上升距離為10-20cm，直至電磁鐵距離發(fā)酵物頂部≤20cm，將支架從發(fā)酵物中取出。
進(jìn)一步地，厭氧發(fā)酵罐頂部和底部設(shè)置電磁鐵，磁感線穿過(guò)發(fā)酵物，磁場(chǎng)強(qiáng)度為20-25mT，支架從發(fā)酵物中取出后開(kāi)啟磁場(chǎng)。
進(jìn)一步地，制漿得到的漿料粒徑為5-6mm，秸稈顆粒粒徑1-2mm，固相物與秸稈顆�；旌衔锖蠡旌衔锏�C/N為15-16。
進(jìn)一步地，負(fù)載有磁性含鐵顆粒的秸稈顆粒制備方法為：將破碎至1-2mm的秸稈顆粒、鐵鹽與水混合，在堿性條件下還原鐵鹽，將產(chǎn)物分離、清洗并干燥后得到負(fù)載有磁性含鐵顆粒的秸稈顆粒，鐵元素的用量為10-15g/L，以發(fā)酵混合物的體積為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。
進(jìn)一步地，厭氧發(fā)酵過(guò)程中監(jiān)測(cè)發(fā)酵物溫度，在厭氧發(fā)酵初期，支架伸入發(fā)酵物底部，電磁鐵與支架間的角度為90°，電磁鐵長(zhǎng)度為發(fā)酵罐半徑的1/2-2/3，電磁鐵首先通電至電磁鐵磁場(chǎng)強(qiáng)度為90mT持續(xù)3min，再調(diào)整電磁鐵磁場(chǎng)強(qiáng)度為22mT，當(dāng)發(fā)酵物底部溫度＞40℃時(shí)，電磁鐵斷電并旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)速度為70r/min，旋轉(zhuǎn)1min后停止，支架上升，同時(shí)電磁鐵與支架間的角度增大至120°，重復(fù)進(jìn)行：電磁鐵通電至磁場(chǎng)強(qiáng)度為90mT持續(xù)3min，再調(diào)整磁場(chǎng)強(qiáng)度為22mT，當(dāng)電磁鐵所處位置溫度＞40℃時(shí)，電磁鐵斷電并旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)速度為70r/min，旋轉(zhuǎn)1min后停止，支架保持角度繼續(xù)上升，每次上升距離為15cm，直至電磁鐵距離發(fā)酵物頂部≤20cm，將支架從發(fā)酵物中取出。
進(jìn)一步地，厭氧發(fā)酵罐頂部和底部設(shè)置電磁鐵，磁感線穿過(guò)發(fā)酵物，磁場(chǎng)強(qiáng)度為22mT，支架從發(fā)酵物中取出后開(kāi)啟磁場(chǎng)。
進(jìn)一步地，制漿得到的漿料粒徑為5mm，秸稈顆粒粒徑1.5mm，固相物與秸稈顆粒混合物后混合物的C/N為15。
進(jìn)一步地，負(fù)載有磁性含鐵顆粒的秸稈顆粒制備方法為：將破碎至1.5mm的秸稈顆粒、鐵鹽與水混合，在堿性條件下還原鐵鹽，將產(chǎn)物分離、清洗并干燥后得到負(fù)載有磁性含鐵顆粒的秸稈顆粒，鐵元素的用量為13g/L。
本申請(qǐng)與現(xiàn)有技術(shù)相比，優(yōu)點(diǎn)在于：本申請(qǐng)中，將負(fù)載有磁性含鐵顆粒的秸稈顆粒與三相分離后的餐廚垃圾固相物混合進(jìn)行干式厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷，通過(guò)秸稈的添加彌補(bǔ)固相物中C/N較低的缺陷，調(diào)整混合物的C/N比至15-16，并利用電磁鐵進(jìn)行磁性顆粒的聚集和調(diào)整，可顯著提高發(fā)酵物的發(fā)酵速度和均勻性，提高產(chǎn)甲烷效率。
具體地，1、與現(xiàn)有技術(shù)中直接將三相分離后的固相物進(jìn)行干式厭氧發(fā)酵不同，本申請(qǐng)中將秸稈顆粒與固相物混合，可彌補(bǔ)固相物中C/N較低的缺陷，固相物的C/N通常為10左右，通過(guò)加入C/N為40左右的秸稈顆粒，將混合物的C/N調(diào)整至15-16，可使發(fā)酵產(chǎn)甲烷效率顯著提高。
2、本申請(qǐng)中秸稈顆粒負(fù)載有磁性含鐵顆粒，通過(guò)水溶液中化學(xué)還原的方法可將鐵鹽還原得到含鐵磁性顆粒，如氧化鐵、四氧化三鐵，并負(fù)載于秸稈顆粒的孔中，秸稈顆粒的多孔結(jié)構(gòu)既可以為磁性含鐵顆粒提供附著空間，還可在發(fā)酵過(guò)程中發(fā)揮吸附作用，更利于厭氧菌的附著和發(fā)酵反應(yīng)。本申請(qǐng)中將固相物與負(fù)載有磁性含鐵顆粒的秸稈顆粒先混合均勻再與厭氧菌混合，可提高發(fā)酵底物的均勻性，改善底物的整體發(fā)酵效率。
3、本申請(qǐng)中采用設(shè)置在厭氧發(fā)酵罐中的支架，將電磁鐵置于發(fā)酵物中，通過(guò)通電使電磁鐵產(chǎn)生磁性，首先借助高強(qiáng)度磁場(chǎng)對(duì)發(fā)酵罐底部的磁性含鐵顆粒進(jìn)行吸引，由于磁性含鐵顆粒負(fù)載在秸稈顆粒中，因此可將秸稈顆粒吸引并集中，由于負(fù)載有磁性含鐵顆粒的秸稈顆粒對(duì)于厭氧發(fā)酵菌的富集和促進(jìn)作用，一方面秸稈的存在提高C/N，另一方面含鐵磁性含鐵顆�？舍尫盆F離子，對(duì)于厭氧發(fā)酵菌的發(fā)酵起到促進(jìn)作用。通過(guò)電磁鐵首先將底部的秸稈顆粒進(jìn)行聚集，可提高底部發(fā)酵菌的富集速度，使發(fā)酵初期的進(jìn)展速度更快，由于高強(qiáng)度磁場(chǎng)對(duì)于微生物的活性影響較大，本申請(qǐng)中將強(qiáng)力吸引秸稈顆粒的80-100mT磁場(chǎng)持續(xù)時(shí)間限定為2-5min，可減少對(duì)于微生物活性的負(fù)面影響，并在高強(qiáng)度磁場(chǎng)持續(xù)結(jié)束后將磁場(chǎng)強(qiáng)度調(diào)整為20-25mT，從而使電磁鐵附近的厭氧發(fā)酵菌活性得到增強(qiáng)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的發(fā)酵程度調(diào)整，當(dāng)電磁場(chǎng)作用區(qū)域的溫度＞40℃后，即可認(rèn)定該區(qū)域的發(fā)酵已達(dá)到調(diào)整目的，進(jìn)而將電磁鐵通過(guò)支架上升調(diào)整其在發(fā)酵物中的位置，并且將電磁鐵與支架間的角度調(diào)整為100-120°，通過(guò)該角度的設(shè)置，可形成錐形引導(dǎo)趨勢(shì)，順應(yīng)發(fā)酵物的發(fā)酵發(fā)展方向，使發(fā)酵底物更快地從底部向上發(fā)展進(jìn)入高效發(fā)酵狀態(tài)，同時(shí)，在電磁鐵上升前斷電，進(jìn)行1min的60-80r/min旋轉(zhuǎn)，可將吸引的秸稈顆粒脫落，保留在原有位置，從而避免破壞發(fā)酵狀態(tài)，隨著支架高度的上升，底物的發(fā)酵逐漸向上延伸，可使發(fā)酵速度顯著提高。通過(guò)本申請(qǐng)的電磁鐵調(diào)整方法，厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷的周期由原來(lái)的20天縮短至17天，效果明顯，并且，結(jié)合通過(guò)支架上的電磁鐵磁場(chǎng)輔助以及發(fā)酵罐頂部和底部形成的整體磁場(chǎng)輔助，相同組成的餐廚垃圾三相分離固相物的產(chǎn)甲烷量由760ml/kg提高至780ml/kg，顯著提高了甲烷產(chǎn)量。
（發(fā)明人：皮猛;張丹丹;張艷會(huì);黃宏春;李超;張曉曉）
