公布日：2023.03.14
申請日：2022.11.23
分類(lèi)號：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
本申請公開(kāi)了一種餐廚垃圾處理方法，包括預處理和干式厭氧發(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。本申請中，將負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整，可顯著(zhù)提高發(fā)酵物的發(fā)酵速度和均勻性，提高產(chǎn)甲烷效率。
權利要求書(shū)
1.一種餐廚垃圾處理方法，包括預處理和干式厭氧發(fā)酵，其特征在于，預處理包括分揀、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，支架底部設置有電磁鐵，電磁鐵外部包裹絕緣材料，電磁鐵數量為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，電磁鐵能夠旋轉，絕緣材料表面設置螺旋凸起，凸起表面呈弧形；厭氧發(fā)酵過(guò)程中監測發(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(cháng)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)強度為80-100mT持續2-5min，再調整電磁鐵磁場(chǎng)強度為20-25mT，當發(fā)酵物底部溫度＞40℃時(shí)，電磁鐵斷電并旋轉，旋轉速度為60-80r/min，旋轉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°，重復進(jìn)行：電磁鐵通電至磁場(chǎng)強度為80-100mT持續2-5min，再調整磁場(chǎng)強度為20-25mT，當電磁鐵所處位置溫度＞40℃時(shí)，電磁鐵斷電并旋轉，旋轉速度為60-80r/min，旋轉1min后停止，電磁鐵與支架保持角度不變繼續上升，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.根據權利要求1的方法，其特征在于，厭氧發(fā)酵罐頂部和底部設置電磁鐵二，磁感線(xiàn)穿過(guò)發(fā)酵物，磁場(chǎng)強度為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.根據權利要求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.根據權利要求1的方法，其特征在于，負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，將產(chǎn)物分離、清洗并干燥后得到負載有磁性含鐵顆粒的秸稈顆粒，鐵元素的用量為10-15g/L。
5.根據權利要求1的方法，其特征在于，厭氧發(fā)酵過(guò)程中監測發(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(cháng)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)強度為90mT持續3min，再調整電磁鐵磁場(chǎng)強度為22mT，當發(fā)酵物底部溫度＞40℃時(shí)，電磁鐵斷電并旋轉，旋轉速度為70r/min，旋轉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°，重復進(jìn)行：電磁鐵通電至磁場(chǎng)強度為90mT持續3min，再調整磁場(chǎng)強度為22mT，當電磁鐵所處位置溫度＞40℃時(shí)，電磁鐵斷電并旋轉，旋轉速度為70r/min，旋轉1min后停止，電磁鐵與支架保持角度不變繼續上升，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.根據權利要求1的方法，其特征在于，厭氧發(fā)酵罐頂部和底部設置電磁鐵二，磁感線(xiàn)穿過(guò)發(fā)酵物，磁場(chǎng)強度為22mT，支架從發(fā)酵物中取出后開(kāi)啟電磁鐵二的磁場(chǎng)。
7.根據權利要求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.根據權利要求1的方法，其特征在于，負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，將產(chǎn)物分離、清洗并干燥后得到負載有磁性含鐵顆粒的秸稈顆粒，鐵元素的用量為13g/L。
發(fā)明內容
針對現有技術(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，包括預處理和干式厭氧發(fā)酵，其中，預處理包括分揀、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，支架底部設置有電磁鐵，電磁鐵外部包裹絕緣材料，電磁鐵數量為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，電磁鐵能夠旋轉，絕緣材料表面設置螺旋凸起，凸起表面呈弧形。
進(jìn)一步地，厭氧發(fā)酵過(guò)程中監測發(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(cháng)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)強度為80-100mT持續2-5min，再調整電磁鐵磁場(chǎng)強度為20-25mT，當發(fā)酵物底部溫度＞40℃時(shí)，電磁鐵斷電并旋轉，旋轉速度為60-80r/min，旋轉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°，重復進(jìn)行：電磁鐵通電至磁場(chǎng)強度為80-100mT持續2-5min，再調整磁場(chǎng)強度為20-25mT，當電磁鐵所處位置溫度＞40℃時(shí)，電磁鐵斷電并旋轉，旋轉速度為60-80r/min，旋轉1min后停止，支架保持角度繼續上升，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)酵罐頂部和底部設置電磁鐵，磁感線(xiàn)穿過(guò)發(fā)酵物，磁場(chǎng)強度為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算標準。
進(jìn)一步地，厭氧發(fā)酵過(guò)程中監測發(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(cháng)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)強度為90mT持續3min，再調整電磁鐵磁場(chǎng)強度為22mT，當發(fā)酵物底部溫度＞40℃時(shí)，電磁鐵斷電并旋轉，旋轉速度為70r/min，旋轉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°，重復進(jìn)行：電磁鐵通電至磁場(chǎng)強度為90mT持續3min，再調整磁場(chǎng)強度為22mT，當電磁鐵所處位置溫度＞40℃時(shí)，電磁鐵斷電并旋轉，旋轉速度為70r/min，旋轉1min后停止，支架保持角度繼續上升，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)酵罐頂部和底部設置電磁鐵，磁感線(xiàn)穿過(guò)發(fā)酵物，磁場(chǎng)強度為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�；旌衔锖蠡旌衔锏�C/N為15。
進(jìn)一步地，負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。
本申請與現有技術(shù)相比，優(yōu)點(diǎn)在于：本申請中，將負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)秸稈的添加彌補固相物中C/N較低的缺陷，調整混合物的C/N比至15-16，并利用電磁鐵進(jìn)行磁性顆粒的聚集和調整，可顯著(zhù)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，本申請中將秸稈顆粒與固相物混合，可彌補固相物中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調整至15-16，可使發(fā)酵產(chǎn)甲烷效率顯著(zhù)提高。
2、本申請中秸稈顆粒負載有磁性含鐵顆粒，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，并負載于秸稈顆粒的孔中，秸稈顆粒的多孔結構既可以為磁性含鐵顆粒提供附著(zhù)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(zhù)和發(fā)酵反應。本申請中將固相物與負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、本申請中采用設置在厭氧發(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，首先借助高強度磁場(chǎng)對發(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載在秸稈顆粒中，因此可將秸稈顆粒吸引并集中，由于負載有磁性含鐵顆粒的秸稈顆粒對于厭氧發(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，由于高強度磁場(chǎng)對于微生物的活性影響較大，本申請中將強力吸引秸稈顆粒的80-100mT磁場(chǎng)持續時(shí)間限定為2-5min，可減少對于微生物活性的負面影響，并在高強度磁場(chǎng)持續結束后將磁場(chǎng)強度調整為20-25mT，從而使電磁鐵附近的厭氧發(fā)酵菌活性得到增強，進(jìn)一步實(shí)現精準的發(fā)酵程度調整，當電磁場(chǎng)作用區域的溫度＞40℃后，即可認定該區域的發(fā)酵已達到調整目的，進(jìn)而將電磁鐵通過(guò)支架上升調整其在發(fā)酵物中的位置，并且將電磁鐵與支架間的角度調整為100-120°，通過(guò)該角度的設置，可形成錐形引導趨勢，順應發(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，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(zhù)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(zhù)提高。通過(guò)本申請的電磁鐵調整方法，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(zhù)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）
