[发明专利]有机固体废弃物联合厌氧发酵方法

说明书

技术领域

本发明属于固体废弃物处理的环保技术领域，特别是有机固体废弃物联合厌氧发酵资 源化的方法。

背景技术

有机固体废弃物主要包括生活垃圾、粪便、餐厨垃圾、市政污水处理厂剩余污泥、秸 秆等，随着社会经济发展和人口的增多，有机固体废弃物产量平均每年10％的速度增长，特 别是可生物降解物质高达30-70％之间。这些固体废弃物的不当处置，既占用了土地，污染了 河流，破坏了生态景观，而且还传播疾病，影响环境卫生和居民健康，其无害化、减量化、 资源化处理是中国城镇亟需解决的重大环境问题之一。有机废弃物目前的处理方法有卫生填 埋、焚烧、堆肥和厌氧发酵等。

由于有机固体废弃含水率高，易于生物降解，会产生大量的恶臭气体，热值低等特点， 因此，进行卫生填埋处理时，存在占地面积大，复垦周期长，封场后利用途径较少、二次污 染污水、臭气难以控制、沼气收集率低、对地下水、大气环境等存在安全隐患等缺点。而焚 烧尽管以其减量化最大，无害化程度最高而受到人们的推崇，但由于初期投资和运行费用过 高、焚烧烟气的二次污染二恶英、飞灰等危险废弃物问题，给运输管理和最终处置带来很大 挑战，因此，有机固体废弃物焚烧又让人们望而却步。对于堆肥处理有机质废弃物，则存在 重金属等污染物难以分离、营养元素如氨氮等会蒸发损失、堆肥产品肥效低、能量消耗大臭 味气体浓度高、产量大，不易收集控制、其周期较长的缺点。

为了解决此问题，针对有机固体废弃物的特点，开发有机废弃物厌氧发酵处理工艺， 是一种消除污染，回收能源和资源的重要方式。

厌氧发酵是有机固体废弃物在自然微生物或接种微生物在缺氧条件和特定的厌氧环 境下，将有机质进行分解，其中部分碳素物质转化为CH₄和CO₂。厌氧发酵具有占地面积小， 处理周期短，发酵产物如甲烷等清洁能源，腐殖质肥等具有较高的产品附加值，发酵容易控 制，且不会产生二次污染物，可实现完全密闭化的处理方式，对周边环境不会造成污染影响。

目前对厌氧发酵研究较多，厌氧工艺主要有单相厌氧发酵和两相厌氧发酵、中温发酵 和高温发酵、湿式发酵、干式发酵和半干式发酵等。高温发酵能耗高，反应过程不易控制。 干法厌氧发酵用水少，运行负荷高等特点，但也存在对有机质纯度要求高，传质效率低，控 制复杂，反应器造价昂贵等缺点。单相发酵存在明显的发酵梯度，难降解的纤维素、半纤维 素等发酵程度低，难以获得高品质的沼液和沼渣，沼气产率低，反应进程控制难度大。

以往的厌氧发酵往往针对单一物料，由于碳氮比、含水率、酸碱度等在比较小的范围 内，需要调节的内容多，特备是单一物料厌氧发酵反应底物会对产甲烷产生反馈抑制作用， 如粪便发酵存在氨氮浓度高、对产甲烷菌和产氢菌有抑制作用、发酵负荷低及固含率低等特 点。而餐厨垃圾具有油份含量大、异物多，固含率高，发酵底物容易酸化等问题，发酵设备 搅拌装置要求高等特点。而城市生活垃圾具有有机质含量低、成分随时空波动大等，对厌氧 发酵系统有较强的冲击能力。而根据我国有机固体废弃物的成分随着生活习惯、生产结构的 变化而不断变化。如果针对各种废弃物分别建设设施，则投资大，无法发挥规模效应，而且 单一物料的抑制因素明显，物料调节难度较大。有机废弃物在发酵中产生的沼液和沼渣，也 有很好的利用价值，然而，以往的沼液往往被作为污水，需进行处理达标排放，其处理难度 大，且浪费了液态腐殖质肥分。沼渣的利用也仅通过配比营养元素获得复混肥，不具备保水 保肥的功能，因此，无法满足现实的需要。

然而，如果对有机固体废弃物进行预处理后联合厌氧发酵，则能解决发酵物料单一， 发酵底物均质性差、发酵效率低，减小发酵产物抑制作用，同时可扩大沼气利用规模，提升 沼液沼渣品质，全面解决有机固体废弃物的污染，提高资源化、无害化和减量化的水平。

发明内容

本发明的目的是对有机固体废弃物如生活垃圾、剩余污泥、餐厨垃圾、粪便、秸秆等 进行预处理后联合厌氧发酵，获得高品质的沼气、液态腐殖质肥和颗粒腐殖质肥。

本发明提出的有机固体废弃物联合厌氧发酵工艺，对不同的有机固体废弃物采取不同 的有机物预处理，获得粒径小于5mm的发酵底物，经机械均浆、水解酸化、中温厌氧发酵等 过程，产生沼气、沼渣和沼液。其中沼气作为能量利用，沼液经陈化脱盐后制成液态腐殖质 肥，而沼渣与聚丙烯酰胺、聚丙烯酰胺钠混和、干燥、造粒等工艺过程生成颗粒腐殖质肥。