[发明专利]超声波辅助的生活垃圾有机质湿法厌氧发酵处理方法

说明书

技术领域 

 本发明涉及生活垃圾资源化处理，具体是一种超声波辅助的生活垃圾有机质湿法厌氧发酵处理方法。

背景技术

随着社会经济发展和城市流动人口增长，生活垃圾的产出量逐年增加，垃圾围城现象日益突出。垃圾未经无害化处理，裸露堆置或不合理处置会产生一系列的影响：加剧环境污染，严重危害城市环境和居民生活条件。

目前，生活垃圾处理的传统方法是堆肥、焚烧和填埋。堆肥需要时间长、处理效率低；生活垃圾的有机部分由于含水量高，易腐败，填埋给填埋场造成渗滤液的问题；其含水量高也增加垃圾焚烧的能耗。

查询资料，现有冯磊研究团队利用超声波分别对秸秆、牛粪以及厨余物预处理后，进行厌氧发酵，发现超声波预处理作用对秸秆、牛粪以及厨余物的产气率、累计产气量、沼气中甲烷浓度以及挥发性有机固体去除率等方面均有促进的作用。但该团队研究工作主要的问题是：1、针对秸秆、牛粪等农业有机垃圾及餐饮业厨余物而不是成分复杂的实际生活垃圾的超声预处理；2、处于实验室研究而非应用技术研究阶段。

哈尔滨工业大学的发明专利CN103923951A“一种超声/酸预处理强化餐厨垃圾厌氧发酵产酸的方法”，主要针对餐厨垃圾厌氧发酵中有机酸产率低的问题。其发明主要存在问题：1、针对餐饮业餐厨垃圾而非市政生活垃圾有机质的厌氧发酵。餐饮业餐厨垃圾具有高油脂、高盐度等特性，与本发明中以行道树枯枝败叶、菜市场及居民果蔬垃圾为主的市政生活垃圾有机质部分有很大区别；2、仅针对产酸阶段而不包括完整的厌氧发酵过程的研究；3、超声波联合酸催化降解的预处理更适用于厌氧发酵产有机酸环节，pH偏低对后续厌氧发酵的产甲烷环节有阻碍作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种超声波辅助的生活垃圾有机质湿法厌氧发酵处理方法，通过将生活垃圾的可生物降解成分厌氧发酵生成沼气，并回收能源，实现生活垃圾资源化处理。

城市生活垃圾成分复杂，厌氧发酵也有水解和产沼气等限速步骤，导致生活垃圾厌氧发酵速度缓慢、产气量较少和工艺不稳定等问题。本发明采用机械和超声波联合破碎的方法，可以改善生活垃圾的物性，使生活垃圾中的有机成分在35-55℃的温度下更易水解，提高有机质微生物降解的效率和厌氧发酵的产气率。

实现本发明目的的技术方案是：

一种超声波辅助的生活垃圾有机质湿法厌氧发酵处理方法，包含以下步骤：

（1）市政生活垃圾分选，去除塑料袋、金属、玻璃和其他难以生物降解的原料；

（2）分选后的生活垃圾进行剪切破碎，加入其总量0.5-2.5倍体积的水，采用球磨机进行湿磨，形成混合垃圾浆液；

（3）取步骤（2）中混合垃圾浆液中总体积量的10-40%单独超声破碎；或取步骤（2）中10-30%的混合垃圾浆液加上其1-2倍体积量的污水厂剩余污泥一同加入超声破碎反应器，进行超声破碎处理；

（4）经过超声破碎处理的浆液与步骤（2）中剩余的混合垃圾浆液一同加入酸化反应器，酸化水解3-5天；

（5）经过酸化的混合垃圾浆液加入厌氧发酵反应器，反应器启动阶段加入污水厂剩余污泥或牛粪进行接种，接种物体积量为酸化混合浆液体积的0.3-0.5倍，在35-55℃下厌氧发酵，收集发酵反应器中生成的沼气、沼渣和沼液。

步骤（3）所述超声破碎处理的能量密度为0.5-1.5W/ml，超声破碎处理时间为15-30min；

步骤（3）和（5）所述污水厂剩余污泥是市政污水处理厂自用的活性回流污泥以外的需要处理、排放或处置的污泥。

步骤（5）所述厌氧发酵反应器，采用间歇式进出料，混合垃圾浆液在反应器中的停留时间为10-30天，每次进出料的体积为发酵物料总体积的0.1-0.3倍。

本发明所用的生活垃圾有机质主要包含家庭厨余物、落叶枯枝、果蔬垃圾、一次性筷子和废纸等。

本发明的优点：

1、本发明方法主要针对市政生活垃圾有机质部分，适用于规模化处理。市政生活垃圾有机质部分是垃圾中水分含量高、易腐败、产生垃圾渗滤液的部分，不能够通过垃圾分选回收利用，一直以来没有针对性的、规模化的处理方法。本发明将生活垃圾从性质上细分，把有机部分进行厌氧发酵处理，不仅可以生产沼气，获得绿色新能源，对于传统固废处理方法也是一种补充。对于填埋处理，可减轻填埋场20-30%的容量负荷、减少渗滤液的生成。对于垃圾焚烧，可降低能耗。