[发明专利]一种小麦秸秆发酵产乙醇混合城市餐厨垃圾的两相厌氧处理装置与工艺

权利要求书

1.一种小麦秸秆发酵产乙醇混合城市餐厨垃圾的两相厌氧处理装置，具有以下技术特征：设有酸化罐保温层(8)的酸化罐(7)罐体内自下而上设为酸化罐沉降污泥区(6)、酸化罐悬浮污泥区(10)；酸化罐搅拌机主轴(9)穿过酸化罐(7)罐体的上盖依次伸入所述酸化罐悬浮污泥区(10)与酸化罐沉降污泥区(6)；所述酸化罐(7)罐体的上盖设有带阀门i(12)的酸化罐排气管i(11)；酸化罐进料泵(3)的一端经由管ii(2)插入进料池(1)而另一端经由管iii(4)、阀门ii(5)与所述酸化罐(7)罐体的底部连接；设有阀门iii(15)的管iv(16)一端连接所述酸化罐(7)罐体的底部另一端连接着污泥池(41)的上盖；设有阀门iv(13)的管v(14)一端穿过所述酸化罐(7)罐体伸入所述酸化罐悬浮污泥区(10)而另一端穿过调节罐(17)的罐体伸入调节罐悬浮污泥区(18)；调节罐搅拌机主轴(19)穿过调节罐(17)罐体上盖伸入所述调节罐悬浮污泥区(18)；所述调节罐(17)罐体的上盖设有带阀门v(21)和进料口(22)的管vi(20)；调节泵(26)的一端由管vii(27)插入调节池(23)而另一端经由管viii(25)、阀门vi(24)与调节罐(17)罐体的一侧连接；产甲烷罐进料泵(30)的一端由管ix(31)与产甲烷罐(30)罐体的底部相连接而另一端经由管x(28)、阀门vii(29)与所述调节罐(17)罐体的底部连接；设有产甲烷罐保温层(34)的产甲烷罐(33)罐体内自下而上设为产甲烷罐沉降污泥区(32)和产甲烷罐悬浮污泥区(35)；产甲烷罐搅拌机主轴(38)穿过所述产甲烷罐(33)罐体的上盖依次伸入产甲烷罐悬浮污泥区(35)、产甲烷罐沉降污泥区(32)；所述产甲烷罐(33)罐体的上盖设有带阀门viii(36)的产甲烷排气管xi(37)；带有阀门ix(40)的管xii(39)一端连接着所述产甲烷罐(33)罐体的底部而另一端连接污泥池(41)的上盖；所述污泥池(41)自上而下设有污泥池悬浮污泥区(42)与污泥池沉降污泥区(43)；所述污泥池(41)的一侧设有带阀门x(44)的管xiii(45)，污泥池的底部设有带阀门xi(46)的管xiv(47)。

2.一种使用上述的装置处理城市餐厨垃圾的两相厌氧工艺包括以下工序：

1)采用粉碎机将小麦秸秆机械截断成长度为20-50mm的絮状小麦秸秆，最佳长度为30mm，再用球磨机将该片状小麦秸秆打磨成直径为2-5mm的颗粒状小麦秸秆，最佳直径为3mm；

2)将1)中打磨好的颗粒状小麦秸秆与60-80℃的水按1g秸秆与100-300mL水的比例混合，得到小麦秸秆混合液；最佳水温为70℃，最佳混合比例为1g秸秆混合200mL水；

3)采用纯度≥95％的工业级NaOH固体与水混合，配制成2-5mol/L的NaOH溶液，最佳浓度为4mol/L，并加入到2)中小麦秸秆混合液，使其pH值为10-12，最佳pH值为11，进行为时1-4h的碱预处理，最佳时间为2h；

4)碱预处理后，采用纯度≥95％的工业级浓HCI溶液与水混合，配制成浓度为2-5mol/L的HCI溶液，最佳浓度为4mol/L，并加入到3)中碱性小麦秸秆混合液，使其pH值为6.0-8.0，最佳pH值为7.0；

5)向4)中小麦秸秆混合液中加入4-6mmol/L纤维素水解酶，最佳浓度为5mmol/L，并采用恒温水浴对其进行热预处理，恒温水浴的温度维持在80-90℃，最佳温度为80℃，热预处理时间为1-3h，最佳时间为2h；

6)热预处理结束后，将5)中小麦秸秆混合液转移至进料池(1)；

7)采用完全混合式厌氧消化器作为本工艺的酸化罐(7)和产甲烷罐(33)；

8)采用取自城市污泥处理厂的厌氧消化污泥启动酸化罐(7)，使酸化罐(7)罐体内的污泥浓度达到3-6g/L，最佳浓度为4g/L；并采用取自城市污泥处理厂的厌氧消化污泥启动产甲烷罐(33)，使产甲烷罐(33)罐体内的污泥浓度达到10-30g/L，最佳浓度为20g/L；

9)打开酸化罐进料泵(3)和阀门ii(5)，贮存在进料池(1)内的小麦秸秆混合液经管ii(2)、管iii(3)从酸化罐(3)罐体底部流入设有酸化罐保温层(8)的酸化罐(3)，并依次经过酸化罐沉降污泥区(6)、酸化罐悬浮污泥区(10)；

10)关闭酸化罐进料泵(3)和阀门ii(5)，打开酸化罐搅拌机主轴(9)，控制其转速为20-40rpm，最佳转速为30rpm，使流入酸化罐(7)罐体内的小麦秸秆混合液与酸化罐(7)罐体内的污泥充分混合；

11)酸化罐(7)罐体内固体停留时间为12-36h，最佳时间为24h；酸化罐(7)罐体内pH为4.0-5.0，最佳pH为4.5；酸化罐(7)罐体内温度为25-32℃，最佳温度为30℃；

12)打开阀门i(12)，酸化罐(7)罐体内产生的气体经酸化罐排气管i(11)排出酸化罐(7)；

13)酸化罐(7)罐体内反应结束后，关闭酸化罐搅拌机主轴(9)，使酸化罐(7)罐体内污泥进行沉降，沉降时间为1-3h，最佳时间为2h；

14)酸化罐(7)罐体内污泥沉降结束后，打开阀门iv(13)，酸化罐(7)罐体内上部的乙醇发酵液经管v(14)流入调节罐(17)罐体内调节罐悬浮污泥区(18)；

15)打开阀门iii(15)，酸化罐(7)罐体内下部的沉降污泥经管iv(16)流入污泥池(41)，并依次通过污泥池悬浮污泥区(42)、污泥池沉降污泥区(43)；

16)采用粉碎机将含固率>40％的城市高固餐厨垃圾粉碎成长度为4-6mm的絮状餐厨垃圾，最佳直径为5mm，并与水混合，配制成含固率为10-20％的餐厨垃圾混合液，最佳含固率为15％；

17)打开阀门v(21)，将16)中餐厨垃圾混合液经调节罐(17)罐体上盖的进料口(22)、管vi(20)倒入调节罐(17)罐体内调节罐悬浮污泥区(18)；

18)关闭阀门iv(13)、阀门v(21)，打开调节罐搅拌机主轴(19)，控制转速为20-40rpm，最佳转速为30rpm，使调节罐(17)罐体内的乙醇发酵液与餐厨垃圾混合液充分混合，调节罐(17)罐体内固体停留时间为2-5h，最佳时间为4h；

19)采用纯度≥95％的工业级NaOH固体与水混合，配制成2-5mol/L的NaOH溶液，最佳浓度为4mol/L，并贮存在调节池(23)；

20)打开调节泵(26)和阀门vi(24)，贮存在调节池(23)内的NaOH液体经管vii(27)、viii(25)流入调节罐(17)罐体内调节罐悬浮污泥区(18)，使调节罐(17)罐体内pH值为6.0-7.5，最佳pH值为7.2；

21)乙醇发酵液与餐厨垃圾混合液充分混合后，打开产甲烷罐进料泵(30)和阀门vii(29)，调节罐(17)罐体内混合液经管x(28)、管ix(31)流入设有产甲烷罐保温层(34)的产甲烷罐(33)，并依次经过产甲烷罐沉降污泥区(32)、产甲烷罐悬浮污泥区(35)；

22)关闭产甲烷罐进料泵(30)和阀门vii(29)，打开产甲烷罐搅拌机主轴(38)，控制其转速为30-50rpm，最佳转速为40rpm；

23)打开阀门viii(36)，产甲烷罐(33)罐体内产生的气体经产甲烷排气管xi(37)排出产甲烷罐(33)；

24)产甲烷罐(33)罐体内固体停留时间为10-20d，最佳时间为15d；产甲烷罐(33)罐体内pH为6.5-7.5，最佳pH值为7.2；产甲烷罐33罐体内温度为30-40℃，最佳温度为35℃；

25)产甲烷罐(33)罐体内反应结束后，打开阀门ix(40)，产甲烷罐(33)罐体内混合液经管xii(39)流入污泥池(41)，并依次通过污泥池悬浮污泥区(42)、污泥池沉降污泥区(43)；

26)污泥池(41)内污泥沉降时间为1-3h，最佳时间为2h；沉降结束后，打开阀门x(44)，污泥池(41)上部悬浮液经管管xiii(45)排出污泥池(41)；打开阀门xi(46)，污泥池(41)下部沉降污泥经管xiv(47)排出污泥池(41)。