[实用新型]一种节能高效的餐厨垃圾两相厌氧-好氧耦合处理系统

说明书

本实用新型提供了一种节能高效的餐厨垃圾两相厌氧‑好氧耦合处理系统，包括预处理单元、厌氧处理单元、好氧处理单元、沼渣处理单元和沼气净化提纯单元。本实用新型所述的处理系统在产酸消化器和产烷消化器中设置有多级水力循环系统，延长了物料的水力停留时间，可确保高固废物与微生物在低能耗下均匀混合；所设污泥回流结构具有多方面作用，可补充产酸相所流失的活性污泥，保持产酸相稳定的污泥浓度，并可根据进水有机负荷变化情况灵活控制消化器内的污泥浓度以保证微生物的代谢稳定性。

技术领域

本实用新型属于餐厨垃圾处理工艺领域，尤其是涉及一种节能高效的餐厨垃圾两相厌氧-好氧耦合处理系统。

背景技术

随着我国居民生活水平的提高，餐饮业的发展也逐渐扩大，随之而来的则是餐厨垃圾产量的持续上升。餐厨垃圾的高效处理也逐渐成为亟待解决的难题之一。目前，餐厨垃圾的主要处置方式有焚烧,卫生填埋,生态饲料,厌氧消化,好氧堆肥和蚯蚓堆肥等,通常存在着资源化利用效率低,经济效益不够理想的缺陷等，这其中，厌氧生物处理技术因其具有无害化、资源化等优势而被认为是最适宜的餐厨垃圾处理方案。餐厨垃圾的厌氧生物处理即为通过产酸菌及产甲烷菌等厌氧微生物的代谢过程将餐厨垃圾中的有机组分最终转化为沼气、肥料等可利用的资源的过程。然而，因餐厨垃圾的有机质含量较高，且产酸菌及产甲烷菌具有不同的生理特性等原因，单纯的单相厌氧处理工艺往往会出现挥发性脂肪酸不能被及时代谢，进而导致反应器酸化甚至是运行失败。因此，在不同的厌氧反应器中分别营造适宜产酸菌或产甲烷菌生长的环境，进而分别高效进行产酸过程及产甲烷过程的两相厌氧消化工艺特别适于对高有机含量、高含固率的餐厨垃圾进行处理。

尽管餐厨垃圾的两相厌氧工艺具有较为明显的环境效益及经济效益，但目前两相厌氧工艺在具体工程应用中还存在有一些技术上的难题。

(1)由于进入产酸相的餐厨垃圾含固率一般较高，因此需要提供足够的搅拌强度，一方面可保持物料与产酸微生物的悬浮状态，从而保证二者间的均匀混合及快速的物质交换，以免出现沟流等问题影响后续处理效果；另一方面，也可破坏将餐厨垃圾中一些比重较轻的浮渣与微生物的相互作用所形成的形成结壳层，否则将降低消化器运行效能，甚至可导致反应器爆裂。然而，高强度搅拌也必然会导致CSTR运行出现一系列问题。首先，对于机械搅拌，由于搅拌装置须置于消化反应器内部，一旦受到酸性发酵产物的腐蚀，维护更换难度较大、不便于运行维护。并且，其所提供的高剪切力可能会对微生物细胞和污泥絮体造成破坏。而传统水力搅拌方式尽管因主体设备全部置于消化器外部，运行维护较为方便，能耗和初期设备投资也更低，但往往很难提供足够的搅拌动力，传质效率一般不高，增大了消化器停滞区、降低了反应器有效容积。

(2)而对于后续产甲烷相，因为在运行初期，产烷相往往以絮状污泥为主，维持一定比例的出水循环可使泥水充分混和、有利于颗粒污泥的形成、增加污泥保有量，因此在运行初期往往需要维持相当的出水回流。然而，目前较常使用的顶部出水回流至产烷消化器底部的方式往往无法提供足够的混合动力，污泥层一般只存在于消化器中下部，造成物料与微生物混合不均匀，污泥层的容积负荷极低，进而导致反应器启动失败。

(3)高强度搅拌导致产酸相出水中夹带有大量污泥，加之餐厨垃圾中有机质含量每日变化极大，不仅会造成反应器生物量的流失，导致产酸相有机负荷过高，甚至可能对后续产烷消化器的运行产生较大冲击，而由于产甲烷菌的代谢速率较慢对环境变化极为敏感，一旦消化器失稳，可能需要几个月甚至更长时间才能恢复。

(4)餐厨垃圾物料COD含量一般在30000mg/L以上，仅经过厌氧处理很难达到排放标准，且厌氧处理并不能完全去除氨氮类物质，尚需结合其他工艺才能获得较为理想的处理效果。

可见，如何在节能的前提下为餐厨垃圾两相厌氧工艺提供足够的内循环混合动力；同时又保持产酸消化器中的污泥浓度、制定有效的监控调试策略维持两相厌氧系统的运行稳定性；选择合理的后续处理工艺以达到越来越高的排放标准，都是餐厨垃圾的处理工艺需要突破的瓶颈。

实用新型内容