餐厨垃圾处理方法

技术领域

本公开涉及固体废物处理与资源化技术领域，尤其涉及一种餐厨垃圾处理方法。

背景技术

固体废物的处置和管理，以及清洁能源的开发利用是环境领域面临的两大难题。餐厨垃圾作为目前城市的主要固体废物，具有含水量高，易酸化，气味大的特点，极易产生二次污染。同时餐厨垃圾作为一种可资源化的生物质能源，具备较高的潜能。

因此，目前采用生物质废物的厌氧消化技术将生物质废弃物转化为甲烷，不仅降低了固体废物造成的污染，而且进行了生物质资源化利用。

厌氧发酵具有能耗低、无害、长期可持续性等特点，适用于多种物质。对于气温低且昼夜温差较大的内陆和高海拔地区，尽管沼气的产生能带来部分的产能效益，但将厌氧发酵维持在恒温水平通常也需要大量的能源消耗。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对上述技术问题，本公开提供了一种餐厨垃圾处理方法，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本公开的技术方案如下：

一种餐厨垃圾处理方法，包括：

(1)将餐厨垃圾置于发酵容器中，并加入污泥接种物，进行厌氧发酵；

(2)通过控温程序控制所述发酵容器内的温度，以使所述发酵容器内的温度与外界温度之间的温差保持在预设范围；

其中，所述污泥接种物由来自昼夜温差大于20℃地区的污泥与水反应制得。

在其中一个实施例中，所述污泥接种物的固体含量为2-7％；所述预设范围为1-3℃。

在其中一个实施例中，所述污泥接种物的加入量为所述餐厨垃圾重量的24-48倍。

在其中一个实施例中，所述污泥接种物的制备方法包括，

将来自所述昼夜温差大于20℃地区的污泥与水按1∶(6-10)的重量比厌氧发酵得到所述污泥接种物。

在其中一个实施例中，所述控温程序采用以下一种：

第一种控温程序：在24小时内将温度从35℃降至25℃，再从25℃升至35℃；

第二种控温程序：在24小时内将温度从25℃降至15℃，再从15℃升至25℃。

在其中一个实施例中，在所述第一种控温程序和第二种控温程序中，温度变化速率为每140-150min上升或下降1-3℃。

在其中一个实施例中，在采用所述第一种控温程序发酵时，在制备所述污泥接种物时，发酵温度为33-37℃，发酵时间为13-15天；

在采用所述第二种控温程序发酵时，在制备所述污泥接种物时，发酵温度为13-17℃或23-27℃，发酵时间为13-15天。

在其中一个实施例中，在制备所述污泥接种物时，以20-40rpm的速度搅拌。

在其中一个实施例中，在所述步骤(1)中，加入所述污泥接种物后，向所述发酵容器内充入惰性气体，以排出所述发酵容器内的空气。

在其中一个实施例中，所述惰性气体采用氮气。

(三)有益效果

本公开通过采用控温程序，控制发酵容器中的温度与外界温度保持在预设范围，从而使得发酵容器中的温度与外界温度接近，并采用来自昼夜温差大于20℃地区的污泥与水反应制得的污泥接种物，从而通过适应气温低且昼夜温差较大的内陆和高海拔地区环境变化来调控适宜自然条件变化的产甲烷菌群，提高微生物群落的整体活性，保证底物最大限度的利用，实现产能效益的最大化。另外，本公开提供的餐厨垃圾的处理方式降低了恒温厌氧发酵需要的能耗，并可获得可观的甲烷产量，实现了对餐厨垃圾的有效处置和资源化利用，节约了厌氧发酵持续供热的较高成本。因此，本公开提供的餐厨垃圾处理方式投入少、产能高、可操作性强，且效益高。

附图说明

图1是本公开餐厨垃圾处理方法的流程图。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，以及附图，对本公开作进一步的详细说明。

为了解决上述技术问题，本公开的实施例提供了一种餐厨垃圾处理方法，包括：操作S101～S102。

在操作S101，将餐厨垃圾置于发酵容器中，并加入污泥接种物，进行厌氧发酵。

在操作S102，通过控温程序控制发酵容器内的温度，以使发酵容器内的温度与外界温度之间的温差保持在预设范围。

根据本公开的实施例，污泥接种物由来自昼夜温差大于20℃地区的污泥与水反应制得。

根据本公开的实施例，上述操作S101和操作S102之间可以没有先后顺序，可以同时进行，或者，也可以具有先后顺序。例如，先执行操作S101，再执行操作S102，或者，先执行操作S102，再执行操作S101。

本公开通过采用控温程序，控制发酵容器中的温度与外界温度保持在预设范围，从而使得发酵容器中的温度与外界温度接近，并采用来自昼夜温差大于20℃地区的污泥与水反应制得的污泥接种物，从而通过适应气温低且昼夜温差较大的内陆和高海拔地区环境变化来调控适宜自然条件变化的产甲烷菌群，提高微生物群落的整体活性，保证底物最大限度的利用，实现产能效益的最大化。另外，本公开提供的餐厨垃圾的处理方式降低了恒温厌氧发酵需要的能耗，并可获得可观的甲烷产量，实现了对餐厨垃圾的有效处置和资源化利用，节约了厌氧发酵持续供热的较高成本。因此，本公开提供的餐厨垃圾处理方式投入少、产能高、可操作性强，且效益高。

根据本公开的实施例，在操作S101中，发酵容器采用厌氧发酵容器。

根据本公开的实施例，在操作S101中，加入污泥接种物后，向发酵容器内充入惰性气体，以排出发酵容器内的空气，密封发酵容器。

根本本公开的实施例，在操作S101中，充入的惰性气体可选为氮气。

根据本公开的实施例，污泥接种物的固体含量为2-7％；预设范围为1-3℃。

根据本公开的实施例，污泥接种物的固体含量可选为2％、4.8％、7％，等等。

根据本公开的实施例，污泥接种物的加入量为餐厨垃圾重量的24-48倍。

根据本公开的实施例，污泥接种物的加入量为餐厨垃圾重量的24倍、36倍、48倍，等等。

根据本公开的实施例，污泥接种物的制备方法包括，将来自昼夜温差大于20℃地区的污泥与水按1∶(6-10)的重量比厌氧发酵得到污泥接种物。

根据本公开的实施例，在制备污泥接种物时，以20-40rpm的速度搅拌。

根据本公开的实施例，在污泥接种物的制备过程中，将来自昼夜温差大于20℃地区的污泥与水加入到发酵容器中，该发酵容器与操作S101中制备沼气的发酵容器不是同一个，且两个发酵容器的结构可以相同也可以不同。

根据本公开的实施例，控温程序采用以下一种：

第一种控温程序：在24小时内将温度从35℃降至25℃，再从25℃升至35℃；采用该控温程序时，在制备污泥接种物过程中，发酵温度为33-37℃，发酵时间为13-15天；

第二种控温程序：在24小时内将温度从25℃降至15℃，再从15℃升至25℃，采用该控温程序时，在制备污泥接种物过程中，发酵温度为13-17℃或23-27℃，发酵时间为13-15天。

根据本公开的实施例，在第一种控温程序和第二种控温程序中，温度变化速率为每140-150min上升或下降1-3℃。

根据本公开的实施例，在第一种控温程序和第二种控温程序中，温度变化速率为每144min上升或下降2℃

以下列举多个具体实施例对本发明作进一步说明：

以取自西藏地区的餐厨垃圾为例，经过分拣、混合、粉碎、搅匀，得到本实验中采用的餐厨垃圾。

分别以采用第一种控温程序和采用第二种控温程序进行举例。

实施例1和实施例2采用第一种控温程序：在24小时内将温度从35℃降至25℃，再从25℃升至35℃，具体如下：

实施例1

一种餐厨垃圾处理方法，包括如下步骤：

(1)取1kg的餐厨垃圾放置于第一厌氧发酵容器中，然后向第一厌氧发酵容器中添加24kg的污泥接种物，其中，污泥接种物的固体含量为4.8％，pH值为7.5。

污泥接种物的制备方法如下：

取1kg来自昼夜温差大于20℃内陆地区(以西藏拉萨为例)的污水厂浓缩池的污泥和8kg水，并置于第二厌氧发酵容器中；向第二厌氧发酵容器中通入氮气以排出空气，密封第二厌氧发酵容器，在35℃的温度下，30rpm的转速下搅拌20天，得到污泥接种物。

(2)向第一厌氧发酵容器内充氮气以排出空气，然后密封第一厌氧发酵容器；

(3)采用第一种控温程序控制第一厌氧发酵容器内的温度，并以每144min变化2℃的速率，使得第一厌氧发酵容器中的温度在24小时内从35℃降到25℃再升到35℃，进行厌氧发酵反应，获得沼气。

在反应至50天中，采用60mL注射器收集第一厌氧发酵容器中的沼气，累积甲烷产量为443.50mL/g VS。

实施例2

一种餐厨垃圾处理方法，与实施例1的区别在于，污泥接种物的添加量为48kg。

在反应至50天中，采用60mL注射器收集第一厌氧发酵容器中的沼气，累积甲烷产量为460.60mL/g VS。

实施例3和实施例4采用第二种控温程序：在24小时内将温度从25℃降至15℃，再从15℃升至25℃，具体如下：

实施例3

一种餐厨垃圾处理方法，包括如下步骤：

(1)取1kg的餐厨垃圾放置于第一厌氧发酵容器中，然后向第一厌氧发酵容器中添加24kg的污泥接种物，其中，污泥接种物的固体含量为4.8％，pH值为7.5。

污泥接种物的制备方法如下：

取1kg来自昼夜温差大于20℃内陆地区(以西藏拉萨为例)的污水厂浓缩池的污泥和8kg水，并置于第二厌氧发酵容器中；向第二厌氧发酵容器中通入氮气以排出空气，密封第二厌氧发酵容器，在25℃的温度下，30rpm的转速下搅拌20天，得到污泥接种物。

(2)向第一厌氧发酵容器内充氮气以排出空气，然后密封第一厌氧发酵容器；

(3)采用第二种控温程序控制控制第一厌氧发酵容器内的温度，并以每144min变化2℃的速率，使得第一厌氧发酵容器中的温度在24小时内从25℃降到15℃再升到25℃，进行厌氧发酵反应，获得沼气。

在反应至50天中，采用60mL注射器收集第一厌氧发酵容器中的沼气，累积甲烷产量为516.55mL/g VS。

实施例4

一种餐厨垃圾处理方法，与实施例3的区别在于，污泥接种物的添加量为48kg。

在反应至50天中，采用60mL注射器收集第一厌氧发酵容器中的沼气，累积甲烷产量为482.66mL/g VS。

对比例

对比例1

一种餐厨垃圾处理方法，与实施例1的区别在于，步骤(3)中，第一厌氧发酵容器中的温度采用35℃恒温发酵反应，获得沼气。

在反应至50天中，采用60mL注射器收集第一厌氧发酵容器中的沼气，累积甲烷产量为334.21mL/g VS。

对比例2

一种餐厨垃圾处理方法，与实施例2的区别在于，步骤(3)中，第一厌氧发酵容器中的温度采用35℃恒温发酵反应，获得沼气。

在反应至50天中，采用60mL注射器收集第一厌氧发酵容器中的沼气，累积甲烷产量为362.92mL/g VS。

对比例3

一种餐厨垃圾处理方法，与实施例3的区别在于，步骤(3)中，第一厌氧发酵容器中的温度采用25℃恒温发酵反应，获得沼气。

在反应至50天中，采用60mL注射器收集第一厌氧发酵容器中的沼气，累积甲烷产量为412.81mL/g VS。

对比例4

一种餐厨垃圾处理方法，与实施例4的区别在于，步骤(3)中，第一厌氧发酵容器中的温度采用25℃恒温发酵反应，获得沼气。

在反应至50天中，采用60mL注射器收集第一厌氧发酵容器中的沼气，累积甲烷产量为429.03mL/g VS。

对比例5

一种餐厨垃圾处理方法，包括如下步骤：

(1)取1kg的餐厨垃圾放置于第一厌氧发酵容器中，然后向第一厌氧发酵容器中添加24kg的污泥接种物，其中，污泥接种物的固体含量为4.8％，pH值为7.5。

污泥接种物的制备方法如下：

取1kg来自昼夜温差大于20℃内陆地区(以西藏拉萨为例)的污水厂浓缩池的污泥和8kg水，并置于第二厌氧发酵容器中；向第二厌氧发酵容器中通入氮气以排出空气，密封第二厌氧发酵容器，在15℃的温度下，30rpm的转速下搅拌20天，得到污泥接种物。

(2)向第一厌氧发酵容器内充氮气以排出空气，然后密封第一厌氧发酵容器；

(3)采用15℃恒温发酵反应，获得沼气。

在反应至50天中，采用60mL注射器收集第一厌氧发酵容器中的沼气，累积甲烷产量为299.79mL/g VS。

对比例6

一种餐厨垃圾处理方法，与对比例5的区别在于，污泥接种物的添加量为48kg。

在反应至50天中，采用60mL注射器收集第一厌氧发酵容器中的沼气，累积甲烷产量为300.28mL/g VS。

采用第一种控温程序情况下，对比实施例1与对比例1可以看出，实施例1中50天的甲烷产量443.5mL/g VS远远高于对比例1中的甲烷产量334.21mL/g VS；同时，实施例2中甲烷的产量460.6mL/g VS也远远高于对比例2中甲烷的产量362.92mL/g VS。

采用第二种控温程序下，对比实施例3与对比例3可以看出，实施例3中50天的甲烷产量516.55mL/g VS远远高于对比例3中的甲烷产量412.81mL/g VS；同时，实施例4中甲烷的产量482.66mL/g VS也高于对比例2中甲烷的产量429.03mL/g VS。

由此说明，本公开的餐厨垃圾处理方法通过控制温度以适应气温低且温差较大地区的环境变化，来调控适宜自然条件变化的产甲烷菌群，提高了微生物群落的整体活性，保证底物最大限度的利用，实现产能效益的最大化。同时，降低了恒温厌氧发酵所需的能耗，并获得了可观的甲烷产量，从而实现了对餐厨垃圾的有效处理和资源化利用。

此外，对比例5和对比例6中甲烷产量也远远低于实施例4中的甲烷产量，进一步说明本公开的餐厨垃圾的处理方法能够降低恒温厌氧发酵需要的能耗，并获得可观的甲烷产量。

以上的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。