專利名稱：一種生物質垃圾水解供碳資源化方法
技術領域：
本發明屬于生物質廢物處理技術領域，特別涉及一種為廢水處理提供碳源的生物質垃圾水解供碳資源化方法。
背景技術：
當污水處理廠的進水以工業廢水為主，或者由于偷排、泄露、或混合收集等原因含有相當部分工業廢水時，常常在生化處理過程中存在碳源不足的問題。特別是在許多工業區、經濟技術開發區，集中污水處理廠進水中工業廢水占較高比例，生化性能較差，系統運行不穩定，處理效果較差，出水一般不能達標。當污水廠的進水COD較低時，常常需要外加碳源的補充(如甲醇、乙醇、葡萄糖)，不但浪費資源，也增加了污水處理廠的成本。生物質垃圾是城市生活垃圾的重要組成部分，主要包括餐廚垃圾、廚余垃圾、果蔬垃圾、園林垃圾等，含大量可降解有機物，通常含水率高達80 %以上，污染物負荷很高。目前，我國大部分城市都是將生物質垃圾混合于其它生活垃圾中，并且一般都是采用填埋、焚燒、堆肥等常規方法直接處理它們，但是由于含水率高、易降解有機質含量高的特點，導致處理過程中的運行成本高、處理效率低或二次污染難以控制等問題。同時，生物質垃圾富含碳、氮，破碎漿化再適當水解后可以作為外部碳源和氮源加入污廢水處理工序中協同處理，以增加生化系統的生物量和生物活性，使運行變的穩定，提高處理效果。生物質垃圾為污廢水處理提供碳源，可實現生物質垃圾的安全高效處理，同時還可改善污廢水的可生化性，提高出水水質。實際上，某些生活垃圾填埋場將新鮮垃圾滲濾液(高COD)引入滲濾液處理裝置，為生物脫氮提供碳源，就是充分利用了生物質垃圾經過初步水解之后釋放的富含小分子有機酸的水解液。有機質廢物的厭氧水解技術與設備較多，但是其主要是基于有機質厭氧產沼的目的出發的，也就是通過優化工藝參數似的盡可能多的有機質轉化為甲烷。而將生物質垃圾用作污廢水處理的碳源，則要求盡可能多的有機質在盡可能短的時間內轉化為優質碳源 (小分子有機酸)。
發明內容
本發明的目的在于提供一種生物質垃圾水解供碳資源化方法，解決工業污廢水處理碳源不足的問題。—種生物質垃圾水解供碳資源化方法，在由破碎機、輸送裝置、恒溫水解反應器、 水循環管路和加熱裝置串聯構成的生物質垃圾水解供碳資源化裝置中，按照如下步驟進行(1)將生物質垃圾進行分揀預處理，去除其中的雜質；揀預處理的目的是將玻璃、 橡膠、瓷器、塑料等可以回收利用或不利于后續處理處置工藝的物料分離出來，以保障后續處理系統的安全性和穩定性；(2)將去除雜質的生物質垃圾經破碎機進行破碎分解處理，至粒徑小于5mm，通過
3破碎使垃圾的比表面積增加以提高后續步驟水解酸化的效率及過程控制的穩定性；(3)經過輸送裝置將破碎后的生物質垃圾輸入恒溫水解反應器中，調節恒溫水解反應器溫度為30-40°C，初始含固率為1_5%，水解酸化處理18-30小時，以產生SCOD濃度很高、可生化性很好的水解液，其可以用于改善與提高城市污水處理廠低營養污水的有機物濃度及可生化性，促進污水處理廠工藝穩定運行，還可以作為高氨氮、低碳氮比的有機廢水生物脫氮的外加碳源等；水解酸化處理后，富含小分子有機酸的水解液用于污廢水處理碳源，水解殘渣經過多次循環水解后排出，與污泥一并處理。所述破碎機為錘式破碎機或剪式破碎機。步驟C3)調節恒溫水解反應器優選的溫度為35°C，初始含固率為3%，水解酸化處理時間為24小時。本發明的有益效果本發明的方法經過適當的破碎、水解程序，生物質垃圾中的碳源轉化為可利用的碳源，可用于改善難降解廢水的可處理性，實現以廢治廢。
圖1為本發明生物質垃圾水解供碳資源化裝置圖；圖中，1-破碎機、2-輸送裝置、3-恒溫水解反應器、4-水循環管路、5-加熱裝置。
具體實施例方式下面以具體實施例對本發明做進一步說明。實施例1生物質垃圾水解供碳資源化裝置，如圖1所示，由破碎機1、輸送裝置2、恒溫水解反應器3、水循環管路4和加熱裝置5串聯構成。生物質垃圾水解供碳資源化方法，按照如下步驟進行(1)將生物質垃圾進行分揀預處理，去除其中的雜質；揀預處理的目的是將玻璃、 橡膠、瓷器、塑料等可以回收利用或不利于后續處理處置工藝的物料分離出來，以保障后續處理系統的安全性和穩定性；(2)將去除雜質的生物質垃圾經破碎機1進行破碎分解處理，至粒徑小于5mm，通過破碎使垃圾的比表面積增加以提高后續步驟水解酸化的效率及過程控制的穩定性；在生物質垃圾粒徑范圍為0 50mm內，粒徑小于5mm的水解液SCOD累積濃度最大，水解沒有滯后期，而其他粒徑水解液SCOD累積濃度相近，且有水解滯后期；(3)經過輸送裝置2將破碎后的生物質垃圾輸入恒溫水解反應器3中，調節恒溫水解反應器溫度為35°C，初始含固率為3%，水解酸化處理M小時，加熱裝置4，產生一定溫度的熱水，通過水循環管路5為恒溫水解反應器3提供熱量，控制系統在設定溫度下運行，以產生SCOD濃度很高、可生化性很好的水解液，其可以用于改善與提高城市污水處理廠低營養污水的有機物濃度及可生化性，促進污水處理廠工藝穩定運行，還可以作為高氨氮、低碳氮比的有機廢水生物脫氮的外加碳源等；水解酸化處理后，富含小分子有機酸的水解液用于污廢水處理碳源，水解殘渣經過多次循環水解后排出，與污泥一并處理。生物質垃圾厭氧水解液SCOD累積溶出濃度隨不同初始含固率在初始階段都是迅速增加，到24h后即基本穩定。在水解結束時，含固率3%和4%的水解過程中SCOD累積溶出濃度基本接近，并明顯高于含固率2%和的。水解液pH值隨不同起始含固率在初始階段則是迅速下降，之后含固率的PH值上升6.0以上，含固率2%和3%的pH值穩定在3. 5 3. 6范圍，含固率4%的pH值下降至3. 5以下；氨氮濃度也是先快速下降，之后基本穩定，但濃度大小隨含固率的增大而變小。因此，從對生物質利用效率和可獲得的水解液 SCOD濃度角度考慮，厭氧水解時應選擇含固率為3%。 不同的溫度下水解液的SCOD累積溶出濃度在他內均迅速上升，之后低溫(20°C ) 和高溫(55°C) SCOD累積溶出濃度增大很小，但后者數值已達40000mg/L，而中溫(35°C )則繼續以較緩慢速率增加，直至略高于高溫的SCOD累積溶出濃度。由于不同溫度下水解液的 SCOD (作為資源利用低溫時明顯偏低)、pH值和氨氮濃度基本相近，若從減小厭氧水解時間角度，在高溫下有優勢，但高溫需加熱會帶來成本增加，因此采用中溫條件下進行水解比較合適。
權利要求
1.一種生物質垃圾水解供碳資源化方法，其特征在于，在由破碎機、輸送裝置、恒溫水解反應器、水循環管路和加熱裝置串聯構成的生物質垃圾水解供碳資源化裝置中，按照如下步驟進行(1)將生物質垃圾進行分揀預處理，去除其中的雜質；(2)將去除雜質的生物質垃圾經破碎機進行破碎分解處理，至粒徑小于5mm；(3)經過輸送裝置將破碎后的生物質垃圾輸入恒溫水解反應器中，調節恒溫水解反應器溫度為30-40°C，初始含固率為1-5%，水解酸化處理18-30小時后，產生的富含小分子有機酸的水解液用于污廢水處理碳源，水解殘渣經過多次循環水解后排出，與污泥一并處理。
2.根據權利要求1所述一種生物質垃圾水解供碳資源化方法，其特征在于，所述破碎機為錘式破碎機或剪式破碎機。
3.根據權利要求1所述一種生物質垃圾水解供碳資源化方法，其特征在于，步驟(3)調節的參數為恒溫水解反應器溫度為35°C，初始含固率為3%，水解酸化處理時間為M小時。
全文摘要
本發明公開了屬于生物質廢物處理技術領域的一種為廢水處理提供碳源的生物質垃圾水解供碳資源化方法。該方法將經過初步分選后的生物質垃圾破碎為細小顆粒，然后進入恒溫水解反應器進行厭氧水解酸化，產生SCOD濃度很高、可生化性很好的水解液，富含優質碳源，可用于改善與提高城市污水處理廠低營養污水有機物濃度及可生化性，促進污水處理廠工藝穩定運行，實現以廢治廢。
文檔編號C02F3/00GK102441556SQ201110260400
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月5日 優先權日2011年9月5日
發明者劉建國, 岳東北, 許玉東 申請人:清華大學