公布日：2024.12.17
申請日：2024.06.12
分類號：B09B5/00(2006.01)I;B09B3/65(2022.01)I;B09B3/60(2022.01)I;B09B101/70(2022.01)N
摘要
本發明公開了原位產酶與微曝氣潮汐式滲濾床處理餐廚垃圾固渣的方法，將餐廚垃圾經過濕熱處理后分離的有機固渣，一部分與木屑和菌劑混合后，在一定通風條件下進行原位產酶，原位產酶后將底物用自來水浸泡，獲得富含自產酶的浸泡液，產酶后的剩余底物進行后端處理；另一部分與木屑和活性污泥混合后用自產酶浸泡液進行潮汐式滲濾發酵(厭氧發酵)，同時輔以空氣微曝氣促進微生物活性，發酵后的剩余底物進行后端處理。本發明涉及餐廚垃圾處理技術領域。該原位產酶與微曝氣潮汐式滲濾床處理餐廚垃圾固渣的方法，將餐廚垃圾固渣原位產酶與厭氧發酵工藝進行耦合，保障餐廚垃圾固渣處理量的同時，實現餐廚垃圾固渣的減量化與資源化利用，為餐廚垃圾固渣提供新的處理思路。
權利要求書
1.原位產酶與微曝氣潮汐式滲濾床處理餐廚垃圾固渣的方法，其特征在于：利用餐廚垃圾經過濕熱處理后分離的有機固渣作原料，通過原位產酶和潮汐式滲濾發酵耦合方法進行處理，具體步驟如下：S1、餐廚垃圾經過分揀、破碎、除雜后，漿液在100-130℃的高壓滅菌罐中加熱60-180min，漿液三相分離后，固渣分別進行原位產酶和潮汐式滲濾發酵；S2、原位產酶采用固渣、木屑與菌劑混合，并裝入80-100目柱狀尼龍袋中，25-55℃下發酵6d，并通過內部機械攪拌起到翻堆效果，以增加微生物活性；S3、原位產酶3d后，從發酵裝置上部緩慢加入適量自來水，期間停止機械攪拌，浸泡后，打開排水口，通過下部濾板滴濾出殘留水，繼續原位產酶3d后，20%剩余底物充當下一次發酵接種物，其余剩余底物進行后端處理；S4、潮汐式滲濾發酵采用固渣、木屑與預熱接種污泥混合，并裝入80-100目柱狀尼龍袋中，55℃下發酵6d，采用原位產酶產生的浸泡液從底部緩慢沒過堆體，浸泡一段時間后，從底部排出至滲濾液儲存罐，通過自來水浸泡提取酶，從而提高潮汐式滲濾床初始的水解效率，通過碳酸鈉或碳酸氫鈉調節滲濾液pH，未浸泡期間采用微曝氣以增加微生物活性，加速固渣水解過程；每隔6-12h潮汐式浸泡一次，20%剩余底物充當下一次發酵接種物，其余剩余底物依舊進行后端處理，滲濾液用作UASB產甲烷，UASB出水用于原位產酶浸泡或直接排放。
2.根據權利要求1所述的原位產酶與微曝氣潮汐式滲濾床處理餐廚垃圾固渣的方法，其特征在于：所述步驟S1餐廚垃圾為市政集中收集的高含固餐飲剩余物，不包括食品加工廠加工剩余物，固渣為經過100-130℃濕熱處理，2000-3000rpm三相分離除油后的固相。
3.根據權利要求1所述的原位產酶與微曝氣潮汐式滲濾床處理餐廚垃圾固渣的方法，其特征在于：所述步驟S2固渣中加入10-20%質量比木屑與1-10%質量比的菌劑，混合均勻，并裝入80-100目柱狀尼龍袋中，在0.5-1L/min空氣的通風條件下，內部機械攪拌30-60rpm，外部包有隔熱棉，減少熱量損失。
4.根據權利要求3所述的原位產酶與微曝氣潮汐式滲濾床處理餐廚垃圾固渣的方法，其特征在于：所述菌劑包括但不限于EM菌劑、枯草芽孢桿菌、泡盛曲霉、米曲霉和黑曲霉。
5.根據權利要求1所述的原位產酶與微曝氣潮汐式滲濾床處理餐廚垃圾固渣的方法，其特征在于：所述步驟S3中下一批實驗采用上一批實驗20%剩余底物作為接種物，并添加與上一批實驗等量的餐廚垃圾固渣、80%的木屑和50%的菌劑，重復操作。
6.根據權利要求1所述的原位產酶與微曝氣潮汐式滲濾床處理餐廚垃圾固渣的方法，其特征在于：所述步驟S3原位產酶3d后，從裝置頂部加入自來水，沒過原位產酶體積≥80%，浸泡10-30min后，打開排水口，滴濾原位產酶中的殘留水1-8h，底部濾板孔徑≤1mm，期間通風與機械攪拌均關閉，滴濾后繼續原位產酶3d降解剩余有機物。
7.根據權利要求1所述的原位產酶與微曝氣潮汐式滲濾床處理餐廚垃圾固渣的方法，其特征在于：所述步驟S4固渣中加入10-20%質量比的木屑和10-20%質量比的接種污泥，接種污泥經過75℃水浴15min，并在3000-4000r離心15min后，用離心后的底部沉淀物接種，并裝入80-100目柱狀尼龍袋中。
8.根據權利要求7所述的原位產酶與微曝氣潮汐式滲濾床處理餐廚垃圾固渣的方法，其特征在于：所述步驟S4中固渣和原位產酶浸泡液質量比=1：（2.5-5），底部濾板孔徑≤1mm，滲濾液完全沒過堆體充分浸泡1-2h后排出到滲濾液儲存罐，調節pH=6-8，溫度控制在50-55℃，每12h進行10min空氣微曝氣操作，微曝氣速率=2.5-4L空氣/kg固渣，當滲濾液TCOD＞8000mg/L時，排出25%滲濾液用于UASB產甲烷，最后一天排出75%滲濾液用于UASB產甲烷，下一批實驗采用上一批實驗20%剩余底物作為接種物，添加與上一批實驗等量的餐廚垃圾固渣、等量的離心預熱厭氧污泥和80%的木屑，并將上一批實驗剩余25%的滲濾液與原位產酶浸泡液混合后用于潮汐式浸泡操作，重復操作，UASB接種厭氧顆粒污泥，接種比為gTCOD酸化液：gVS顆粒污泥=0.5-1，UASB出水回流至原位產酶反應器用于堆體浸泡或直接排放至污水處理廠。
9.根據權利要求1所述的原位產酶與微曝氣潮汐式滲濾床處理餐廚垃圾固渣的方法，其特征在于：原位產酶和厭氧發酵周期均為6d，首先進行3d原位產酶，獲得富含自產酶的浸泡液，然后啟動厭氧發酵，厭氧發酵的第3d，原位產酶進入下一批實驗，而在厭氧發酵的第6d，用第二批原位產酶產生的浸泡液進行潮汐式浸泡操作，實現兩者實驗周期的不斷重復。
發明內容
(一)解決的技術問題
針對現有技術的不足，本發明提供了原位產酶與微曝氣潮汐式滲濾床處理餐廚垃圾固渣的方法，將餐廚垃圾固渣進行資源化處理，提高了餐廚垃圾整體的資源化利用率。通過將餐廚垃圾固渣用于原位產酶處理，保證了餐廚垃圾固渣的處理量。同時，將原位產酶與厭氧發酵耦合，一方面餐廚垃圾固渣利用原位產酶產生的酶加速了厭氧發酵的效率，另一方面將原位產酶中的有機質引入厭氧發酵，增加了厭氧發酵中有機質的含量，有利于增加甲烷的產量，實現了餐廚垃圾固渣更高效的減量化、資源化和無害化處理。
(二)技術方案
為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：原位產酶與微曝氣潮汐式滲濾床處理餐廚垃圾固渣的方法，利用餐廚垃圾經過濕熱處理后分離的有機固渣作原料，通過原位產酶和厭氧發酵耦合方法進行處理，達到減量化與資源化的目的，具體步驟如下：
S1、餐廚垃圾經過分揀、破碎、除雜后，漿液在100-130℃的高壓滅菌罐中加熱60-180min，漿液三相分離后，固渣分別進行原位產酶和潮汐式滲濾發酵；
S2、原位產酶采用固渣、木屑與菌劑混合，并裝入80-100目柱狀尼龍袋中，25-55℃下發酵6d，并通過內部機械攪拌起到翻堆效果，以增加微生物活性；
S3、原位產酶3d后，從發酵裝置上部緩慢加入適量自來水，期間停止機械攪拌，浸泡后，打開排水口，通過下部濾板滴濾出殘留水。繼續原位產酶3d后，20％剩余底物充當下一次發酵接種物，其余剩余底物進行后端處理；
S4、潮汐式滲濾發酵采用固渣、木屑與預熱接種污泥混合，并裝入80-100目柱狀尼龍袋中，55℃下發酵6d，采用原位產酶產生的浸泡液從底部緩慢沒過堆體，浸泡一段時間后，從底部排出至滲濾液儲存罐，通過碳酸鈉或碳酸氫鈉調節滲濾液pH，未浸泡期間采用微曝氣以增加微生物活性，加速固渣水解過程；20％剩余底物充當下一次發酵接種物，其余剩余底物依舊進行后端處理，滲濾液用作UASB產甲烷，UASB出水用于原位產酶浸泡或直接排放；
優選的，所述步驟S1餐廚垃圾為市政集中收集的高含固餐飲剩余物，不包括食品加工廠加工剩余物，固渣為經過100-130℃濕熱處理，2000-3000rpm三相分離除油后的固相，TS≥20％。
優選的，所述步驟S2固渣中加入10-20％質量比木屑與1-10％質量比的菌劑，混合均勻，并裝入80-100目柱狀尼龍袋中，在0.5-1L/min空氣的通風條件下，內部機械攪拌30-60rpm，外部包有隔熱棉，減少熱量損失。
優選的，所述菌劑包括但不限于EM菌劑、枯草芽孢桿菌、泡盛曲霉、米曲霉和黑曲霉。
優選的，所述步驟S3中下一批實驗采用上一批實驗20％剩余底物作為接種物，并添加與上一批實驗等量的餐廚垃圾固渣、80％的木屑和50％的菌劑，重復操作，最終每批實驗浸泡液的SCOD＝2400mg/L、TN＝175mg/L，固渣整體的VS去除率＝21.5％。
優選的，所述步驟S3原位產酶3d后，從裝置頂部加入自來水，沒過原位產酶體積≥80％，浸泡10-30min后，打開排水口，滴濾原位產酶中的殘留水1-8h，底部濾板孔徑≤1mm，期間通風與機械攪拌均關閉，滴濾后繼續原位產酶3d降解剩余有機物，達到減量化的效果。
優選的，所述步驟S4固渣中加入10-20％質量比的木屑和10-20％質量比的接種污泥，接種污泥經過75℃水浴15min，并在3000-4000r離心15min后，用離心后的底部沉淀物接種，并裝入80-100目柱狀尼龍袋中。
優選的，所述步驟S4中固渣和原位產酶浸泡液質量比＝1：(2.5-5)，6-12h潮汐式浸泡一次，底部濾板孔徑≤1mm，滲濾液完全沒過堆體充分浸泡1-2h后排出到滲濾液儲存罐，調節pH＝6-8，溫度控制在50-55℃，每12h進行10min空氣微曝氣操作，微曝氣速率＝2.5-4L空氣/kg固渣，當滲濾液TCOD＞8000mg/L時，排出25％滲濾液用于UASB產甲烷，最后一天排出75％滲濾液用于UASB產甲烷。下一批實驗采用上一批實驗20％剩余底物作為接種物，添加與上一批實驗等量的餐廚垃圾固渣、等量的離心預熱厭氧污泥和80％的木屑，并將上一批實驗剩余25％的滲濾液與原位產酶浸泡液混合后用于潮汐式浸泡操作，重復操作。UASB接種厭氧顆粒污泥，接種比為gTCOD酸化液：gVS顆粒污泥＝0.5-1，UASB出水回流至原位產酶反應器用于堆體浸泡或直接排放至污水處理廠。
優選的，原位產酶和厭氧發酵周期均為6d，首先進行3d原位產酶，獲得富含自產酶的浸泡液，然后啟動厭氧發酵。厭氧發酵的第3d，原位產酶進入下一批實驗，而在厭氧發酵的第6d，用第二批原位產酶產生的浸泡液進行潮汐式浸泡操作，實現兩者實驗周期的不斷重復。
(三)有益效果
本發明提供了原位產酶與微曝氣潮汐式滲濾床處理餐廚垃圾固渣的方法。與現有技術相比具備以下有益效果：
(1)、該原位產酶與微曝氣潮汐式滲濾床處理餐廚垃圾固渣的方法，通過利用餐廚垃圾固渣原位產酶快速產酶，并通過自來水浸泡提取酶，從而提高了潮汐式滲濾床初始的水解效率；微曝氣則促進了微生物活性，加快了厭氧發酵水解產酸的過程；原位產酶和厭氧發酵剩余底物用于后端處理，以進一步分解有機質，實現了餐廚垃圾固渣減量化與資源化的耦合處理。此方法將廢棄的餐廚垃圾固渣用于資源化利用，實現了變廢為寶，提高了餐廚垃圾的資源化利用程度，將自產酶運用于潮汐式滲濾床，加速了餐廚垃圾固渣初期的水解效率，縮短了處理時間，提高了處理效率。
(2)、該原位產酶與微曝氣潮汐式滲濾床處理餐廚垃圾固渣的方法，通過將微曝氣用于潮汐式滲濾床，加快了固渣的水解效率，縮短了處理時間，提高了處理效率；將原位產酶與厭氧發酵耦合，利用好氧條件快速產酶，并將部分有機質提供給厭氧發酵，減少了有機質在原位產酶過程中的損耗，同時加速了厭氧發酵的過程。
（發明人：劉曉吉;李懿南;黃智;徐恒;王曉;封全武;王志華;王勇群;張瑩瑩;魏威;周陽;張干）
