完整版垃圾發(fā)酵

1、一、生物燃?xì)獾纳a(chǎn)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程, 包含多種技術(shù),主要有原料預(yù)處理 技術(shù)、厭氧消化產(chǎn)沼氣技術(shù)、沼氣提純技術(shù)以及生物燃?xì)鈨?chǔ)運(yùn)加氣技術(shù)等,此外 還包括一些配套技術(shù)如沼渣沼液利用和處理廠臭氣限制技術(shù)等.1 .預(yù)處理技術(shù)傳統(tǒng)的生活垃圾處理方法大都是物理法,其中的關(guān)鍵工序有破碎、分選、別離、 漿化均質(zhì)等.常用的破碎設(shè)備有破袋機(jī)和垃圾破碎機(jī).瑞士Kompoga公司開發(fā)的滾筒式厭氧消化設(shè)備在進(jìn)料口設(shè)置了齒狀的破帶結(jié)構(gòu),在反響器旋轉(zhuǎn)的過程中 將塑料袋劃破.分選設(shè)備有機(jī)械振動(dòng)篩、滾筒篩、磁選機(jī)、風(fēng)選機(jī)、水力浮選機(jī)、 光電分選機(jī)等.2 .厭氧消化技術(shù)根據(jù)不同的分類方法,厭氧消化技術(shù)分很多種,如高溫發(fā)酵與低溫

2、發(fā)酵、單項(xiàng)發(fā) 酵與兩相發(fā)酵、批式發(fā)酵與連續(xù)式發(fā)酵等.如果根據(jù)反響器中消化物料的固體含 量TS分,又可分為濕式發(fā)酵TS012%和干式發(fā)酵TS >20 %兩種.3 .沼氣提純技術(shù)變壓吸附PSA4 .沼渣沼液綜合利用技術(shù)國外對于厭氧消化的剩余物一般都是首先固液別離,固體沼渣用做好氧堆肥工藝 的原料生產(chǎn)有機(jī)肥,沼液或是作為水洗預(yù)處理或濕式厭氧消化的水分調(diào)節(jié)劑,返回生物燃?xì)庀到y(tǒng)中,或是作為液態(tài)有機(jī)肥直接施用,5 .二次污染限制技術(shù)生物濾池Biofilter 技術(shù)對環(huán)境氣體進(jìn)行處理.該技術(shù)是使用木屑等多孔材料 為好氧微生物提供附著物,利用多孔材料的吸附作用和微生物的降解作用將臭味 物質(zhì)氧化為無味穩(wěn)定

3、的終產(chǎn)物；美國加州Dixon縣的垃圾處理廠在使用生物濾池 作為廠內(nèi)凈化技術(shù)的同時(shí),在垃圾場周圍200米內(nèi)種植了闊葉喬木和灌木的防護(hù) 林,起到了很好的屏障作用.6 .智能監(jiān)控與平安預(yù)警技術(shù)二、目前,可用于沼氣凈化提純的設(shè)備主要有：變壓吸附別離設(shè)備 PSA、化學(xué) 吸收設(shè)備、高壓水洗設(shè)備、膜別離和冷凍別離設(shè)備等.城市生活垃圾的危害：1、僅占土地、污染土壤、破壞農(nóng)田2、污染大氣3、污染 水體有機(jī)物的厭氧發(fā)酵主要經(jīng)過三個(gè)階段,1液化2酸化3甲烷化厭氧發(fā)酵反響器有：密閉反響器、攪拌系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、固液氣別離系統(tǒng)1、厭氧發(fā)酵的影響因素1原料組分與產(chǎn)氣量厭氧發(fā)酵時(shí)碳氮比很重要,當(dāng)碳 氮比很小時(shí),細(xì)菌增值量降低

4、,氮不能充分被利用,過剩的氮變?yōu)榘?抑制甲烷 的活動(dòng),厭氧消化不容易進(jìn)行了,當(dāng)碳氮比過高,反響速率下降2發(fā)酵溫度的選擇3 PH和堿度4攪拌對沼氣產(chǎn)量的影響5抑制物 對沼氣產(chǎn)量的而影響2、沼氣中硫化氫的凈化方法：分為干法和濕法,吸收法有利用堿性溶液的化學(xué) 吸收法和利用有機(jī)溶劑的物理吸收法,1濕式氧化法2沼氣的干法脫硫活 性碳吸附法、氧化鐵法脫硫、氧化鋅法、分子篩法 對于生物濾器應(yīng)用于倉式堆肥的效果,也有學(xué)者做了相應(yīng)的研究.AIZPURU A等人研究了不同填充物質(zhì)對11種揮發(fā)性有機(jī)物VOC的去除效果.在他們的試 驗(yàn)中,選用了高度為lm,直徑10 cm的玻璃柱體作為生物濾器,柱體上設(shè)有相互 間隔為2

5、0 cm的5個(gè)圓形孔作為取樣及氣體進(jìn)出口.填充材料分別選用泥炭土與 粒狀活性炭,用城市污泥接種微生物,VOCW空氣以1.1g/m3的流速由射流泵注入 生物濾器,經(jīng)92 d試驗(yàn)后,結(jié)果顯示粒狀活性炭對 VOC勺去除率到達(dá)80%,泥 炭土的去除率到達(dá)90%.目前市售的密封式堆肥容器主要為箱式Tank、滾筒式Roll- off、缸式Tub. 滾筒式在發(fā)酵過程中,廚余垃圾中的乳酸菌和酵母菌的數(shù)量不斷增多,乳酸和醋酸濃度升高,pH值降低.這些大量的乳酸為動(dòng)物提供了豐富的有機(jī)酸來源,而發(fā)酵后 的餐廚垃圾的pH值可以降到3.5左右,這樣抑制了飼料中的大腸桿菌的繁殖.厭氧消化一生物氣回收目前比較先進(jìn)的方法是兩

6、段法產(chǎn)氫氣、 甲烷.兩段法綜合了相別離、反響器及批 序式模式.處理流程由兩局部組成：流化床反響器產(chǎn)氫氣,UAS阪應(yīng)器產(chǎn)甲烷.Sun- Kee Han等人進(jìn)行了兩段法產(chǎn)生物氣的可行性研究.試驗(yàn)主要裝置為4個(gè)流化床反響器產(chǎn)氫及一個(gè)UAS取應(yīng)器產(chǎn)甲烷.餐廚垃圾先進(jìn)行破碎、分選 等預(yù)處理.分選后的餐廚垃圾投入反響器,并接種流化床,接種污泥可利用污水 處理污泥消化塔的污泥.污泥經(jīng)熱處理,以抑制氫解細(xì)菌的活性.流化床反響器 每2d旋轉(zhuǎn)1次,以勻化反響底物即餐廚垃圾.產(chǎn)生于流化床的滲濾液輸送到 UAS取應(yīng)器進(jìn)行甲烷發(fā)酵.UASB勺出流液體回流入滲濾床反響器,液體回流時(shí) 定期以清水稀釋以減輕產(chǎn)氫氣階段的生物負(fù)

7、荷.產(chǎn)氫階段的污泥經(jīng)重力脫水后, 以好氧曝氣的形式進(jìn)行污泥消化,以減少污泥的體積.研究發(fā)現(xiàn),反響最初階段碳水化合物的迅速降解導(dǎo)致 pH的下降,產(chǎn)生抑氫現(xiàn)象, 提升底物稀釋率后,減少了抑氫現(xiàn)象.在高揮發(fā)性固體VS給料負(fù)荷下11.9 kg/m3d , VS去除率到達(dá)72.5%.經(jīng)去除的VS中有28.2 %轉(zhuǎn)化為H2, 69.9 %轉(zhuǎn) 化為 CH4 產(chǎn) H2*為3.63 m3/ m3 d,產(chǎn) CH41 為1. 75 m3/ m3 d.7 .2生物反響器漿狀好氧法處理餐廚垃圾好氧法處理餐廚垃圾與厭氧法相比其操作過程簡單、運(yùn)行本錢低、物料停留時(shí)間短.漿狀好氧法的操作類似于食品工業(yè)的固體發(fā)酵法.餐廚垃圾經(jīng)

8、破碎處理后投人反響器,并加人清水,使反響器內(nèi)的物料保持泥漿狀.漿狀的物料易于攪拌, 同時(shí)也可以改善氧氣的傳質(zhì)速率、提升好氧微生物對物料的降解效率.和傳統(tǒng)的堆肥相比,漿狀好氧法的水分含量高,微生物所處的環(huán)境與常規(guī)堆肥不 同,如果用腐熟的堆肥進(jìn)行接種,效果可能不好.因此,在正式運(yùn)行之前進(jìn)行微 生物的馴化培養(yǎng),之后采用連續(xù)式進(jìn)料每日進(jìn)料或批序式進(jìn)料每隔一定時(shí) 問進(jìn)料,出流氣體經(jīng)過生物濾池處理,以減少對環(huán)境的影響.Yeoung- Sang Yun等人對漿狀好氧法的機(jī)理進(jìn)行了研究.試驗(yàn)反響容器體積為2L,安裝了鼓風(fēng)曝氣裝置、攪拌葉、溶解氧儀、氣體流量計(jì)、精密pH計(jì).試驗(yàn)前先進(jìn)行微生物馴化,在500mL燒

9、杯中加人200 mL蒸儲(chǔ)水、20 g餐廚垃圾干 重,在30c下置于200 r/min振蕩機(jī)培養(yǎng)10 d ,隨后將500 mL燒杯內(nèi)混合物取 出一半,加人50 g新鮮餐廚垃圾干重、100 mL蒸儲(chǔ)水繼續(xù)馴化培養(yǎng),持續(xù)2 一3周.試驗(yàn)開始時(shí),在反響容器內(nèi)加人 46.2 g餐廚垃圾干重、10 mL微生物 菌液,加人蒸儲(chǔ)水至混合物體積約為1L.試驗(yàn)中進(jìn)行鼓風(fēng)曝氣,監(jiān)測溶解氧D.、 氣體流量、pHo研究發(fā)現(xiàn),試驗(yàn)初期,DO下降為0,從第五天開始迅速上升,達(dá) 到7.8 g/L0 pH首先下降為3.5左右,從第二天開始上升,最終到達(dá)9.0.固體懸 浮物降解速率為7.9 g/L d以干基計(jì).5d內(nèi),82%的V

10、S得到降解.液相 中的NO3-及PO4-在試驗(yàn)結(jié)束時(shí)濃度降為00研究認(rèn)為,DO pH可以作為漿狀 好氧法生物反響器工作效率的評價(jià)指標(biāo),漿狀好氧法生物反響器處理餐廚垃圾效 果良好.廚余垃圾中含有豐富的土著產(chǎn)乳酸微生物菌群 1酵母菌可以促進(jìn)垃圾的水解 在前4 d的時(shí)候,大局部有機(jī)物的水解已經(jīng)完成.有機(jī)物降解由于水解的快速完 成而相應(yīng)的得到加速.不添加酵母菌的反響系統(tǒng)中,水解一直是限制有機(jī)物降解 的因素,特別是在前6d,這種限制尤為突出.2酵母菌與垃圾中本身含有的微生物共同作用會(huì)更快的生成更多的乙酸.添加酵母菌之后,大大提升了厭氧消化的產(chǎn)酸速度,縮短了厭氧消化的時(shí)間,反器 在第9d時(shí)停止即可得到最多

11、的乙酸.3并且能夠提升乙酸在發(fā)酵產(chǎn)物中所占的比例.乙酸的產(chǎn)量提升能夠降低別離 與提純的本錢,這有利于廚余垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)乙酸的工業(yè)化開展,為資源的合理 利用提供一種可行的方法.進(jìn)一步被分解為甲烷.1、對發(fā)酵飼料的品質(zhì)如何鑒定呢1 發(fā)酵產(chǎn)品的水解氨基酸種類和總量.2對添加水溶性非蛋白氮的產(chǎn)品,可通過測定產(chǎn)品水溶性總氮的百分含量并與標(biāo)準(zhǔn)樣品的結(jié)果相比較,從而進(jìn)行判定.3對添加有非水溶性非蛋白氮的產(chǎn)品 ,可通過測定產(chǎn)品的胃蛋白酶 或多酶片體 外消化率的大小并與標(biāo)準(zhǔn)樣品的結(jié)果相比較來加以分析和判定.4 對于活性菌體蛋白飼料可以通過測定活菌體或菌落數(shù)來進(jìn)行判定.2、菌體蛋白質(zhì)飼料應(yīng)是由微生物菌體組成的蛋白

12、質(zhì)飼料,又稱為單細(xì)胞蛋白飼料. 活性菌體飼料是指由活的微生物菌體組成的飼料.其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)我國目前尚未制定.所以有的廠家把經(jīng)微生物發(fā)酵的飼料稱為菌體蛋白飼料 ,這種飼料中未把剩余的發(fā)酵原料除去,其產(chǎn)品中還是以剩余原料為主,菌體蛋白只占較小的比例,所以,從科學(xué)角度講,這類飼料只能稱為發(fā)酵飼 料,而不應(yīng)稱為菌蛋白飼料.對于菌蛋白質(zhì)飼料或活性菌蛋白飼料,產(chǎn)品質(zhì)量中應(yīng)規(guī)定菌體細(xì)胞或活性菌體細(xì)胞的個(gè)數(shù)單位重量木¥品所含.如臺(tái)灣對酵母飼料規(guī)定每克酵母飼料中酵母菌個(gè)數(shù)不得少于1500萬個(gè).這方面的法規(guī)要求或質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)盡快制定.厭氧發(fā)酵分為倆個(gè)階段,一個(gè)是酸性、有大量的脂肪酸產(chǎn)生、一個(gè)是堿性有甲烷產(chǎn)生三

13、、垃圾發(fā)酵的實(shí)驗(yàn)裝置發(fā)酵反響器為圓鐵桶狀,內(nèi)徑400mm ,高460mm ,有效容積45L ,采用不銹鋼材料, 加蓋密封水封.發(fā)酵罐進(jìn)行熱水浴,熱水桶外包裹保溫材料,發(fā)酵溫度由溫控系統(tǒng)限制.發(fā)酵物質(zhì)間歇進(jìn)料,發(fā)酵罐內(nèi)裝置攪拌器進(jìn)行定期人工攪拌.反響裝置見圖.圖#中,箭頭所示方向?yàn)闅怏w的流動(dòng)方向.發(fā)酵罐中物質(zhì)經(jīng)厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的氣體,經(jīng)過濕式氣體流量計(jì)檢測其產(chǎn)生量,然后經(jīng)過水封與尾氣處理系統(tǒng)處理后排空.產(chǎn)生的氣體經(jīng)過相應(yīng)的氣體檢測儀分析其氣體濃度.發(fā)酵磁尾氣分析系統(tǒng)尾氣吸附系統(tǒng)溫控儀圖1有機(jī)垃圾厭氧發(fā)酵實(shí)驗(yàn)裝置目前,我國坨圾的處理方式主要TT填埋、燃燒和堆肥.與這三種方式 相比,厭氧發(fā)酵處理具有如下

14、優(yōu)點(diǎn)：a減少溫室:效應(yīng)氣體的排放鼠；0例 產(chǎn)生的甲烷和純氧氣是清潔能源,可以減少對不可再生能源的消耗：2在 的機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)變成甲烷的過程中實(shí)現(xiàn)了垃坡的減總化;d與好氧發(fā)醉相比, 厭氧發(fā)酵過程不需要氧氣,降低動(dòng)力消耗,因而使用本錢降低；已同體物 項(xiàng)被消化以后可以得到高質(zhì)量的有機(jī)肥料和土壤改良劑口由此可見,厭氧 發(fā)醉技術(shù)可以有效實(shí)現(xiàn)垃圾處理的“無吉化、減量化和資源化,對于我 國城市和農(nóng)村的環(huán)境治理以及資源可持續(xù)開展有著返要的意義.厭氧發(fā)酵過程的兩階段理論將發(fā)酵過程分為酸性發(fā)酵階段和堿性發(fā)酵階段“久在酸 性發(fā)醉階段,復(fù)雜的有機(jī)物如糖類、脂肪和蛋白質(zhì)在產(chǎn)酸菌厭氧和兼性厭氧菌 的作用下被分解為低分子的中間產(chǎn)物,主要是一些低分子有機(jī)酸如乙酸、丙酸,丁酸 等和醇類如乙醇,并有氫、二氧化碳、筑氮、硫化氫等氣體產(chǎn)生.由于該階段有大量的脂肪酸產(chǎn)生,使得