申請日2015.07.23
公開(公告)日2015.12.09
IPC分類號C02F11/04; C12P5/02; C10L3/10
摘要
本發(fā)明針對目前柑橘皮渣、城市污泥處理處置難，資源化利用率低等問題提出一種回收利用柑橘皮渣和脫水污泥發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法，以柑橘皮渣和脫水污泥為原料進行厭氧發(fā)酵，利用生石灰上清液調(diào)節(jié)發(fā)酵pH，可進行連續(xù)發(fā)酵和序批式發(fā)酵。本發(fā)明充分利用柑橘皮渣有機物含量高與脫水污泥氮、磷含量高，微生物種群豐富的特點。不僅有效的解決了柑橘皮渣與城市污泥資源化的問題，而且提高了常規(guī)柑橘皮渣發(fā)酵效率，并增加了常規(guī)柑橘皮渣發(fā)酵后沼渣與沼液作為肥料的可利用性。本發(fā)明具有良好的經(jīng)濟和環(huán)境效益。
權(quán)利要求書
1.一種回收利用柑橘皮渣和脫水污泥發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法，其特征在于，包括以下步驟：
1)將沼氣池污泥在柑橘皮渣浸出液中浸泡2-5天來培養(yǎng)用于制沼氣的厭氧發(fā)酵的特征微生物，以形成接種物;所述的接種物含水率即水分的質(zhì)量分數(shù)為90～94%;所述的柑橘皮渣浸出液是指廢棄的柑橘皮渣在自然存放過程中產(chǎn)生的液體;
2)將柑橘皮渣和污水處理中產(chǎn)生的脫水污泥按干物質(zhì)重量比1～3:1進行混合，制成原料;
3)將接種物與原料按干物質(zhì)重量比為1：5混合并加水形成混合料，使原料的干物質(zhì)重量與混合料的重量比為5~8%，并置于沼氣池內(nèi)，使混合料在溫度為20～30℃、pH值為6.5～8.0的發(fā)酵液中厭氧發(fā)酵20～30天，以生成沼氣、沼液和沼渣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回收利用柑橘皮渣和脫水污泥發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法，其特征在于，還包括如下步驟：
4)取出體積比為6~10%的沼液和沼渣，并填充等體積的混合料來完成換料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回收利用柑橘皮渣和脫水污泥發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法，其特征在于，所述的柑橘皮渣的粒度小于5mm;所述脫水污泥的含水率為65～80%、揮發(fā)性固體占干物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為50～80%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回收利用柑橘皮渣和脫水污泥發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法，其特征在于，所述的接種物的含水率為90～94%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回收利用柑橘皮渣和脫水污泥發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法，其特征在于，步驟3)中調(diào)節(jié)并維持發(fā)酵液的pH值的方法是向沼氣池內(nèi)投放生石灰。
說明書
一種回收利用柑橘皮渣和脫水污泥發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于固體廢棄物處理處置領(lǐng)域，涉及一種回收利用柑橘皮渣和脫水污泥發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法。
背景技術(shù)
近年來，隨著我國柑橘產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，其柑橘皮渣處理處置問題日益凸顯，傳統(tǒng)的處理方式如填埋不僅會造成二次污染，還浪費資源。柑橘皮渣含有豐富的碳水化合物、脂肪、維生素、氨基酸和礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分，但未經(jīng)干燥的柑橘皮渣含水量很高，容易腐爛變質(zhì)，不適合于長途運輸和長期保存。巴西、美國等柑橘加工大國對柑橘皮渣的處理已有比較成熟的技術(shù)，如提取皮渣中香精油、色素、果膠、橙皮貳、膳食纖維等有用成分或發(fā)酵生產(chǎn)高蛋白飼料、有機肥料、酒精、果醋、檸檬酸等。但這些技術(shù)較為復(fù)雜，其處理成本普遍較高，不適合我國國情。
厭氧發(fā)酵是處理有機廢物理想的方法。由于厭氧發(fā)酵后產(chǎn)生的沼氣是清潔能源，發(fā)酵后的殘余物也可以作為高質(zhì)量的有機肥料和土壤改良劑使用。同時，在有機物質(zhì)轉(zhuǎn)變成甲烷的過程中也實現(xiàn)了垃圾減量化。因此，柑橘皮渣厭氧發(fā)酵技術(shù)也逐漸興起。但是在柑橘皮渣厭氧發(fā)酵過程中也出現(xiàn)了一些問題，如微生物濃度低而致使發(fā)酵過程較長、產(chǎn)氣量低，另外，因柑橘皮渣本身氮磷含量較低致使其發(fā)酵后的殘余物(沼液與沼渣)作為肥料的性能不佳。
此外，城市污泥中含有大量的氮磷以及豐富的微生物種群，該如何處置也成為污水處理領(lǐng)域的難題。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種成本低、操作簡單的回收利用柑橘皮渣和脫水污泥發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法。該方法不僅能夠處理大批量的柑橘皮渣和脫水污泥，而且還能回收沼氣能源以及獲得優(yōu)質(zhì)的沼液、沼渣有機肥。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
一種回收利用柑橘皮渣和脫水污泥發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法，包括以下步驟：
1)將沼氣池污泥在柑橘皮渣浸出液中浸泡2-5天來培養(yǎng)用于制沼氣的厭氧發(fā)酵的特征微生物，以形成接種物;所述的接種物含水率為90～94%;所述的柑橘皮渣浸出液是指廢棄的柑橘皮渣在自然存放過程中產(chǎn)生的液體;
2)將柑橘皮渣和污水處理中產(chǎn)生的脫水污泥按干物質(zhì)重量比1～3:1進行混合，制成原料;
3)將接種物與原料按干物質(zhì)重量比為1：5混合并加水形成混合料，使原料的干物質(zhì)重量與混合料的重量比為5~8%，并置于沼氣池內(nèi)，使混合料在溫度為20～30℃、pH值為6.5～8.0的發(fā)酵液中厭氧發(fā)酵20～30天，以生成沼氣、沼液和沼渣。
為了實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)和發(fā)生沼氣，還應(yīng)包括換料的操作步驟：
4)取出體積比為6~10%的沼液和沼渣，并填充等體積的混合料來完成換料。
其中，所述的柑橘皮渣的粒度小于5mm;所述脫水污泥的含水率即水分的質(zhì)量分數(shù)為65～80%、揮發(fā)性固體占干物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為50～80%;所述的接種物的含水量為90～94%。
步驟3)中調(diào)節(jié)并維持發(fā)酵液的pH值的方法是向沼氣池內(nèi)投放生石灰。
與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
1、充分地將固體廢棄物轉(zhuǎn)變?yōu)榭稍偕G色能源，既克服現(xiàn)在普遍采用的填埋法處理柑橘皮渣造成二次污染的問題，又解決城市污水處理中產(chǎn)生的污泥難以處理的環(huán)境問題，一舉兩得。
2、污泥中富含大量、多種且易被馴化的微生物，可以增加發(fā)酵過程中的微生物量，提高厭氧發(fā)酵效率，能夠充分地將柑橘皮渣中富含的碳水化合物、脂肪、維生素、氨基酸和礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分分解，增加沼氣的產(chǎn)率。
3、充分利用污泥的氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素含量高，增加常規(guī)柑橘皮渣發(fā)酵后沼渣與沼液的氮磷含量，提高了沼渣與沼液作為有機肥使用的肥效。
4、采用本發(fā)明提供的方法進行生產(chǎn)，需要的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)量小、能耗低、工藝流程簡單、易操作，運行方式和運行規(guī)模可以靈活設(shè)計，運行成本很低。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
制備接種物：將沼氣池陳舊污泥在柑橘皮渣浸出液中浸泡2-5天，對其中的用于制沼氣的厭氧發(fā)酵的特征微生物進行培養(yǎng)馴化，以形成接種物。在實施例1-5中，均使用該接種物。其中，沼氣池陳舊污泥是指沼氣池中存在時間較長的富含多種微生物的沼泥，其含水率為90～94%;柑橘皮渣浸出液是指廢棄的柑橘皮渣存在自然存放過程中產(chǎn)生的液體。
另外，實施例1-5中所用的柑橘皮渣為新鮮柑橘皮渣，即工業(yè)榨汁后仍有一定的含水率且未發(fā)生變質(zhì)的柑橘皮渣。實施例1-5中所用的脫水污泥為新鮮脫水污泥，即從污水處理廠二沉池中排出的經(jīng)過脫水處理的污泥，污泥中的營養(yǎng)成分和微生物群未遭到破壞。
實施例1
將1.000kg被粉碎至小于5mm的新鮮柑橘皮渣(含水率81.5%)與0.902kg脫水污泥(含水率79.5%，揮發(fā)性固體質(zhì)量分數(shù)70.5%)充分混合，然后加入0.925kg接種物(含水率92%)和4.19L水進行充分混合，在平均溫度30℃條件下，厭氧發(fā)酵20d。發(fā)酵過程中用生石灰上清液調(diào)節(jié)維持發(fā)酵液的pH穩(wěn)定在6.5。其中：含水率是指水分的質(zhì)量分數(shù)。揮發(fā)性固體質(zhì)量分數(shù)是指在干物質(zhì)中揮發(fā)性固體的質(zhì)量分數(shù)。
