申请日2021.01.05
公开（公告）日2021.04.09
IPC分类号C12P5/02; C02F11/04; C12R1/10; C12R1/085; C12R1/125
摘要
本发明属于有机垃圾处理技术领域，尤其为一种有机垃圾厌氧发酵酸化控制方法，收集有机垃圾，将有机垃圾固液分离后，将固体垃圾粉碎至1～2cm，液体泔水排入污水池沉淀，备用；S2、根据垃圾的TS浓度将步骤S1中的垃圾分为a、b、c三类；增加了泥水混合酸化过程，在不外加物理化学方法的基础上，通过向剩余污泥中投加污水以增加SCOD的含量，促进水解酸化菌快速增殖，并在搅拌条件下使剩余污泥絮体加速破解，使有机物快速溶出，释放絮体中水分，加速污泥水解酸化过程，提高了系统的污泥沉降性能，有利于固液分离，同时可有效控制污泥停留时间与水力停留时间，提高反应器的容积负荷和微生物浓度，缩短发酵周期。
权利要求书
1.一种有机垃圾厌氧发酵酸化控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、收集有机垃圾，将有机垃圾固液分离后，将固体垃圾粉碎至1～2cm，液体泔水排入污水池沉淀，备用；
S2、根据垃圾的TS浓度将步骤S1中的垃圾分为a、b、c三类；
a类为TS含量在16～19％的有机垃圾；
b类为TS含量在21～24％的有机垃圾；
c类为TS含量在25％以上的有机垃圾；
S3、在a类垃圾加入占有机垃圾TS含量35％～45％的接种物，并加入产碱促进菌剂，产碱促进菌剂的加入量与有机垃圾的质量比为1:160～180，接种物的加入量以TS计；
S4、在b类垃圾加入占有机垃圾TS含量22％～28％的接种物，接种物的加入量以TS计；
S5、在c类垃圾中加水或沼液稀释至TS20～25％，然后加入占有机垃圾TS含量20％～30％的接种物，接种物的加入量以TS计；
S6、待处理有机垃圾与接种物或接种物和产碱促进菌剂充分搅拌混合进料于厌氧发酵反应器中进行厌氧发酵，a类垃圾采用半连续式发酵，进料频率为3～5天一次，每次进料量为反应器池容的11～14％，b类垃圾和稀释后的c类垃圾采用批次发酵方式；
S7、a类垃圾正常发酵时，进行发酵液回流，发酵液回流比为21％～28％，每次进料时进行回流，b、c类垃圾在发酵第2～4天加入产碱促进菌剂，产碱促进菌剂的加入量与有机垃圾的质量比为1:120～180；
S8、发酵25～40天后，产气结束，有机垃圾降解率超过50％，发酵剩余物可作为有机肥施用于农田；
S9、将步骤S1中液体泔水沉淀后得到的污泥与污水按体积比为2:1～1:2置于连续搅拌反应器中，在搅拌速度为65～78r/min，温度为22～28℃的条件下，反应6～7天，水解酸化至ph值为5～6.5；
S10、水解酸化后的泥水用Na2CO3、NaOH或NaHCO3中的任意一种调节ph值至6.9～7.1；
S11、调整ph值后的泥水按体积比3:1接种厌氧颗粒污泥，置于厌氧发酵罐进行厌氧发酵处理，温度控制在35℃，发酵7天，得到发酵后的污泥，采用离心脱水机对发酵后的消化污泥进行脱水得到泥饼。
2.根据权利要求1所述的一种有机垃圾厌氧发酵酸化控制方法，其特征在于：发酵过程中以发酵液pH、VFA(挥发性脂肪酸)和TIC碱度比值来判定发酵系统是否酸化。
3.根据权利要求2所述的一种有机垃圾厌氧发酵酸化控制方法，其特征在于：发酵系统是否酸化具体判定标准如下：
a类垃圾pH小于6.0，且VFA/TIC＞0.8，则发酵系统已处于酸化状态；
b、c类垃圾pH小于5.5，且VFA/TIC＞1.0，则发酵系统已处于酸化状态；其余情况均为发酵系统正常发酵。
4.根据权利要求3所述的一种有机垃圾厌氧发酵酸化控制方法，其特征在于：所述a类垃圾发酵系统酸化时，调整a类垃圾进料频率为7天，发酵液回流比调整为35％～45％，进料时同时添加产碱促进菌剂，菌剂用量与步骤S3中相同。
5.根据权利要求3所述的一种有机垃圾厌氧发酵酸化控制方法，其特征在于：所述b、c类垃圾发酵系统酸化时，添加有机垃圾质量比6％～9％的草木灰或1％-2％的石灰水澄清液。
6.根据权利要求1所述的一种有机垃圾厌氧发酵酸化控制方法，其特征在于：步骤S6中所述接种物为正常产气沼气池中的沼渣，含水率为质量百分比81％～84％。
7.根据权利要求1所述的一种有机垃圾厌氧发酵酸化控制方法，其特征在于：步骤S6中所述厌氧发酵为中温发酵，温度31～34℃。
8.根据权利要求1所述的一种有机垃圾厌氧发酵酸化控制方法，其特征在于：步骤S7中所述产碱促进菌剂由地衣芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌分别经液体发酵获得发酵液混合制得。
9.根据权利要求2所述的一种有机垃圾厌氧发酵酸化控制方法，其特征在于：所述TIC、所述VFA均采用Nordmann滴定法测定。
说明书
一种有机垃圾厌氧发酵酸化控制方法
技术领域
本发明属于有机垃圾处理技术领域，具体涉及一种有机垃圾厌氧发酵酸化控制方法。
背景技术
随着经济的发展，生活水平的提高，城乡生活垃圾产量急剧增加，垃圾成分也发生了较大的变化。据报导，垃圾中75％为可生物降解的有机垃圾,为了减少垃圾填埋量，对垃圾进行分类，针对有机垃圾生物处理是减少处理成本、回收能源的有效方法。有机垃圾的生物处理包括好氧生物处理(即堆肥化)和厌氧生物处理(即厌氧消化)。堆肥化过程能耗大、产生臭气，高含水率垃圾可能导致堆体供氧不均，难以满足无害化卫生要求。有机垃圾采用厌氧消化处理，不仅可以产生沼气；厌氧消化后的残渣和沼液是优质的有机肥料，可以施用于农田，改良土壤，增加肥效；厌氧消化还可以消除臭气，减少甲烷和二氧化碳等温室气体的排放量。因此，有机垃圾厌氧消化处理具有明显的环境和经济优势。
然而，有机垃圾厌氧消化技术瓶颈在于发酵恶化、消化时间长，均质困难。其中最主要的技术问题在于有机垃圾厌氧消化水解过程和甲烷化过程的速率不匹配，在发酵前期容易发生水解酸化速度过快导致的有机酸积累，常常导致系统启动困难和运行失败。为使厌氧消化能够真正成为垃圾处理的主要方式，必须解决这些制约有机垃圾厌氧消化工程应用的关键问题。
目前的垃圾处理过程中并未对垃圾发酵过程的产酸因素进行控制，对垃圾发酵过程中的影响因素缺乏配套的技术手段和措施，不能保证垃圾的高效厌氧产气，因此，本技术领域人员提出了一种有机垃圾厌氧发酵酸化控制方法，以解决上述背景中提出的问题。
发明内容
为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了一种有机垃圾厌氧发酵酸化控制方法，具有技术方法操作方便，发酵过程中采用的指标，检测方便，采用的技术手段操作简单，取材方便，实用性强，可在农村地区大规模推广应用的特点。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种有机垃圾厌氧发酵酸化控制方法，包括如下步骤：
S1、收集有机垃圾，将有机垃圾固液分离后，将固体垃圾粉碎至1～2cm，液体泔水排入污水池沉淀，备用；
S2、根据垃圾的TS浓度将步骤S1中的垃圾分为a、b、c三类；
a类为TS含量在16～19％的有机垃圾；
b类为TS含量在21～24％的有机垃圾；
c类为TS含量在25％以上的有机垃圾；
S3、在a类垃圾加入占有机垃圾TS含量35％～45％的接种物，并加入产碱促进菌剂，产碱促进菌剂的加入量与有机垃圾的质量比为1:160～180，接种物的加入量以TS计；
S4、在b类垃圾加入占有机垃圾TS含量22％～28％的接种物，接种物的加入量以TS计；
S5、在c类垃圾中加水或沼液稀释至TS20～25％，然后加入占有机垃圾TS含量20％～30％的接种物，接种物的加入量以TS计；
S6、待处理有机垃圾与接种物或接种物和产碱促进菌剂充分搅拌混合进料于厌氧发酵反应器中进行厌氧发酵，a类垃圾采用半连续式发酵，进料频率为3～5天一次，每次进料量为反应器池容的11～14％，b类垃圾和稀释后的c类垃圾采用批次发酵方式；
S7、a类垃圾正常发酵时，进行发酵液回流，发酵液回流比为21％～28％，每次进料时进行回流，b、c类垃圾在发酵第2～4天加入产碱促进菌剂，产碱促进菌剂的加入量与有机垃圾的质量比为1:120～180；
S8、发酵25～40天后，产气结束，有机垃圾降解率超过50％，发酵剩余物可作为有机肥施用于农田；
S9、将步骤S1中液体泔水沉淀后得到的污泥与污水按体积比为2:1～1:2置于连续搅拌反应器中，在搅拌速度为65～78r/min，温度为22～28℃的条件下，反应6～7天，水解酸化至ph值为5～6.5；
S10、水解酸化后的泥水用Na2CO3、NaOH或NaHCO3中的任意一种调节ph值至6.9～7.1；
S11、调整ph值后的泥水按体积比3:1接种厌氧颗粒污泥，置于厌氧发酵罐进行厌氧发酵处理，温度控制在35℃，发酵7天，得到发酵后的污泥，采用离心脱水机对发酵后的消化污泥进行脱水得到泥饼。
优选的，发酵过程中以发酵液pH、VFA(挥发性脂肪酸)和TIC碱度比值来判定发酵系统是否酸化。
优选的，发酵系统是否酸化具体判定标准如下：
a类垃圾pH小于6.0，且VFA/TIC＞0.8，则发酵系统已处于酸化状态；
b、c类垃圾pH小于5.5，且VFA/TIC＞1.0，则发酵系统已处于酸化状态；其余情况均为发酵系统正常发酵。
优选的，所述a类垃圾发酵系统酸化时，调整a类垃圾进料频率为7天，发酵液回流比调整为35％～45％，进料时同时添加产碱促进菌剂，菌剂用量与步骤S3中相同。
优选的，所述b、c类垃圾发酵系统酸化时，添加有机垃圾质量比6％～9％的草木灰或1％-2％的石灰水澄清液。
优选的，步骤S6中所述接种物为正常产气沼气池中的沼渣，含水率为质量百分比81％～84％。
优选的，步骤S6中所述厌氧发酵为中温发酵，温度31～34℃。
优选的，步骤S7中所述产碱促进菌剂由地衣芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌分别经液体发酵获得发酵液混合制得。
优选的，所述TIC、所述VFA均采用Nordmann滴定法测定。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、增加了泥水混合酸化过程，在不外加物理化学方法的基础上，通过向剩余污泥中投加污水以增加 SCOD 的含量，促进水解酸化菌快速增殖，并在搅拌条件下使剩余污泥絮体加速破解，使有机物快速溶出，释放絮体中水分，大分子物质转换成小分子物质（挥发酸等），加速污泥水解酸化过程，提高了系统的污泥沉降性能，有利于固液分离，同时可有效控制污泥停留时间与水力停留时间，提高反应器的容积负荷和微生物浓度，从而提高反应器的处理能力，缩短发酵周期；
2、联用污泥、污水酸化和颗粒污泥厌氧发酵的方法，不仅能够改善有机垃圾中剩余污泥脱水性能，而且可以提高处理效率，缩短反应周期，无二次污染，在降低污泥处理成本的同时，产生有经济价值的沼气产品，提高工程可应用性，改善了原有有机垃圾厌氧发酵酸化控制方法中有机垃圾脱水处理后泔水不易处理，容易造成二次污染的问题。
（发明人刘恩军;阙世界;吴高棋）
