厌氧发酵工艺

环化系环测1001 李园方

厌氧发酵

1前言

餐厨垃圾是城市生活垃圾中有机相的主要来源。餐厨垃圾以蛋白质、淀粉类、食物纤维类、动物脂肪类等有机物质为主要成分, 是能源和肥料潜在的资源。餐厨垃圾含水率高达75% ~ 90%, 渗沥液易通过渗透作用污染地下水, 产生出大肠杆菌等病原微生物, 直接危害人体健康[ 1] 。另外, 餐厨垃圾处理过程中也会产生大量的高浓度有机废水, 如果处理不当, 将造成巨大的环境污染和资源浪费。宁波市于2009 年6月建成了一座餐厨垃圾废水厌氧

发酵工程, 经过2个月的调试运转, 于2009年8月开始正式运行。现将该工程情况介绍如下。

2废水概况

餐厨垃圾经提油处理和加工成饲料的处理后会产生大量有机废水, 该工程废水处理量约为110m3 d- 1, 其水质pH 为3. 5 ~ 4. 0, CODC r 80 ~ 1602废水概况餐厨垃圾经提油处理和加工成饲料的处理后会产生大量有机废水, 该工程废水处理量约为110m3 d- 1, 其水质pH 为3. 5 ~ 4. 0, CODC r 80 ~ 1603工艺流程根据工艺流程, 餐厨垃圾废水制沼气及发电主

要为以下三个步骤。

3-1厌氧发酵调试阶段

活性污泥的培养及驯化对反应器的正常运行至关重要。本项目的

接种污泥取自宁波骆驼沼气站(该沼气站以猪粪为原料)。

( 1)污泥驯化初期(时间10天)。投入一定量的接种污泥, 再加入稀释后的废水( CODCr < 10

g L- 1 )一起投入改进型升流式厌氧污泥床反应器( UASB )中, 调节pH 至中性, 使污泥恢复活性。

( 2)污泥驯化中期(时间30天)。投入一定量的接种污泥, 餐厨垃圾废水稀释为50% ( CODC r 40~ 80 g L- 1 ) , 出水水质良好。污泥性质基本稳定,上清液澄清透明。这表明, 活性污泥开始驯化, 适应餐厨垃圾废水。

( 3)污泥驯化后期(时间20天)。餐厨垃圾废水提高到进料COD 浓度80~ 120 g L- 1, 保持一个

水力停留期。随着餐厨垃圾废水投加量的增加, 出水COD有所提高, 但仍能保持较高的COD 去除率。较长时间稳定的去除率表明, 污泥已基本适应餐厨垃圾废水的特性, 活性污泥驯化完成。

3-2厌氧发酵阶段

该工程采用2000m3 的改进型升流式厌氧污泥床反应器进行厌

氧发酵制沼气, 发酵装置外观见图1。该反应器处理效率高, 耐负荷能力强, 出水水质相对较好, 沼泥生成量小, 具有防堵防爆的特点, 其

结构、运行操作维护管理相对简单, 造价也相对较低。具有良好的沉淀性能和聚凝性能的污泥在下部形成污泥层, 运行一段时间后, 出水悬浮物增加, 需要按时排泥。

该工程设计为连续投料的工业化生产工艺路线。厌氧发酵启动后,

根据设计时预定的处理量, 每天定量地加入新的发酵原料, 同时排走相同数量的沼液, 使发酵过程连续进行下去。发酵装置在不发生意外或不检修时, 均不进行大出料。采用这种发酵工艺, 沼气池内料液的数量和质量基本保持稳定状态, 因此产气量也很均衡。该工艺要求有充足的发酵原料保证, 因为连续发酵, 不致因大换料等原因而造成沼气池利用率上的浪费, 从而使原料消化能力和产气能力大大提高。

工程采用中温发酵工艺产沼气, 发酵料液温度维持在( 35 ) 的范围之间。与高温发酵相比,这种工艺消化速度稍慢一些, 产气率要低一些, 但维持中温发酵的能耗较少, 沼气发酵能总体维持在一个较高的水平, 产气速度比较快, 产气量也比较均衡, 料液基本不结壳, 可保证常年稳定运行。

餐厨垃圾废水进入调节池, 调节浓度, 使进料COD浓度保持在

80~ 120 g L- 1。餐厨垃圾经过处理后产生的废水温度通常为40~ 50, 在调节池进行适当冷却, 使UASB 内料液的温度保持在( 35) 。废水pH 3. 5~ 4. 0。调节后的餐厨垃圾废水从反应器底部通过环式进料与厌氧污泥进行混合接触, 进料速率和进料量通过进料泵调节。所产沼气以微小气泡形式不断放出, 微小气泡在上升过程中, 不断合并, 逐渐形成较大的气泡, 对料液具有搅

拌作用。同时厌氧发酵后的沼液从溢流排出, 进入沉降罐, 经过沉降后上清液进入水处理系统。

图1宁波餐厨垃圾废水沼气发酵工程UASB反应器

3-3沼气利用阶段

生成的沼气通过汽水分离器去除水蒸气, 然后以低流速进入氧

化铁脱硫罐, 。脱硫罐结构简单, 使方便。工作过程中无需人员值守, 定期更换氧化铁填料, 一用一备, 交替运行。通过脱硫净化后的沼气从脱硫罐另一端排出进入储气柜, 由储气柜进入沼气发电机组, 实现供气和用气的平衡。工程配备500 kW 发电机2台。沼气经过管道输送至发电机机组, 再经过冷却脱硫脱水、过滤净化等处理后, 进入发电机发电。

3-4三废处理

厌氧发酵后的沼液经深化处理, 采用多级A /O工艺+ OF膜分离系统, 即膜生化反应器(MBR) 工艺进行脱氮除磷, 有效降解CODC r

达一级标准后排放, 排放达到污水综合排放标准( GB8978 -1996)中一级标准要求: pH 6~ 9, SS70mg L- 1,CODC r 100 mg L- 1, BOD5 20 mg L- 1; 废气排放达到标准( GB16297 - 1996 ); 沼渣经压滤机干化处理作为有机肥。

4运行结果与讨论

4-1厌氧发酵情况

工程目前废水处理量约为110 t d- 1, 调试稳定后厌氧发酵生产运行结果如表1所示。2009年6月餐厨垃圾废水厌氧发酵项目开始启动, 2009 年10 开始正常运行。2009 年10 月~

2010年4月的厌氧发酵运行结果表明, 本项目有机物利用高, 达到0. 63~ 0. 68 m3 CODkg- 1, COD去除率高, 能达到91% 以上。

4-2进出料指标

厌氧发酵的进出料成分及排泥情况如表2所示。表2沼气生产进出料成分指标检测

名称指标数值

进料(平均值) pH 3. 7

CODC r 100 g L- 1

BOD5 58 g L- 1

TS 6%

VFA 50 mmo l L- 1

氨氮350 m g L- 1

磷17. 2m g kg- 1