申请日2015.07.23
公开(公告)日2015.12.09
IPC分类号C02F11/04; C12P5/02; C10L3/10
摘要
本发明针对目前柑橘皮渣、城市污泥处理处置难，资源化利用率低等问题提出一种回收利用柑橘皮渣和脱水污泥发酵生产沼气的方法，以柑橘皮渣和脱水污泥为原料进行厌氧发酵，利用生石灰上清液调节发酵pH，可进行连续发酵和序批式发酵。本发明充分利用柑橘皮渣有机物含量高与脱水污泥氮、磷含量高，微生物种群丰富的特点。不仅有效的解决了柑橘皮渣与城市污泥资源化的问题，而且提高了常规柑橘皮渣发酵效率，并增加了常规柑橘皮渣发酵后沼渣与沼液作为肥料的可利用性。本发明具有良好的经济和环境效益。
权利要求书
1.一种回收利用柑橘皮渣和脱水污泥发酵生产沼气的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将沼气池污泥在柑橘皮渣浸出液中浸泡2-5天来培养用于制沼气的厌氧发酵的特征微生物，以形成接种物;所述的接种物含水率即水分的质量分数为90～94%;所述的柑橘皮渣浸出液是指废弃的柑橘皮渣在自然存放过程中产生的液体;
2)将柑橘皮渣和污水处理中产生的脱水污泥按干物质重量比1～3:1进行混合，制成原料;
3)将接种物与原料按干物质重量比为1：5混合并加水形成混合料，使原料的干物质重量与混合料的重量比为5~8%，并置于沼气池内，使混合料在温度为20～30℃、pH值为6.5～8.0的发酵液中厌氧发酵20～30天，以生成沼气、沼液和沼渣。
2.根据权利要求1所述的回收利用柑橘皮渣和脱水污泥发酵生产沼气的方法，其特征在于，还包括如下步骤：
4)取出体积比为6~10%的沼液和沼渣，并填充等体积的混合料来完成换料。
3.根据权利要求1所述的回收利用柑橘皮渣和脱水污泥发酵生产沼气的方法，其特征在于，所述的柑橘皮渣的粒度小于5mm;所述脱水污泥的含水率为65～80%、挥发性固体占干物质的质量分数为50～80%。
4.根据权利要求1所述的回收利用柑橘皮渣和脱水污泥发酵生产沼气的方法，其特征在于，所述的接种物的含水率为90～94%。
5.根据权利要求1所述的回收利用柑橘皮渣和脱水污泥发酵生产沼气的方法，其特征在于，步骤3)中调节并维持发酵液的pH值的方法是向沼气池内投放生石灰。
说明书
一种回收利用柑橘皮渣和脱水污泥发酵生产沼气的方法
技术领域
本发明属于固体废弃物处理处置领域，涉及一种回收利用柑橘皮渣和脱水污泥发酵生产沼气的方法。
背景技术
近年来，随着我国柑橘产业的快速发展，其柑橘皮渣处理处置问题日益凸显，传统的处理方式如填埋不仅会造成二次污染，还浪费资源。柑橘皮渣含有丰富的碳水化合物、脂肪、维生素、氨基酸和矿物质等营养成分，但未经干燥的柑橘皮渣含水量很高，容易腐烂变质，不适合于长途运输和长期保存。巴西、美国等柑橘加工大国对柑橘皮渣的处理已有比较成熟的技术，如提取皮渣中香精油、色素、果胶、橙皮贰、膳食纤维等有用成分或发酵生产高蛋白饲料、有机肥料、酒精、果醋、柠檬酸等。但这些技术较为复杂，其处理成本普遍较高，不适合我国国情。
厌氧发酵是处理有机废物理想的方法。由于厌氧发酵后产生的沼气是清洁能源，发酵后的残余物也可以作为高质量的有机肥料和土壤改良剂使用。同时，在有机物质转变成甲烷的过程中也实现了垃圾减量化。因此，柑橘皮渣厌氧发酵技术也逐渐兴起。但是在柑橘皮渣厌氧发酵过程中也出现了一些问题，如微生物浓度低而致使发酵过程较长、产气量低，另外，因柑橘皮渣本身氮磷含量较低致使其发酵后的残余物(沼液与沼渣)作为肥料的性能不佳。
此外，城市污泥中含有大量的氮磷以及丰富的微生物种群，该如何处置也成为污水处理领域的难题。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种成本低、操作简单的回收利用柑橘皮渣和脱水污泥发酵生产沼气的方法。该方法不仅能够处理大批量的柑橘皮渣和脱水污泥，而且还能回收沼气能源以及获得优质的沼液、沼渣有机肥。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种回收利用柑橘皮渣和脱水污泥发酵生产沼气的方法，包括以下步骤：
1)将沼气池污泥在柑橘皮渣浸出液中浸泡2-5天来培养用于制沼气的厌氧发酵的特征微生物，以形成接种物;所述的接种物含水率为90～94%;所述的柑橘皮渣浸出液是指废弃的柑橘皮渣在自然存放过程中产生的液体;
2)将柑橘皮渣和污水处理中产生的脱水污泥按干物质重量比1～3:1进行混合，制成原料;
3)将接种物与原料按干物质重量比为1：5混合并加水形成混合料，使原料的干物质重量与混合料的重量比为5~8%，并置于沼气池内，使混合料在温度为20～30℃、pH值为6.5～8.0的发酵液中厌氧发酵20～30天，以生成沼气、沼液和沼渣。
为了实现连续生产和发生沼气，还应包括换料的操作步骤：
4)取出体积比为6~10%的沼液和沼渣，并填充等体积的混合料来完成换料。
其中，所述的柑橘皮渣的粒度小于5mm;所述脱水污泥的含水率即水分的质量分数为65～80%、挥发性固体占干物质的质量分数为50～80%;所述的接种物的含水量为90～94%。
步骤3)中调节并维持发酵液的pH值的方法是向沼气池内投放生石灰。
与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、充分地将固体废弃物转变为可再生绿色能源，既克服现在普遍采用的填埋法处理柑橘皮渣造成二次污染的问题，又解决城市污水处理中产生的污泥难以处理的环境问题，一举两得。
2、污泥中富含大量、多种且易被驯化的微生物，可以增加发酵过程中的微生物量，提高厌氧发酵效率，能够充分地将柑橘皮渣中富含的碳水化合物、脂肪、维生素、氨基酸和矿物质等营养成分分解，增加沼气的产率。
3、充分利用污泥的氮、磷、钾等营养元素含量高，增加常规柑橘皮渣发酵后沼渣与沼液的氮磷含量，提高了沼渣与沼液作为有机肥使用的肥效。
4、采用本发明提供的方法进行生产，需要的基础设施建设量小、能耗低、工艺流程简单、易操作，运行方式和运行规模可以灵活设计，运行成本很低。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
制备接种物：将沼气池陈旧污泥在柑橘皮渣浸出液中浸泡2-5天，对其中的用于制沼气的厌氧发酵的特征微生物进行培养驯化，以形成接种物。在实施例1-5中，均使用该接种物。其中，沼气池陈旧污泥是指沼气池中存在时间较长的富含多种微生物的沼泥，其含水率为90～94%;柑橘皮渣浸出液是指废弃的柑橘皮渣存在自然存放过程中产生的液体。
另外，实施例1-5中所用的柑橘皮渣为新鲜柑橘皮渣，即工业榨汁后仍有一定的含水率且未发生变质的柑橘皮渣。实施例1-5中所用的脱水污泥为新鲜脱水污泥，即从污水处理厂二沉池中排出的经过脱水处理的污泥，污泥中的营养成分和微生物群未遭到破坏。
实施例1
将1.000kg被粉碎至小于5mm的新鲜柑橘皮渣(含水率81.5%)与0.902kg脱水污泥(含水率79.5%，挥发性固体质量分数70.5%)充分混合，然后加入0.925kg接种物(含水率92%)和4.19L水进行充分混合，在平均温度30℃条件下，厌氧发酵20d。发酵过程中用生石灰上清液调节维持发酵液的pH稳定在6.5。其中：含水率是指水分的质量分数。挥发性固体质量分数是指在干物质中挥发性固体的质量分数。