Процесс анаэробной ферментации кухонных отходов

Процесс анаэробной обработки кухонных отходов в основном относится к процессу, в котором предварительно обработанные кухонные отходы ферментируются в закрытом контейнере под действием анаэробных бактерий при определенной температуре с помощью зрелой и стабильной технологии анаэробной ферментации для получения биогаза, а биогаз используется для выработки электричества и тепла с помощью когенерационного двигателя в горячей точке. Биогазовая суспензия и остатки биогаза, полученные после ферментации, могут быть повторно использованы в качестве удобрения после безвредной и ресурсоемкой обработки, что позволяет сократить и повторно использовать мусор. Если взять в качестве примера двухфазный анаэробный процесс, то процесс анаэробной ферментации кухонных отходов в основном включает в себя:

1. Предварительная обработка кухонных отходов
2. Гидролитическое подкисление
3. Производство биогаза
4. Обработка и повторное использование биогазовой суспензии, остатков биогаза и отработанного масла

1. Предварительная обработка кухонных отходов

После того как кухонные отходы доставляются к месту переработки транспортным средством для сбора и транспортировки, они сбрасываются в загрузочный бункер. Поскольку пластиковые пакеты используются для сбора мусора в местах образования пищевых отходов, например, в ресторанах, подаваемый мусор сначала уменьшается в размере частиц и разбивается в мешках с помощью дробилки. Частицы измельченного мусора отличаются в зависимости от требований процесса, и размер частиц обычно составляет около 10 ~ 20 мм. Собранные и транспортируемые пищевые отходы обычно содержат определенное количество мешающих веществ, таких как бумага, металл, кости и так далее. Эти вещества не могут быть разложены в процессе анаэробной ферментации, поэтому примеси должны быть отсеяны с помощью машина для упаковки пищевых отходов на стадии предварительной обработки, а содержание органического вещества после разделения достигает 99%.

Наконец, отделенные примеси или органические вещества могут быть подвергнуты твердо-жидкостному разделению. Через отходы обезвоживающая машинаЧасть твердых веществ может быть отделена от мусора, и в реактор попадают только разлагаемые вещества, что повышает эффективность работы анаэробного ферментационного резервуара, обеспечивает стабильность производства газа, а также гарантирует эффективную и стабильную работу всего анаэробного устройства.

2. Гидролитическое подкисление

Предварительно обработанные кухонные отходы поступают в резервуар гидролизного подкисления для гидролизного подкисления. Перед этим можно установить теплообменное оборудование, чтобы в процессе транспортировки по трубопроводу повысить температуру отходов до температуры, необходимой для гидролиза и подкисления, и тем самым избежать больших колебаний температуры в реакторе.

Под действием воды и бактерий гидролитического подкисления в реакторе органический мусор постепенно превращается из массивных и макромолекулярных органических веществ в микромолекулярные органические кислоты, при этом выделяются такие газы, как углекислый газ, водород, сероводород и т.п. Органические кислоты, образующиеся на стадии гидролитического окисления, в основном представлены уксусной, пропионовой и масляной кислотами. Из-за быстрого процесса гидролиза и окисления в реакторе быстро образуется кислая среда, то есть значение pH снижается. Хотя кислотоустойчивость бактерий гидролитического окисления очень хорошая, при слишком низком значении pH бактерии все равно будут подавлены, что приведет к низкому эффекту деградации.

Для решения этой проблемы в реактор можно добавить щелочные вещества для нейтрализации, но добавление щелочных веществ увеличит соленость, что негативно скажется на анаэробной ферментации и обработке биогазовой суспензии. Кроме того, чтобы решить проблему слишком низкого значения pH, для нейтрализации можно использовать оборотную рефлюксную воду с более высоким значением pH (около 8). Использование оборотной воды может частично решить проблему очистки биогазовой пульпы после ферментации и осуществить рециркуляцию веществ в установках анаэробной ферментации. В то же время, использование обратной воды может добавить часть питательных веществ и редких металлов для анаэробных бактерий, чтобы избежать снижения активности или даже гибели бактерий, вызванной недостатком питания.

Газ, образующийся на стадии гидролизного подкисления, содержит сероводород, который нельзя напрямую выбрасывать в воздух. После обработки сероуглеродом газ может быть непосредственно сброшен или использован для других целей.

Температура стадии гидролитического подкисления обычно регулируется в диапазоне от 25 до 35 градусов Цельсия и не изменяется при изменении температуры метаногенной стадии. Поддержание температуры в реакторе может осуществляться за счет использования тепла, выделяемого после когенерации биогаза в горячей точке.

3. Производство метана

Стадия производства метана, также известная как стадия производства газа, является основной стадией анаэробной ферментации, и основные продукты анаэробной ферментации поступают именно с этой стадии. Поэтому контроль над этой стадией является ключом к контролю всей анаэробной обработки.

Продукты стадии гидролитического окисления, такие как органические кислоты, растворенный в жидкости водород и углекислый газ, транспортируются по трубопроводам в резервуар для производства метана, а органические кислоты и газы далее преобразуются в газообразный метан и углекислый газ в реакторе. Поскольку сероводород был высвобожден на стадии гидролитического подкисления, выход сероводорода на стадии производства метана очень мал и практически ничтожен.

Поскольку материал, поступающий в резервуар для производства метана, представляет собой органическую кислоту после гидролиза и подкисления, реактор может адаптироваться к более высокой органической нагрузке и сократить время пребывания материала. Согласно зарубежному опыту, органическая загрузка реактора обычно составляет 3 - 4,5 кг oTS/м3.d. Производство биогаза может поддерживаться в пределах 700 - 900 л/кг oTS, а концентрация метана в биогазе составляет от 60% до 75%.

Существует множество факторов, влияющих на анаэробную ферментацию, таких как температура, значение pH в реакторе, соотношение углерода и азота в исходных отходах и т.д. Эти факторы напрямую влияют на стабильность анаэробной деградации.

4. Обработка и повторное использование биогазовой пульпы, остатков биогаза и отработанного масла

Оставшиеся после анаэробной ферментации продукты все еще имеют высокое содержание влаги после выхода из ферментационного резервуара, и не могут быть сразу отправлены на свалку, а должны быть сначала обезвожены. Биогазовая суспензия и биогазовый остаток будут получены после центробежного обезвоживания остатков ферментации. Биогазовая жижа и остатки биогаза богаты азотом, фосфором, калием, микроэлементами и другими питательными веществами, необходимыми растениям, и могут быть использованы в качестве органических удобрений.

Жир, содержащийся в кухонных отходах, обычно отделяется от отходов путем отделения масла от воды на стадии предварительной обработки. Эти масла и жиры могут быть преобразованы в биодизель или другое химическое промышленное сырье вместе с переработанным "водосточным маслом" и отработанным пищевым маслом с помощью химических или биологических методов, что позволяет достичь большей экономической выгоды. Благодаря разделению, обработке и утилизации жира изобретение не только позволяет повторно использовать отработанные ресурсы и получать более высокую экономическую прибыль, но и устранить производство "сточного масла" из источника, так что "сточное масло" не вернется на обеденный стол людей, обеспечивая тем самым безопасность пищевых продуктов и предотвращая вред здоровью людей.