城市生活有机垃圾湿式动态厌氧发酵工艺

2种发酵方式的原理和装置基本相同，只是发酵工艺参数不同，该项目先研究中温发酵，在中温发酵成功的基础上，对工艺参数进行调整，进一步研究高温发酵。
按发酵阶段划分，厌氧发酵可分为二步（相）发酵和混合（一步）发酵。二步（相）发酵，就是把厌氧发酵产酸阶段和产甲烷阶段分别放在2个装置内进行，有利于高分子有机废水和有机废物的处理，有机转化率高，但单位有机质的沼气产量较低，设备投资大。混合发酵是将厌氧发酵的2个阶段在同1个装置内完成，虽然条件控制较难，但设备简单，投资省。
根据原料的形态，厌氧发酵主要分为湿式发酵和干式发酵。湿式发酵的固体含量在15%以下，发酵物料呈流动液体，便于通过管道输送物料，产沼气最充分，物料发酵均匀，易实现连续进出料。干式发酵原料总固体含量在20%左右，物料中不存在可流动的液体而呈固态。发酵过程中所产沼气甲烷含量较低，有机物分解不均匀，难以实现连续进出料，但没有废水产生。
综合比较，本工艺采用湿式、连续进出料、混合发酵、气体搅拌、中温发酵工艺，发酵装置为立式。气体（不含氧气）的搅拌作用是使发酵物与微生物菌接触均匀，在厌氧条件下呈动态发酵，因此称为湿式动态厌氧发酵。
3湿式动态厌氧发酵工艺流程
经破碎、分选等预处理过程后，可降解有机垃圾由皮带运输机运至备料罐，与工艺热水混合加热升温。备料完毕后，物料被泵入生物反应器中，有机物在此生成沼气和消化泥浆。沼气将作为燃料输送至焚烧炉燃烧产生热量。沼气流量波动由储气罐进行调节，多余沼气进入余气燃烧器燃烧后排空。消化泥浆存储于缓冲罐中，然后被泵至脱水机。经过脱水后的消化泥浆类似于腐殖土，自然晾晒干燥后，可直接用作土壤改良剂或精制成生物活性肥。脱水机中排出的废水回流入工艺过程。剩余废水排入工厂污水处理系统（见图1）。
工艺的运行由仪器进行检测和控制。

图1工艺流程图
3.1备料
3.1.1功能
一方面为了将物料配制成均匀的悬浮物料，使之适合中温厌氧发酵的温度和适于运输；另一方面是为了去除轻质和重质杂质。
3.1.2备料过程说明
备料工作在密闭的铁制容器中进行。其主要目的在于为湿式厌氧发酵调节好温度，搅匀物料并控制总固体含量，更重要的一点是可以将前处理中未分离出去的较重、较轻的杂质在备料罐中分离。
从前处理来的含有杂质的有机垃圾在备料罐中与热水混合，调节进料的含水量和温度以适应厌氧发酵的需要。利用密度分选的原理，轻质物料悬浮在备料罐的上面，被浮渣刮渣机刮走，而密度较大的杂质则沉积在备料罐底部经反冲洗后排出，充分混合后的进料由管道输送至生物反应器。备好的待发酵物料固体含量为15%，温度为36~40℃左右，按反应器中反馈的温度要求调节。
3.2生物反应器（UASB型）
3.2.1功能
生物反应器的主要功能是完成有机物的厌氧发酵，同时进一步去除重质和轻质杂质。
3.2.2发酵过程说明
用泵将备好物料打入生物反应器，有机物在微生物作用下降解，形成性能稳定的易被农作物吸收的腐熟有机物，同时会产生大量的沼气。
有机物的降解即生物反应过程是在生物反应器中进行的，生物反应器是由金属材料制成的密封容器，反应器内壁涂特殊涂料层，使其具有良好的抗腐蚀性，可以达到20年的使用寿命，外部装有保温层，以减少热量的损失。为了加速生物降解，反应器中的物料必须进行连续不断的搅拌，并进行有效地混合，此过程是通过气体气泡的运动来达到搅拌的目的，气泡运动是气体压缩机将发酵产生的沼气再压入反应器内而形成的。
进料口与压入气体的出口是同一位置，设在反应器的中下部，当物料一进入就被气泡搅拌，迅速与其它物料混合。反应器的最底部是残渣沉积处，达到一定量排出，最上层设有漂浮物去除装置，进一步将前处理中未清理出去的较重和较轻的杂质全部去除。
发酵好的物料出口设在靠近反应器的下部，但处于残渣沉积处的上部，由于密度的差别只有腐熟好的物料才能进入此位置，也就是说进入此位置的物料一定达到腐熟度要求，因此发酵系统一般只需在启动时进行一次腐熟度检测，其它完全可以由工艺保证。沼气出口在反应器的上部，一部分沼气循环用于反应器内物料搅拌，绝大部分沼气收集后加以利用。新配好的物料不断送入反应器，发酵腐熟的物料则不断的排出，可以保证工作的连续性。
生物反应器未设置加热系统，恒温由3个条件来保证，一是通过反应器的保温层保温；二是不断增加的用热水混合的新物料来调节反应器内物料的温度；三是生化过程中微生物活动所产生的热，要实现恒温，还要严格控制各种工艺参数，参数的控制主要通过自动和人工相结合的方式进行，操作者必须进行严格的专业培训。