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厨余垃圾资源化利用技术

(2016-04-17 21:34:25)
标签:

厨余垃圾

堆肥

厌氧发酵

脱水

微生物

分类: 燃料燃烧

(一)概述

厨余垃圾是家庭饮食单位抛弃的剩饭菜以及厨房余物的通称,是人们在生活消费过程中形成的一种固体废物,其来源主要包括家庭饭店宾馆及各企事业单位食堂

厨余垃圾的组分有菜蔬果皮果核米面肉食骨头等,还有一定数量的废餐具牙签及餐纸各组成含量随地点场所以及季节的变化有所不同从化学组成上,有淀粉纤维素蛋白质脂类和无机盐等其中以有机组分为主,含有大量的淀粉和纤维素等,厨余垃圾一般含总固体(TS)10%20%,其组成特性见表: 厨余垃圾资源化利用技术

厨余垃圾具有一定的物理化学及生物特性其含水率较高,85%左右,脱水性能较差,高温易腐,发出难闻的异味,而且容易产生蚊蝇,病菌同时油腻腻湿淋淋的外观对人和周围环境造成不良影响其有机物含量高,具有较高的生物可降解性,这也为厨余垃圾的转化利用提供了可行的途径

过去厨余垃圾一直作为喂生猪的饲料,并一直是通过市场渠道自行寻找出路的但厨余垃圾中除含有大量的细菌等病原微生物外,同时还不能满足安全饲料的要求,与某些动物疾病如口蹄疫等,有直接或间接的联系,如果直接作为饲料,会形成污染链,对人体健康造成危害,应明确禁止直接采用厨余垃圾喂养生猪,其有机物必须经过降解转化

()厨余垃圾处理处置原则

随着社会经济的发展,人民生活水平的提高,厨余垃圾的产生量越来越大传统的处置手段已不能满足环境保护和人体健康卫生的需要为了完全消除或使厨余垃圾对人体健康市容环境的影响降至最低限度,必须科学合理地对厨余垃圾进行处置管理,建立健全有序的厨余垃圾处置管理系统

节约是厨余垃圾源头管理的根本措施之一除了经济发展的原因以外,人为因素也是厨余垃圾大量产生的重要原因厨余垃圾的大量产生在给环境造成很大压力的同时,又使得大量的粮食资源被白白浪费掉对于厨余垃圾的处理,环卫部门除了积极开展厨余垃圾回收利用的技术和政策研究,更重要的需要每一位市民的参与配合,人人讲节约,人人珍惜粮食,爱惜粮食,来减少厨余垃圾的产生

防止厨余垃圾对环境的污染,保障人体健康,对厨余垃圾的处理应遵循以下原则

(1)统一管理的原则

管理部门应依法制定规划标准,进行协调监督管理

(2)市场运作的原则

按照 谁产生,谁处理的环保原则,产生厨余垃圾的单位负有处置责任,具体可采用以下几种办法:

一是大型餐饮业自设生化处理机处理;

二是餐饮业联合自行处置;

三是相关企业参与收集运输和处理

(3)单独处理的原则

厨余垃圾作为一种特殊的生活垃圾,应单独收集运输利用处理,如通过加工,可制成饲料或有机肥料,尽可能变废为宝

(4)依法监督的原则

政府部门应对厨余垃圾,从倾倒收集运输到利用处理等各个环节依法实行全过程的监督

(三)厨余垃圾的处理处置技术

厨余垃圾作为一种废弃物,对其处理可采用多种方法严格意义上讲,卫生填埋以及生物转化等都可以成为处置厨余垃圾的有效手段从可持续发展的角度出发,对其处理应兼顾环境保护和资源利用的原则厨余垃圾有机物含量较高,常用的有机垃圾处理方法是生物转化法生物转化是利用微生物的新陈代谢作用,实现垃圾的稳定化无害化,同时进行资源的回收利用在当前世界上普遍存在自然资源与能源紧张的情况下,这种回收和利用技术的开发更有着深远的意义厨余垃圾的资源化利用途径主要包括堆肥和厌氧发酵

1)堆肥处理

厨余垃圾有机物含量高,营养元素全面,C/N比较低,是微生物的良好营养物质,含有大量的微生物菌种,非常适于作堆肥原料另外,厨余垃圾中惰性废物 (如废塑料等)含量较少,利于堆肥产品的农用但堆肥过程应针对厨余垃圾含水率高,脱水难,盐分高pH值低的特性进行调整,以利于堆肥过程正常进行

(a)影响控制因素

① 接种微生物

厨余垃圾有机物含量高,应加入适量的微生物以提高堆肥速率;通常可在堆肥原料中接种下水污泥,也可配以一定量专性工程菌或熟堆肥

② 温度

温度是堆肥得以顺利进行的重要因素,直接影响微生物的生长高温菌对有机物的降解效率高于中温菌厨余垃圾易结团,原料要加入一定量的填充料 (木屑秸秆),利于氧的传输和传质作用

③ 水分

厨余垃圾含水率较高一般认为,按质量计,50%60%的含水率最有利于微生物分解,水分超过70%,温度难以上升,有机物降解速度明显降低水分过多,易造成厌氧状态,产生恶臭气体厨余垃圾在堆肥前须降低含水率到60%左右,一般用离心机脱水

④ 碳磷比

一般认为,碳素高,氮素养料相对缺乏,细菌和其他微生物的发展受到限制,有机物的分解速度就慢,发酵过程就长,因此一般调整原料中的C/N251左右,C/P(75150)1左右

⑤ 供氧

供氧不足会产生厌氧和发臭,通风量过高,又会影响发酵的堆温,降低发酵速度实际生产中,可通过测定排气中氧的含量,确定发酵器内氧的浓度和氧的吸收率气中氧的适宜体积分数值是14%17%如果降到10%,好氧发酵将会停止,如果以排气中CO2 的浓度为氧吸收率参数,CO2 的体积分数要求为3%6%

pH

一般微生物最适宜的pH值是中性或弱碱性,pH 值太高或太低都会使堆肥处理遇到困难厨余垃圾的pH值偏低,可加入石灰调节,适量的石灰投加能刺激微生物的生长

(b)厨余垃圾堆肥化工艺

现代化堆肥生产按设备流程包括下述系统:进料供料设备预处理设备一次发酵设备二次发酵设备后处理设备及产品细加工设备等下面简单介绍两种厨余垃圾堆肥处理和极高温堆肥处理的工艺及流程

① 厨余垃圾高温机械堆肥工艺

厨余垃圾高温机械堆肥工艺包括前处理一次发酵二次发酵和后处理等工序厨余垃圾进入场区后首先称重计量,取样测定水分后进行脱水配料处理,调节含水率到50%60%水分调节后通过破碎机对厨余垃圾中粗大物料进行破碎处理,再由装载机送入地面带有通风装置的一次发酵池内,强制通风1215d后进行二次发酵二次发酵产物可作为成品肥直接销售,为了提高堆肥产品的品质,可对堆肥产品进行精加工,制成精品堆肥销售堆肥工艺流程见下图 厨余垃圾资源化利用技术

前处理:厨余垃圾含水率高,堆肥前需调节到50%60%,然后进行破碎配料料时加入一定量的填充料,保证堆肥时颗粒分离及一定的空隙率营养比,并进行微生物接种厨余垃圾如经过厌氧预处理 (12d),再进行好氧堆肥,可明显缩短堆肥周期,提高堆肥效率一次发酵和二次发酵:厨余垃圾堆肥的一次发酵和二次发酵,与其他原料堆肥工艺类似在厨余垃圾堆肥过程中,由于厨余垃圾的有机物含量很高,对氧的需求大,在运行参数上有一定区别

后处理:厨余垃圾中杂物少,后处理主要有造粒贮存等系统,旨在提高堆肥品质及利用价值

EATAD 工艺

加拿大科学家(IBR)开发的高温好氧生物处理法(EATAD),采用高度嗜热微生物进行发酵,由于发酵温度高,有利于加快发酵过程EATAD工艺包括分拣粉碎分离一次发酵二次发酵干燥/沉淀和压制/蒸发等工序采用闭环控制系统进行在线检测,严格控制各工艺参数,使发酵液中的有机垃圾成分最大限度地转化为有机肥料应用EATAD工艺处理厨余垃圾的工艺流程如下图所示 厨余垃圾资源化利用技术

该技术发酵所采用的菌种是混合菌,能在85℃的高温下很好地生长酵周期为72h实行二次发酵该技术的核心是供氧方式和速率由于含水率非常高,可以比较方便地把氧气均匀地向浆状液体运移,使有机废物与氧气充分接触;但另一方面,浆状体中的含固率也在2%8%,黏度较大,氧气的喷射装置和喷射量也非常重要若能够把氧气或空气以溶气的方式进入浆状体中,可明显提高氧气的利用率堆肥技术相对成熟,但厨余垃圾堆肥处理也存在一些问题:因厨余垃圾含水量不均,因而前段水分调节是影响堆肥质量的关键,并且发酵时间应得到保证,根据情况可能需要二次发酵,因而需要后处理和储藏仓库肥料销售渠道不畅,多数只能用于土壤改良使用厨余垃圾盐分含量过多,产品盐分高会造成土地板结等

2)厨余垃圾的厌氧发酵处理

(a)厨余垃圾的厌氧发酵特点

厨余垃圾含水率高,脱水性能差,有机物含量高,采用厌氧处理比好氧生物处理有独到优势:厨余垃圾有机物含量高,经过厌氧生物处理能回收大量甲烷气,实现能源回收,具有较大的经济价值厌氧处理无尾气污染,具有生态优点氧处理时,对水分的要求无好氧条件严格,反应温度的保持可通过回收能量的全部或部分维持,能实现能量的平衡厌氧微生物对NP等营养元素的要求比好氧微生物低,减少附加费用发酵沼渣沼液可作为良好的有机肥,经过适当处理后可成为动物饲料厨余垃圾的厌氧发酵,也存在一些难点和缺陷:厌氧微生物的启动时间慢,发酵周期长厨余垃圾固体含量高,流动性能差,连续进料困难,影响厌氧微生物的接种等厨余垃pH值较低,含盐量高,易发生酸中毒,抑制微生物的正常生长厌氧处理设备复杂,一次性投资较高

(b)厨余垃圾厌氧发酵处理工艺流程

厨余垃圾的厌氧发酵包括脱水破碎等前处理过厌氧发酵渗液处理气体净化及贮存等环节

①美国实验工厂工艺

1979,美国建立了世界上第一个年处理量为5000t的实验工厂,由于经济原因,运行4年后因资金关系停产,工艺流程如下图所示 厨余垃圾资源化利用技术

所收集垃圾经破碎分选后,去除无机成分和塑料等;调节固体含量25%左右,55℃下高温消化,机械搅拌,在反应器中停留一个月;所产生沼气处理利用,渗滤液处理后排放,残余固体物质加工成肥料或土壤调节剂该工艺是以后各种高固体厌氧消化工艺的基础

各国研究人员针对预处理搅拌方式反应温度进料产物加工利用污染控制等提出了不同改进方案,形成了各具特色的工艺流程

② 法国VALOGRA工艺

VALOGRA工艺是20世纪80年代后期开发研制的由于其具有较好的经济效益和环境效益,取得了较大的成功垃圾经破碎分选后,有机组分与反应器回流液混合,调成浆状在中温 (3540)或高温 (5560)下连续消化1725d出料,压缩后进一步加工成肥料出售;渗滤液部分回流,调节进料浓度,并起一定的接种作用,多余的渗滤液处理后排放;产生沼气一部分压缩后回流,起搅拌作用,另一部分输出利用该工艺最主要的特征是:用压缩沼气来进行搅拌,避免了机械搅拌的泄漏机械磨损消耗动力高等缺点

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