餐厨垃圾厌氧消化
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餐厨垃圾中温干式厌氧消化污泥的方法1 引言利用中温干式厌氧消化技术处理餐厨垃圾,具有能耗低、有效利用反应器容积并且消化污泥产出量低的优点.前人对影响反应器产气效率和运行稳定性的因素进行了研究分析,得出餐厨垃圾成分、温度、TS、搅拌强度及颗粒粒径等因素会对厌氧消化造成不同程度的影响.其中,温度通过影响污泥中菌群的活性而决定有机物降解速率;中温条件下进行干式厌氧消化,TS对产气速率的约束较明显,其含量影响污泥流动性并决定搅拌系统的能耗;搅拌强度影响反应器内的速度场和污泥颗粒大小,从而改变反应器内污泥的流变状态,影响污泥的均质化和气体的逸出.污泥的流变状态则会改变厌氧消化物料的传热与传质,进而影响其它与反应器稳定运行有关的因素.Eshtiaghi等归纳了前人关于污泥流变性质的研究成果:动力粘度是污泥流动阻力的度量,温度、TS含量是影响污泥流变性质的重要因素,剪切速率与动力粘度之间的关系则可以对不同类型的污泥做出流变性质的评价.在这些研究中,污泥样品的TS含量较低(TS≤10%),且多为市政污泥,对餐厨垃圾厌氧消化污泥的研究较少.本文以餐厨垃圾为进料进行半连续式和序批式的中温厌氧消化试验,以反应器中的厌氧消化污泥为研究对象,通过绘制粘温曲线、粘度曲线和流动曲线,考察温度、TS和剪切速率对污泥流变性的影响,以期为厌氧消化反应器的设计,热交换系统、污泥泵送系统和物料混合系统的优化提供基础数据.2 材料与方法2.1 材料餐厨垃圾取自重庆大学B区某学生食堂,人工剔除竹筷、纸张等杂质,通过筛网滤掉流动的油脂.半连续式厌氧消化试验的接种污泥取自重庆市白市驿某沼气池,经驯化后使用.餐厨垃圾和接种污泥的理化特性见表 1.序批式厌氧消化试验的接种污泥取自运行稳定时的半连续式厌氧消化反应器.表 1 餐厨垃圾及接种污泥的理化特性2.2 试验装置及过程半连续式试验采用自制单相CSTR厌氧消化反应器,见图 1a,反应器有效容积为50 L,顶部进料下部出料.关闭进、出料口时反应器内部形成厌氧状态.通过温控仪控制加热循环水,反应器内部温度维持在中温(35±2)℃.斜叶式机械搅拌器转速设定为45 r·min-1,运转周期为5 min·h-1,每日物料回流比为2 ∶ 1.反应器运行过程中有机负荷(Organic loading rate,OLR)变化情况见表 2,进料前将餐厨垃圾粉碎至粒径小于2 mm.反应器运行过程中,进料餐厨垃圾TS保持不变,由于反应器运行过程中受到抑制,本试验采用加水稀释的方式降低反应器中的TS,加水稀释量见表 2.图 1 厌氧消化试验装置图表 2 半连续式反应器有机负荷及加水量变化半连续式反应器运行期间,每日定时从反应器底部出料口取污泥样品,测定pH、TS、VS/TS以及动力粘度,并测定其上清液的VFA、COD及氨氮含量,以评估反应器的运行状况.序批式试验装置见图 1b,通过加水将接种污泥稀释至不同TS水平,取300 mL污泥加入500 mL的广口瓶,餐厨垃圾和污泥在试验前粉碎至粒径小于2 mm,有机负荷设定为4 kg·m-3(以VS计),每个TS设两个平行试验.通过往复式恒温水浴振荡器(SHA-C)维持消化温度35 ℃,振荡频率为20 r·min-1.反应结束后测定污泥的TS、VS/TS以及动力粘度.2.3 分析方法COD、VFA和氨氮按照标准方法测定;TS和VS/TST利用称重法测定;pH值利用PHS-3C型pH计测定;产气量利用LML-3型湿式气体流量计测定.动力粘度利用HBDV-Ⅱ+Pro型旋转粘度计(上海尼润智能有限公司)测定,配备RTD温度探头(精度0.1 ℃),以及2#~7#共6个转子用于测定不同动力粘度的流体,转子的剪切速率范围为2.09~41.8 s-1,该剪切速率可以认定为层流.2.3.1 温度对流变特性影响测试通过水浴加热将污泥样品从室温20 ℃升至70 ℃,随后自然降温,粘度计选用3#转子,固定剪切速率γ为41.8 s-1.取半连续式反应器内的消化污泥,TS分别为26.23%、22.17%、21.41%,测定不同温度下的动力粘度,绘制粘温曲线.2.3.2 TS含量和剪切速率对流变特性影响测试通过恒温水浴控制污泥样品温度为(35.0±0.1)℃,通过由低到高的剪切速率(2.09~41.8 s-1),测定污泥的动力粘度,绘制粘度曲线.样品测定时,半连续式消化污泥TS和对应选用的粘度计转子分别为29.54%(4#)、26.08%(4#)、24.82%(3#)、22.64%(3#);序批式消化污泥TS和对应选用的粘度计转子分别为22.48%(3#)、20.13%(3#)、18.40%(3#)、16.46%(3#)、13.96%(2#)、12.09%(2#).2.3.3 厌氧消化污泥的时间相关性和触变性的测定取序批式消化污泥进行测定,获得剪切速率-剪切应力的上升曲线和下降曲线,同时获得相应的粘度曲线,污泥TS和粘度计转子选用同2.3.2节;粘度计使用2#转子,固定剪切速率γ为31.4 s-1,测定污泥动力粘度随剪切时间发生的变化,并记录剪切时的温度变化,绘制温度时间曲线和粘度曲线,污泥TS分别为16.46%、13.96%、12.09%.污泥样品的TS和VS/TS见表 3.表 3 污泥TS、VS/TS及取样时间3 试验结果图 2表示的是半连续式反应器运行过程中,消化污泥的TS受有机负荷和加水稀释影响而发生的变化.图 3表示的是半连续式消化污泥的TS和VS/TS随运行时间的变化情况.从图2中可以看出,保持进料的餐厨垃圾TS固定不变会使反应器内消化污泥的TS逐渐提升,加水稀释可以快速改变消化污泥TS.从图 3中可以看出,在反应器运行的第54 d以后,TS波动较为明显,而VS/TS的变化相对较为平稳,一定程度上说明污泥中的微生物数量并没有随TS含量的变化而发生较大波动.图 2 半连续式消化污泥TS随有机负荷、加水量的变化曲线图 3 半连续式消化污泥TS、VS/TS-时间变化曲线图 4表示的是半连续式消化污泥动力粘度随温度的变化情况.从图 4可以看出,污泥的动力粘度随温度的升高而降低,即温度越高,流动性越好.污泥在自然降温时的动力粘度高于升温时的动力粘度,说明温度升高的过程对污泥流变性造成了不可逆的影响.结合表 3,粘度测定的样品中TS区别明显,而VS/TS较为接近,可知TS较VS/TS更明显的影响污泥的流变性质.从图 4中还可看出,TS含量越高,温度对动力粘度的影响越明显;在同一温度下,污泥TS含量越高,动力粘度相应越大.图 4 半连续式消化污泥温度-动力粘度曲线图 5a、b分别为半连续式和序批式厌氧消化反应器内污泥的动力粘度随剪切速率的变化.图 6表示的是不同TS的序批式消化污泥在γ=41.8 s-1下的动力粘度值.图 5 剪切速率-动力粘度曲线图 6 序批式消化污泥动力粘度随TS的变化从图 5中可以看出,两种污泥的动力粘度均随着剪切速率的提高而减小,并在低剪切速率下(γ<10.4 s-1)随剪切速率的提高而迅速下降;随着剪切速率继续增大(γ>20.9 s-1),减小幅度下降,最后趋于稳定.并且TS含量越低,动力粘度值趋于稳定的速度也越快,TS越高,达到稳定值所需要的剪切速率也越大.粘度曲线说明餐厨垃圾厌氧消化污泥为非牛顿流体,并具有剪切变稀的特点,TS含量越高这一特征越明显.结合表 3可以看出,TS比VS/TS 更能影响污泥的流变性.而且还可从图 5看出,在任一相同的剪切速率下,TS含量越高则动力粘度越大,并可从图 6得到证实.对比图 5a、b,TS相近时,序批式反应器中污泥的动力粘度要高于半连续式.从图 6可以看出,同一剪切速率下,污泥的动力粘度与TS含量之间为非线性关系,动力粘度值随TS的增大而提高的越来越快.图 7表示的是序批式消化污泥的剪切速率-剪切应力曲线.从图 7中可以看出,污泥的流动曲线由剪切速率提高时的上升曲线和剪切速率降低时的下降曲线构成,两条不重合并形成顺时针方向的滞后环,说明厌氧消化污泥为时间相关性流体(陈惠钊,2003).TS含量越高,上升曲线和下降曲线的差异越大,剪切应力与剪切速率之间的非线性关系越明显.图 7 剪切速率-剪切应力曲线图 8表示的是固定γ为31.4 s-1时,序批式消化污泥动力粘度和温度随剪切时间的变化关系.从图 8中可以看出,污泥的动力粘度随剪切时间增加而降低,并且在刚开始剪切时动力粘度变化快,随后变化趋于稳定,其粘度变化量见表 4.从表 4中可以看出,粘度测定过程中污泥温度变化较小,可认为测定时温度对流变性的影响一致.表 4 污泥粘度及温度随剪切时间的变化图 9为中温厌氧消化污泥在剪切速率由低到高(上升曲线)并回落(下降曲线)的过程中相应的粘度曲线.从图 9中可以看出,污泥的动力粘度随剪切速率增加而减小,剪切速率减小时污泥的动力粘度增大,但是污泥动力粘度增大的速度比减小的速度慢.TS含量越低,剪切速率升、降形成的粘度曲线越接近,TS含量越高,上升曲线和下降曲线区别越明显.图 9 剪切速率-粘度曲线4 讨论4.1 温度对流变特性的影响有研究表明,对于低TS含量的污泥,动力粘度随温度降低而升高,Baudez等研究表明污泥的动力粘度会随温度提高而降低.对于温度影响污泥粘度的机理,研究者从温度对污泥组分、附着微生物和结构等方面做出分析:Baudez等认为温度的变化会影响污泥的空间结构及组分的改变,使污泥的流变性质发生不可逆的变化;厌氧消化过程中细菌对温度波动非常敏感,对温度变化需要一定的适应期;Baroutian等认为当污泥受热时,由于热运动导致分子之间的凝聚力减少,从而导致了剪切应力以及粘度随之降低;Forster则论证了污泥颗粒表面包括蛋白质和多糖在内的聚合物数量越多,污泥的流动性就会越差.有研究表明,对TS含量为25%~30%的生活垃圾进行厌氧消化,中温条件下产气效率很低,高温时产气正常.从温度方面分析,同样的TS含量下,温度越高,污泥中的微生物活性越强,传质效率因物料分子间凝聚力的减小而提高,污泥动力粘度减小,流动性增强,从而有效的提高了反应速度,使反应器能正常运行.笔者认为,温度对污泥的空间结构和流变性影响很大,温度提高时,表面张力减小和分子热运动加剧以及污泥中微生物的活性增强导致污泥颗粒之间的凝聚力减小,动力粘度降低;在降温时污泥颗粒之间的凝聚力提升,同时温度的改变对厌氧消化污泥的空间结构造成了不可逆的影响,导致降温时的动力粘度高于升温时的粘度值.作为进料的餐厨垃圾提供的丰富有机质则影响了污泥表面聚合物的成分及数量,增强了污泥空间结构的稳定性,比较同一温度下的动力粘度,TS含量越高,这种影响越明显.4.2 TS含量对流变特性的影响对于高TS含量的污泥,Dentel and Dursun考察了TS为14%~28%的污泥脱水泥饼的流变性;通过配制TS为28.84%~37.30%的造纸污泥浆体,郭光明等的研究结果显示TS越高,动力粘度越高,这和TS小于10%时TS对污泥动力粘度的影响一致.研究人员分析了TS含量影响污泥粘度的机理:Abu-Jdayil等认为TS含量的提高使污泥颗粒直径彼此更为接近,导致污泥颗粒之间的相互作用更强,导致动力粘度提高;Pevere等的研究显示TS含量不变时,颗粒直径的减小会增加颗粒彼此之间接触的表面积,从而增加污泥的极限粘度.分析图 5、图 6可以看出,半连续式和序批式试验的污泥均表现出TS含量越高,动力粘度值越大的特点,与此同时,各样品VS/TS之间的差别并不明显,说明TS对污泥的流变性有重要影响.结合图 5和图 9,比较污泥在同一剪切速率时的动力粘度值,在相近的TS 范围内,序批式污泥的动力粘度相对较高,可能因为序批式污泥的粒径更小且比较均匀,相互之间接触的表面积较大,增强了污泥颗粒之间的相互作用.污泥TS越高,污泥颗粒数量越多,颗粒之间相互作用的机会越增加,导致污泥的TS越大动力粘度越高.4.3 剪切速率对流变特性的影响图 5可以看出,污泥属于剪切变稀的非牛顿流体.搅拌会对污泥产生剪切作用,污泥颗粒间的凝聚力倾向于恢复污泥的空间结构,剪切应力倾向于破坏污泥结构,在临界状态时,污泥结构完全破坏,污泥发生流动.因而剪切速率增大时污泥的空间结构破坏,粘度值降低,流动性增强,相应的传质传热效率提升.从图 5图 6中可以看出,γ<10.4 s-1时,搅拌速度相对较低,但流动性较差;γ>20.9 s-1时,动力粘度随剪切速率的提高改变较小,对应的剪切应力增大,增大了能耗并且不利于微生物的生长.结合图 7进行分析,当污泥维持较好的流动性时,TS含量越低污泥实现均质化耗用的能量也就越少,随着TS含量的提高,污泥实现均质化需要更高的剪切速率,意味着能耗的提高和物料之间传质传热效果的下降.4.4 污泥的触变性与时间相关性图 7中剪切速率-剪切应力的上升曲线与下降曲线不重合,形成滞后环,说明餐厨垃圾厌氧消化污泥为时间相关性流体.滞后环同时也是流体触变性的度量,触变性不同的流体,滞后环形状也有所差异,污泥TS含量越高,滞后环面积越大,触变性也越强.污泥的触变性指的是时间相关性流体受施加的剪切应力作用会导致内部结构的破坏,破坏程度与剪切速率及剪切时间成正相关,从而出现图 7污泥在固定的剪切速率下动力粘度随剪切时间增加逐渐下降的现象.图 9中剪切速率变化时,污泥动力粘度的增大速度慢于减小速度,这是因为在剪切速率增大的过程中,污泥结构受到破坏,污泥颗粒逐渐恢复其结构需要一定的时间,因而剪切速率减少时出现粘度恢复较慢的情况.从图 8和图 9可以判断污泥为具有时间相关性的触变性流体,并且TS含量越高,这一特征越明显.餐厨垃圾进行中温干式厌氧消化,研究污泥触变性的意义在于:搅拌速度决定了剪切速率,影响反应器内的速度场以及剪切力场,进而改变污泥的流变性质并对传质和传热起主导作用,对污泥颗粒的粒径和生长状态造成影响.剪切应力与污泥TS含量直接相关,在输送污泥时如果搅拌产生的剪切应力不够高,会使污泥难以维持均质流并可能导致管路堵塞;对于厌氧消化反应器,搅拌不适或者污泥长时间静置会导致污泥结构重建造成静止不动的区域,这会严重影响污泥均质化,而这种效应会随TS含量的提高变得更为明显.因而对于高TS含量的餐厨垃圾厌氧消化污泥,反应器的设计和搅拌系统及泵送系统的优化,污泥的触变性是需要考虑的重要因素.具体参见污水宝商城资料或更多相关技术文档。
餐厨垃圾特性及其厌氧消化性能研究餐厨垃圾是指由生活饮食、食品加工、餐厅及食堂等场所所产生的果皮、菜叶、鱼骨、肉骨头等有机质废弃物,其产生的数量非常庞大,同时也是一种生物可降解物质。
在处理餐厨垃圾时,传统的处理方式通常是填埋或焚烧,但这些方法会对环境造成严重污染。
为了解决这一问题,厌氧消化工艺被广泛应用于餐厨垃圾处理中。
厌氧消化是一种高效的有机废弃物处理方法,可将废物中有机物质转化为能源和肥料。
餐厨垃圾具有以下特性:1. 水分含量较高:餐厨垃圾中的水分含量通常在60%以上,这意味着在处理餐厨垃圾时需要控制好湿度以确保良好的发酵过程。
2. 碳氮比低:餐厨垃圾中含有大量的氮,但碳的含量较少。
为了保持良好的厌氧消化过程,需要添加一些含碳材料来提高碳氮比,如秸秆等。
3. 酸度高:餐厨垃圾本身具有较高的酸性,特别是当垃圾中含有发酵了的食物残渣时。
高酸度环境不仅会影响发酵过程,还会对厌氧消化过程造成危害。
通过厌氧消化工艺处理餐厨垃圾,优点在于其可回收利用有机物质,将其转化为沼气和肥料。
厌氧消化过程还可以减轻环境的负担,同时降低垃圾填埋的需求,减少有害气体的排放,从而保护环境。
在厌氧消化过程中,需要控制好温度、湿度和PH值,以确保良好的发酵效果。
此外,需要对发酵前的餐厨垃圾进行预处理,如粗碎和分选等,以提高其处理效果。
总结而言,餐厨垃圾具有高水分、低碳氮比和高酸度等特性,通过厌氧消化工艺处理餐厨垃圾可保护环境、节约资源,并使其转化为可再利用的沼气和肥料。
在实际操作中,需要严格控制各项参数以确保厌氧发酵的高效进行。
餐厨垃圾是我们日常生活中产生量最大的垃圾之一,其处理和回收再利用具有重要意义。
根据统计数据,中国每年餐饮行业所产生的餐厨垃圾约占城市垃圾总量的30%,而这些垃圾中含有大量的有机物质,因此具有广泛的可回收利用价值。
就餐厨垃圾的特性而言,其水分含量较高,通常在60%以上。
据统计,我国每天约有300万吨的餐厨垃圾需要处理,其中每吨餐厨垃圾含水量大约为800kg左右,这也给餐厨垃圾的处理带来了一定的困难。
79餐厨垃圾高效厌氧消化稳定产气研究文_李杰伟 高仁富 罗宇 东江环保股份有限公司摘要:厌氧消化是餐厨垃圾产业化处理的主流方式,厌氧系统单位体积有机负荷和单位体积产气率是评价厌氧系统产业化能力的重要指标。
实验研究了搅拌频率、物料投加方式和不同单位体积有机负荷情况下厌氧系统的产气情况。
结果表明,在选择连续式投加物料情况下,维持60min/3hrs搅拌频率和2.8kg TVS/(m3.d)单位体积有机负荷水平,全混合厌氧消化系统可以获得稳定的高产气率,达到(2.69±0.03)m3/(m3.d),甲烷体积分数(65.2±1.3)%。
关键词:餐厨垃圾;有机负荷;厌氧消化Study on High Efficiency Anaerobic Digestion and High Biogas Production Rate of Food W asteLI Jie-wei GAO Ren-fu LUO Yu[ Abstract ] Anaerobic digestion is the main treatment mode of food waste, and organic loading rate and biogas production rate are the main indexes that estimate the anaerobic digestion system function of food waste. The study on factors that effects biogas production rate and anaerobic digestion system stability of food waste shows that system acquires (2.69±0.03)m³/(m³.d)biogas production rate with (65.2±1.3)%(V/V)methane steadily, maintaining 2.8 kg TVS/(m³.d)and 60mins/3hrs and continuous feeding.[ Key words ] food waste; organic loading rate; anaerobic digestion据统计,目前我国每年产生的餐厨垃圾量超过6000万吨。
餐厨垃圾的处理方法餐厨垃圾的处理方法主要有以下几种:1.传统垃圾填埋法传统垃圾填埋法是将餐厨垃圾直接埋入地下,再覆盖土壤。
这种方法的优点是成本低,操作简单,但缺点是容易产生臭味和渗出液,对环境造成污染。
而且填埋时,餐厨垃圾会产生大量的甲烷气体,对温室效应有害。
2.垃圾焚烧发电垃圾焚烧发电是将餐厨垃圾经过高温燃烧,产生热能,再转化为电能。
这种方法的优点是可有效减少餐厨垃圾占用的土地面积,同时能产生可再生能源,缺点是焚烧过程中会产生二氧化硫、二氧化氮等有害气体,对环境和人体健康造成一定影响。
3.厌氧消化厌氧消化是将餐厨垃圾置于密闭反应器中,通过微生物分解产生沼气,再将沼气用作能源。
这种方法的优点是能够有效降低餐厨垃圾的体积,同时产生可再生能源。
但厌氧消化过程需要一定的运行维护成本,同时在运作过程中也会释放一些甲烷气体。
4.堆肥处理堆肥处理是将餐厨垃圾与废弃植物、粪便等有机物混合,通过微生物的作用,经过一定时间的分解,形成有机肥料。
这种方法的优点是能够将餐厨垃圾转化为有机肥料,可以应用于农田或园林绿化。
但堆肥处理需要一定的时间和空间,并且在运作过程中需要保持适宜的湿度、通风等条件,否则容易产生异味和传播病菌。
5.餐厨垃圾分类回收餐厨垃圾分类回收是指将餐厨垃圾中的可回收物与不可回收物进行分离,然后对可回收物进行再利用,如利用压榨提取植物油脂,进行生物燃料的生产等。
这种方法的优点是最大限度地减少资源的浪费和环境的污染,但需要对餐厨垃圾进行有效的分类回收工作,需要政府、企业和个人的共同努力。
综上所述,对于餐厨垃圾的处理,可以采用传统的垃圾填埋法、垃圾焚烧发电、厌氧消化、堆肥处理以及分类回收等多种方法,其中每种方法都有其优缺点。
因此,在实际应用中,应根据不同地区的资源状况、环境因素和经济条件,选择合适的处理方法,并加强餐厨垃圾的分类回收工作,以最大程度地减少资源浪费和环境污染,实现循环利用。
餐厨垃圾废水处理工艺一、预处理预处理是餐厨垃圾废水处理工艺的首要步骤,主要包括截留大块杂物、调整水质和水量等。
在此阶段,通过物理方法去除餐厨垃圾中的大块杂物,如残渣、骨头等,同时调整废水的水量和水质,为后续处理阶段做好准备。
二、厌氧消化厌氧消化是利用厌氧微生物在无氧环境下进行生物降解的过程。
在此阶段,厌氧微生物将餐厨垃圾中的有机物质转化为沼气和二氧化碳。
厌氧消化可以减少废水中的有机物含量,减轻后续处理的负担。
三、好氧处理好氧处理是利用好氧微生物在有氧环境下进行生物降解的过程。
在此阶段,好氧微生物将废水中的有机物质分解为水和二氧化碳。
好氧处理可以进一步降低废水中的有机物含量,同时提高废水的生物稳定性。
四、沉淀处理沉淀处理是通过物理方法分离废水中的悬浮物和杂质。
在此阶段,废水经过长时间的静置或搅拌后,悬浮物和杂质会自然沉降到池底,上清液可以进入下一阶段处理。
五、生物膜反应器生物膜反应器是一种利用生物膜进行废水处理的装置。
在此阶段,废水通过生物膜反应器中的生物膜时,生物膜中的微生物会吸附和降解废水中的有机物质。
生物膜反应器可以提高废水的处理效率和处理能力。
六、二级处理二级处理是对经过生物膜反应器处理后的废水进行再次处理的过程。
在此阶段,通过物理、化学或生物方法进一步去除废水中的有机物质和有害物质,使废水达到排放标准。
常用的二级处理方法包括活性炭吸附、臭氧氧化、离子交换等。
七、消毒处理消毒处理是餐厨垃圾废水处理的最后一步,主要是杀灭废水中的细菌、病毒等有害微生物。
常用的消毒方法包括氯消毒、紫外线消毒等。
经过消毒处理后的废水可以安全地排放到环境中。
八、排放经过上述各阶段的处理后,废水的水质得到改善,可以安全地排放到环境中。
对于有排放标准的地区,需要将废水送至当地的污水处理厂进行进一步处理和监测,确保废水达到排放标准后再排放。
同时,对于一些可回收的物质,如油脂等,可以进行回收再利用,如制作生物柴油等。
探究餐厨垃圾厌氧消化影响因素及对策本文针对餐厨垃圾厌氧消化影响因素进行了分析,并提出了相应的应对策略,仅供参考。
标签:餐厨垃圾;厌氧消化;影响因素;对策1厌氧消化影响因素分析1.1含固率厌氧消化过程中,含固率是需要设定的基本工况之一。
传统的厌氧消化通常在较低的含固率条件下进行,处理设施占地面积大,处理效率低,保温能耗高,沼液多;近年来新兴的高含固厌氧消化(TS为8%~15%)具有占地小、效率高、能耗低等优点而被广泛采用。
餐厨垃圾本身具有较高的含固率,通常为10%~25%,当厌氧消化进料含固率为15%时,餐厨垃圾厌氧消化效率相对于含固率5%时提高了37%。
根据某餐厨垃圾处理项目的物料平衡图可知,当原始餐厨垃圾含固率为20%时,预处理系统先将无机杂物去除,三相分离后得到油脂、有机固渣与贫油废水,将有机固渣与贫油废水混合后的餐厨浆液含固率为9.6%,有机质含量高,很适于进行厌氧消化产沼。
1.2有机负荷相关资料研究了序批式实验条件下不同有机负荷对餐厨垃圾厌氧消化性能的影响。
发现当有机负荷为4g/(L·d)时,餐厨垃圾厌氧消化所得到的甲烷产率最大,为547.1mL/g。
当有机负荷有所提高时,会延长餐厨垃圾厌氧消化反应的延滞期。
相关研究的餐厨垃圾干式发酵实验研究了不同有机负荷(40~60g/(L·d))条件下餐厨垃圾中温厌氧消化的性能,发现在序批条件下干发酵最佳有机负荷为42.9g/(L·d)。
在另一组餐厨浆液TS为5.4%~8.6%的厌氧消化实验里,当有机负荷从6.4g/(L·d)上升到21.8g/(L·d)时,甲烷产率从465mL/g下降到了377mL/g,有机负荷的波动对沼气产率的影响较大。
1.3Na+、挥发性脂肪酸与氨氮相关资料研究了餐厨垃圾厌氧消化系统内部总氨氮浓度的积累及抑制作用。
发现总氨氮在系统内部的积累,呈现一种先加快而后减慢的趋势,当氨氮达到一定浓度时,便会停止积累,保持稳定。
餐厨垃圾厌氧发酵处理的工艺流程餐厨垃圾厌氧发酵处理的工艺流程如下:一、预处理在餐厨垃圾进入厌氧发酵处理环节之前,需要进行一系列的预处理。
首先,需要对垃圾进行分类,将其中的蔬菜、水果、肉类等不同类型的垃圾分别收集。
接下来,需要将这些垃圾进行挑拣,去除其中的金属、陶瓷、玻璃等无机物以及塑料等有机物。
这个过程中,可以充分利用重力分选技术,将垃圾按照密度和质量的差异进行分离。
完成垃圾分类和挑拣后,需要进行破碎处理。
这个步骤主要是将大块的垃圾破碎成小块,以便于后续的厌氧发酵处理。
同时,破碎还能将垃圾中的有机物质充分释放出来,提高厌氧发酵的效率。
二、厌氧发酵在预处理完成后,餐厨垃圾便可以进入厌氧发酵环节。
在这个过程中,厌氧菌种会被添加到垃圾中,这些菌种会分解垃圾中的有机物质,产生沼气。
在厌氧发酵过程中,温度的控制非常重要。
一般情况下,发酵温度需要保持在30℃左右。
同时,发酵过程中的气体也需要进行管理。
这些气体主要包括沼气和二氧化碳等,其中沼气可以用于发电、供暖等,而二氧化碳则可以用于制作干冰等产品。
三、残渣处理在厌氧发酵完成后,会产生一些残渣。
这些残渣也需要进行适当的处理。
一般而言,残渣可以分为有机残渣和无机残渣两部分。
对于有机残渣,可以进一步进行堆肥处理,将其转化为有机肥料;对于无机残渣,可以进行填埋处理。
在残渣处理过程中,需要注意避免产生二次污染。
比如,在堆肥处理时,需要将残渣中的重金属等有害物质充分去除;在填埋处理时,需要注意避免对地下水和土壤造成污染。
总之,餐厨垃圾厌氧发酵处理的工艺流程包括预处理、厌氧发酵和残渣处理三个环节。
在这个过程中,需要充分考虑各个环节的优化和环境保护问题,实现资源的有效利用和废弃物的减量化、无害化、资源化处理。
餐厨垃圾特性和厌氧消化处理技术廖燕(广西大学轻工与食品工程学院,广西南宁 530004)摘要:本文概述了餐厨垃圾的饲料化,能源化,堆肥化的资源特性以及对环境造成的危害性。
介绍了餐厨垃圾厌氧消化处理原理,厌氧消化工艺的特点和分类以及联合消化的可行性和现阶段国内外发展现状。
关键词:餐厨垃圾;厌氧消化;混合发酵;环境保护The characteristic of food waste and anaerobic digestion techniquesLiaoYan(light industry and food engineering college of Guangxi university, nanning, 530004 Abstracts: This paper summarizes the resources characteristics of food residue treatment for feed , energy-oriented, composting, and the harmfulness of impact on the environment. Introduced the food residue anaerobic digestion processing ’s principle, characteristics and sorting.aslo as the feasibility of mixed fermentation and the current situation and development at home and abroad.Key words: food waste; anaerobic digestion; mixed fermentation; environmental protection引言我国餐饮行业日益发展,餐饮企业不断增加,每天产生巨量的餐厨垃圾。
餐厨垃圾厌氧消化工艺的影响与优化0 引言随着我国经济的快速发展,城市生活垃圾中以餐厨垃圾为主的易腐性有机物含量不断增加,造成的环境污染日益严重,成为可持续发展的隐患之一,引起了全社会的关注;而另一方面,餐厨垃圾有机质含量高、易生物降解的特性又为其能量回收利用提供了极好的条件。
随着人民生活水平的日益提高和城市环境管理强度的加大,对餐厨垃圾实施专门管理势在必行,对餐厨垃圾进行减量化、无害化、资源化利用具有广阔的前景。
餐厨垃圾厌氧消化技术完全能够达到上述要求,目前,国内外对这方面都有了较为广泛且深入的研究。
在此,从厌氧消化工艺选择、产甲烷性能优化和联合消化等3个方面,结合相关文献,分析目前国内外餐厨垃圾厌氧消化工艺的特点及研究进展,以期为餐厨垃圾厌氧消化产甲烷性能优化及我国工业化应用的研究方向提供一定借鉴。
1 工艺形式选择1.1湿式与干式消化湿式消化采用低固体的浆液或液态消化,技术相对成熟,应用最为广泛。
但湿式消化对于有机固体废物的处理存在预处理复杂、处理能力较低的问题,且更易受到氨氮、盐份等物质的抑制。
针对湿式消化存在的问题,研究者提出了干式消化的概念。
干式消化系统的固体浓度可维持在20%~40%,大大提高了处理能力,而且在系统投资、设备效率、物料综合利用等方面具有明显优势。
但固体浓度的增加同时导致物料中毒性物质及传质的影响加强,在具体技术应用上尚存在较多的不确定性和难度。
因此,干式消化工艺参数的确定、反应器的构建及过程的控制等方面是其研究的重点。
餐厨垃圾的含固率较高,一般在20%左右,且物料组成复杂,有机质含量高,极易酸化,从而对产甲烷菌活性产生抑制。
采用干式厌氧消化,则餐厨垃圾易酸化的特点使如何控制反应器内的产酸速率和维持pH值的稳定成为工艺的难点;采用湿式消化,可降低物料中毒性物质的影响,但处理能力较低。
所以,保持餐厨垃圾原有基质状态加以适当调理,在较为合适的含固率下进行厌氧消化处理,符合餐厨垃圾处理产业化的要求。
国内餐厨垃圾处理工艺简介餐厨垃圾,又称餐厨废弃物,是指家庭、学校、机关公共食堂以及餐饮行业的食物废料和食物残余,由于国内垃圾分类工作还不完善,餐厨垃圾中常混有部分生活垃圾,杂质较多,成分复杂。
目前,国内餐厨垃圾处理工程主要的处理工艺有:厌氧发酵、好氧堆肥、饲料化处理、生化处理机。
1、厌氧发酵原理:利用不同的微生物厌氧菌的新陈代谢作用,将餐厨垃圾中有机物转化为沼气。
工艺流程:餐厨垃圾在接收仓经过滤分成液相和固相。
液相部分进行油水分离,分离出的油可制成生物柴油或其他化工原料,分离出的水和少量渣作为调配水;固相部分经粗分选后,除去体积较大的杂质,剩下的物料与调配水一起经浆化处理、调质匀浆,进入厌氧消化系统。
厌氧消化处理产生沼气用于制压缩天然气、锅炉燃料或热电联产;厌氧消化后的消化液经固液分离,固相为沼渣可生产有机肥,液相为沼液可用于生产液态肥或进入污水处理系统。
分类:厌氧发酵工艺类型较多,从不同的角度可以将厌氧发酵工艺分为以下几类:根据发酵温度的不同可分为常温、中温和高温发酵;按照投料运转方式可分为连续和序批式发酵;按照发酵物料中固含量的多少分为湿式和干式厌氧发酵;按照反应是否在同一反应器进行分为单相和两相厌氧消化。
a常温、中温和高温发酵:常温发酵一般是物料不经过外界加热直接在自然温度下进行消化处理,发酵温度会随着季节气候昼夜变化有所波动常温发酵工艺简单造价低廉,但是其缺点是处理效果和产气量都不稳定。
中温发酵是指发酵温度一般在30℃~40℃范围之间,中温发酵加热量少,发酵容器散热较少,反应和性能较为稳定,可靠性高,如果物料有较好的前处理,会提高反应速度和气体发生量;受毒性抑制物阻害作用较小,受抑制后恢复快,会有浮渣、泡沫、沉砂淤积等问题,对浮渣、泡沫、沉砂的处理是工艺难点,其诸多优点使其得到广泛的应用并有很多的成功案例。
高温发酵温度在50℃~60℃之间,需要外界持续提供较多的热量,高温厌氧消化工艺代谢速率、有机质去除率和致病细菌的杀灭率均比中温厌氧消化工艺要高,但是高温发酵受毒性抑制物阻害作用大,受抑制后很难恢复正常,可靠性低;高温厌氧产气率比中温厌氧稍有提高,提高的是杂质气体的量,但沼气中有效成分甲烷的含量并没有提高,限制的高温厌氧的应用;高温发酵罐体及管路需要耐高温耐腐蚀性能好的材料,运行复杂,技术含量高。
餐厨垃圾处理厌氧工艺完整版厨垃圾是城市日常生活中产生的最为普遍的废弃物,属于城市生活垃圾,其主要成分包括淀粉类食物、植物纤维、肪类等有机物,具有含水率高,油脂、盐份含量高,易腐烂发臭,不利于普通垃圾车运输等特点。
这类垃圾若不经,会对环境造成极大的危害。
厨垃圾主要来源于餐饮服务业、家庭和企事业单位食堂等产生的食物加工下脚料(厨余)和食用残余(泔脚)。
随济的飞速发展,城市化进程的逐渐加快,餐厨垃圾的产量呈现出逐年上升的趋势。
在国内的大型,特大型城市中如深圳等,餐厨垃圾的日产量已达数千吨,全国餐厨垃圾的年产量达到千万吨,单纯填埋的话,占用大量土地,产生和填埋气体也需要后期处理,耗费大量人力,物力。
厨垃圾目前在很多城市尚未进行规范化管理,收集容器摆放地环境脏乱,孳生和招引蚊、蝇、鼠、蟑螂等害虫,易害人民的身体健康。
垃圾收集地附近容易产生难闻气味,引起人们感官上的反感;由于餐厨垃圾含水量较高的特性程中存在一系列问题。
运输车辆不规范,易发生餐厨垃圾外漏和倾洒,严重影响市容、市貌和交通;最主要的是城垃圾多被养殖户收集,作为养殖饲料直接使用,垃圾未经处理进入人类食物链,危及人民群众的身体健康;同时地起来重新炼制成为廉价食用油,在市场上再次流通,危害人民群众的身体健康。
存在问题的同时,餐厨垃圾因其富含有机物也可作为潜在的能源供应体。
通过恰当的处理方法,可以释放出蕴藏在能量,转化为电能,热能,作为常规能源载体的有效补充。
在当前我国能源供应日趋紧张的时期,寻求新能源迫在厨垃圾通过成熟工艺技术获取能源不失为合理的解决方案。
厨垃圾概况餐厨垃圾性质集的餐厨垃圾成分复杂,不仅包括宾馆、饭店的剩菜、剩饭还包括大量废旧餐具、破碎的器皿,厨房的下脚料等,皮、蔬菜、米面,鱼、肉、骨头以及废餐具、塑料、纸巾等多种物质的混合物。
糖类含量高,以蛋白质、淀粉和动,且盐分、油脂含量高。
以中国南方某城市为例,下表详细给出了餐厨垃圾的组分与成份::餐厨垃圾组分食物垃圾纸张金属骨头木头织物塑料油脂75.1% - 90.1%0.8%0.1%5.2%1.0%0.1%0.7%2.0% - 17%:餐厨垃圾成分平均含水率平均含固率有机干物质含油率粗蛋白盐分总含碳量碳氮比C/N有机酸87%13%93%TS17%15 g/100g0.2 %– 1.0%360 g/kg151500 mg/L圾的特点可归纳为:水率高,可达80% - 95%分含量高,部分地区含辣椒,醋酸高机物含量高,蛋白质,纤维素,淀粉,脂肪等含氮,磷,钾,钙及各种微量元素在有病原菌,病原微生物腐烂,变质,发臭,滋生蚊蝇餐厨垃圾无害化处理的必要性前我国餐厨垃圾的主要用途是被城市周边的养殖户收集起来作为饲料直接使用,这种利用方式有着悠久的历史。
餐厨垃圾处理技术规范引言随着城市化进程的加速和人口不断增长,餐厨垃圾的处理成为了一个重要的环保问题。
餐厨垃圾指的是从餐厅、宾馆、饭店、食堂等餐饮场所产生的废弃食物和厨余垃圾。
如果不进行妥善处理,餐厨垃圾会导致环境污染、臭味扩散、病菌滋生等问题。
因此,为了规范餐厨垃圾的处理,必须制定科学合理的技术规范,以保护环境和人民的生活质量。
一、餐厨垃圾分类餐厨垃圾的分类是垃圾处理的关键环节。
根据不同的性质和特点,可以将餐厨垃圾分为有机垃圾和不可降解垃圾两大类。
1. 有机垃圾:有机垃圾主要包括废弃食物和厨余垃圾,如剩菜剩饭、果皮、蔬菜叶梗等。
这些垃圾可以通过生物降解的方式处理,转化为有机肥料或发酵制取沼气。
2. 不可降解垃圾:不可降解垃圾包括塑料袋、纸巾、果皮膜等,这些垃圾不能通过生物降解的方式处理。
应采取其他合适的方式,如焚烧、填埋等。
二、餐厨垃圾处理技术餐厨垃圾处理技术的选择应根据垃圾的性质和规模,采取适当的处理方法。
目前,常见的餐厨垃圾处理技术主要包括以下几种。
1. 厨余垃圾分选技术厨余垃圾分选技术通过人工或机械设备将有机垃圾和不可降解垃圾分开,以便进行不同的处理。
该技术可以提高有机垃圾的利用率,并减少对环境的污染。
2. 厌氧消化技术厌氧消化技术是将有机垃圾放入密闭容器中,利用细菌的作用进行发酵处理。
这种技术可以生成沼气和有机肥料。
沼气可以用于发电和取暖,有机肥料可以作为农用肥料。
3. 垃圾焚烧技术垃圾焚烧技术是将垃圾进行高温燃烧,通过热能回收和除尘设备处理烟气,同时产生蒸汽或电能。
这种技术可以减少垃圾的体积,提高能源利用效率。
4. 填埋技术填埋技术是将垃圾投放到预先挖好的坑洞中,并加以压实覆土,使垃圾得到掩埋。
填埋技术可以减少垃圾的体积,但同时也会产生有害气体和渗滤液,对环境造成污染。
三、餐厨垃圾处理过程的规范为了确保餐厨垃圾的处理过程安全、高效,需要制定相应的规范。
1. 设备选用:根据餐厨垃圾的性质和规模,选择适当的处理设备。
餐厨垃圾厌氧消化技术简述摘要:随着我国餐饮行业的快速发展,餐饮企业的数量大幅增加,每天的餐厨垃圾产生量巨大。
因此,要及时对餐厨垃圾进行处理,以餐厨垃圾和厨余垃圾为原料进行中温厌氧消化反应,对不同时间产生的沼渣的脱水性能进行研究,沼渣的脱水性能主要受厌氧消化时间的影响。
本文主要对餐厨垃圾和厨余垃圾厌氧消化产生沼渣的脱水性能进行分析。
关键词:餐厨垃圾;厌氧消化;脱水性能中图分类号:TU824文献标识码: A一、、餐厨垃圾的特点餐厨垃圾又称泔脚,是居民生活消费中产生的生活废物,容易腐烂、传播病菌。
其主要成分是面粉、米类食物残渣、肉骨与动植物油等,化学组成中有脂类、淀粉、纤维素与无机盐等。
餐厨垃圾营养元素非常丰富,含有大量的微生物菌种,具有较高的产甲烷能力,兼具资源与废物二重性;另外,餐厨垃圾处理难度大。
餐厨垃圾的固体含量通常在20%左右,含水率高65%~95%,油脂含量通常在1%~5%,脱水性能差;热值为2100~3100kJ/kg,与生活垃圾一同焚烧,不能达到垃圾焚烧发电所要求的5000kJ/kg热值。
在高温条件下,餐厨垃圾变质速度快,其降低了回收利用价值。
二、厌氧消化原理厌氧消化是有机物在无氧条件下,依靠兼性厌氧菌和专性厌氧菌的作用转化成二氧化碳与甲烷等,同时合成自身细胞物质的生物学过程,是实现有机固体废物资源化、无害化的一种有效的方法。
其机理如图1所示。
厌氧消化由于它较高的经济性和产能效益己经引起越来越多的关注,在处理垃圾放方面主要有以下优点:厌氧消化不需要氧气,可以减少动力消耗、节约能源、减少成本;对有机负荷承受力强,反应器效能高,容积小,占地面积小,可降低基建成本,又能达到很好的处理效果;厌氧过程中没有与氧相随的微生物合成,因此剩余污泥量少,减少了处置费用且生成的污泥较稳定;可以回收沼气能源、降低污染负荷,同时也减少了温室效应气体的排放量;发酵残留物可经过灭菌等操作转化为土壤添加剂或肥料,增加其经济效益;总之,厌氧消化实现了“无害化、减量化与资源化”,在生物质有效利用方面有着巨大的贡献。
餐厨垃圾特性及其厌氧消化性能研究一、本文概述随着城市化进程的加快和人民生活水平的提高,餐厨垃圾的产生量也在逐年增长,成为城市垃圾处理的一大难题。
餐厨垃圾具有含水量高、有机质含量高、易腐烂等特点,如果处理不当,不仅会造成资源浪费,还可能引发环境污染和公共卫生问题。
因此,研究餐厨垃圾的特性及其厌氧消化性能,对于实现餐厨垃圾的资源化、减量化、无害化处理具有重要意义。
本文旨在深入研究餐厨垃圾的特性,包括其物理特性、化学特性、生物特性等方面,并探讨其在厌氧消化过程中的性能表现。
通过对比不同来源、不同处理方式的餐厨垃圾厌氧消化效果,分析影响其厌氧消化性能的关键因素,提出优化厌氧消化工艺的建议。
本文还将对餐厨垃圾厌氧消化产生的生物气、残渣等进行综合分析,评估其资源化利用潜力,为餐厨垃圾处理提供理论依据和技术支持。
通过本文的研究,我们期望能够更全面地了解餐厨垃圾的特性及其厌氧消化性能,为城市垃圾处理提供更为科学、合理的解决方案,推动餐厨垃圾资源化利用和环境保护工作的发展。
二、餐厨垃圾的特性餐厨垃圾,又称作食物垃圾或泔脚垃圾,主要来源于餐饮业、企事业单位食堂和居民家庭的日常食物加工过程中产生的废弃食物。
由于其独特的来源和组成,餐厨垃圾具有一系列独特的特性。
高水分与高有机质含量:餐厨垃圾的水分含量通常较高,可以达到80%以上。
同时,其有机质含量丰富,主要包括淀粉、纤维素、蛋白质和脂肪等,这些有机物是厌氧消化过程中微生物的主要能量来源。
易腐性与高生物降解性:餐厨垃圾中的有机物质易于腐败,这导致了其短时间内就会产生大量的恶臭和病原体。
但同时,这些有机物质也具有较高的生物降解性,可以通过厌氧消化等生物处理方法有效地转化为能源或肥料。
盐分与油脂含量较高:餐厨垃圾中常常含有较高的盐分和油脂,这对厌氧消化过程会产生一定的影响。
盐分过高可能会抑制微生物的活性,而油脂则可能形成浮渣,影响消化效率。
成分复杂性与波动性:由于餐厨垃圾的来源多样,其成分复杂多变,包括食物残渣、塑料、纸张等。
餐厨垃圾厌氧消化一、餐厨垃圾概述(一)餐厨垃圾现状餐厨垃圾,俗称泔脚,是城市日常生活中产生的最为普遍的废弃物,其主要成分包括淀粉类食物、植物纤维、动物蛋白和脂肪类等有机物,同时还存在这废餐具、塑料、包装物等多种其他垃圾。
餐厨垃圾主要来源于餐饮服务业、家庭和企事业单位食堂等产生的食物加工下脚料(厨余)和食用残余(泔脚)。
随着我们国家经济的飞速发展,城市化进程的逐渐加快,餐厨垃圾的产量呈现出逐年上升的趋势。
据统计,目前我国有酒店、餐馆近400万家,每天产生的餐厨垃圾数量十分惊人。
以北京市为例,全市日产餐厨垃圾已达约2000吨/天,如何处理数量巨大的餐厨垃圾,成为摆在城市管理者面前的巨大难题。
(二)餐厨垃圾的特性1、含水率高,可达80% - 95%2、盐分含量高,部分地区含辣椒,醋酸高3、有机物含量高,主要为蛋白质、纤维素、淀粉、脂肪等4、富含氮、磷、钾、钙及各种微量元素5、存在有病原菌,病原微生物6、易腐烂、变质、发臭、滋生蚊蝇(三)餐厨垃圾的危害目前城市餐饮企业产生的餐厨垃圾多被养殖户收集,作为养殖饲料直接使用,未经过任何消毒处理的餐厨垃圾通过饲养的牲畜重新进入食物链,不但容易引起牲畜感染病毒,还可能会造成肝炎等疾病在人群中的传播;同时餐厨垃圾中含有大量的重金属物质以及苯类化合物等,会大量的积累在牲畜的肾脏等部位无法排出,并经过食物链最终停留在人体内,造成免疫力下降,提高癌症的发病率。
由于中国饮食文化丰富,在餐厨垃圾中还有大量的未食用油脂。
近些年来,各地均出现不法分子非法收购地沟油经再提炼后销往市场的事件。
地沟油最为中国餐厨垃圾重要的成分之一,含有黄曲霉素、笨等有毒物质,长期食用会提高肿瘤和癌症的发病率。
而目前全国均存在的地下地沟油市场已经严重影响到了人民的食品安全虽然餐厨垃圾对社会和人民生活已经产生了较大额危害,但因其富含有机物也可作为潜在的能源供应体。
通过恰当的处理方法,可以释放出蕴藏在餐厨垃圾中的能量,转化为电能、热能,作为常规能源的有效补充。
餐厨垃圾处理现状及两段干湿式厌氧消化【摘要】介绍了餐厨垃圾的概念和特性,综述了目前主要处理技术和各自的优缺点,包括卫生填埋、好氧堆肥、饲料化处理、焚烧和厌氧消化,分析了两段式干湿式厌氧消化工艺在我国餐厨垃圾处理上的优势,对我国餐厨垃圾处理提出了一些建议。
【关键词】餐厨垃圾;厌氧消化0.引言餐厨垃圾是指家庭、学校、机关公共食堂以及餐饮行业的食物废料和食物残余,是城市生活垃圾的主要组成部分。
餐厨垃圾目前全国餐厨垃圾产生量约为6000万吨/年,随着我国居民生活水平的提高,各大城市餐饮业的快速发展,餐厨垃圾产生量还会连年递增。
目前,餐厨垃圾在大部分城市都没有规范化的处理方式。
数量庞大的餐厨废弃物被随意处置,由此产生的环境污染、“潲水油”严重危害着居民健康,餐厨垃圾如何妥善处理因此受到了越来越广的关注。
1.餐厨垃圾特性餐厨垃圾含水量高,极易变质、腐烂、滋生蚊蝇,散发恶臭气体,来源复杂,含有各种细菌和病原菌,会造成水体和大气污染。
与其他垃圾相比,餐厨垃圾有机物含量、油脂含量高,营养元素丰富。
其富含氮、磷、钾、钙等微量元素,有机物含量占干物质的80%以上,具有很高的回收利用价值。
2.餐厨垃圾处理方式2.1卫生填埋卫生填埋是目前世界各国生活垃圾的主要处理方式,它是利用微生物将垃圾中的大分子降解为小分子从而实现垃圾的减量化。
卫生填埋作为垃圾的传统处理方式具有处理量大、投资运行费用低、操作和工艺流程简单等特点。
但是填埋会占用大量可用土地资源,垃圾中的资源没有得到有效回收,填埋产生的渗滤液和沼气会对环境造成二次污染,因此很多国家已经禁止未经处理的餐厨垃圾进入垃圾填埋场。
2.2好氧堆肥好氧堆肥是在有氧条件下利用好氧微生物分泌的胞外酶将垃圾中的有机物质转化为易被生物吸收的肥料。
好氧堆肥方式工艺较为简单,且能改良土壤。
餐厨垃圾的有机物含量高,C/N比较低,富含微量元素,非常适用于作堆肥原料,我国部分城市已经建立了餐厨垃圾堆肥处理厂。
餐厨垃圾厌氧消化一、餐厨垃圾概述(一)餐厨垃圾现状餐厨垃圾,俗称泔脚,是城市日常生活中产生的最为普遍的废弃物,其主要成分包括淀粉类食物、植物纤维、动物蛋白和脂肪类等有机物,同时还存在这废餐具、塑料、包装物等多种其他垃圾。
餐厨垃圾主要来源于餐饮服务业、家庭和企事业单位食堂等产生的食物加工下脚料(厨余)和食用残余(泔脚)。
随着我们国家经济的飞速发展,城市化进程的逐渐加快,餐厨垃圾的产量呈现出逐年上升的趋势。
据统计,目前我国有酒店、餐馆近400万家,每天产生的餐厨垃圾数量十分惊人。
以北京市为例,全市日产餐厨垃圾已达约2000吨/天,如何处理数量巨大的餐厨垃圾,成为摆在城市管理者面前的巨大难题。
(二)餐厨垃圾的特性1、含水率高,可达80% - 95%2、盐分含量高,部分地区含辣椒,醋酸高3、有机物含量高,主要为蛋白质、纤维素、淀粉、脂肪等4、富含氮、磷、钾、钙及各种微量元素5、存在有病原菌,病原微生物6、易腐烂、变质、发臭、滋生蚊蝇(三)餐厨垃圾的危害目前城市餐饮企业产生的餐厨垃圾多被养殖户收集,作为养殖饲料直接使用,未经过任何消毒处理的餐厨垃圾通过饲养的牲畜重新进入食物链,不但容易引起牲畜感染病毒,还可能会造成肝炎等疾病在人群中的传播;同时餐厨垃圾中含有大量的重金属物质以及苯类化合物等,会大量的积累在牲畜的肾脏等部位无法排出,并经过食物链最终停留在人体内,造成免疫力下降,提高癌症的发病率。
由于中国饮食文化丰富,在餐厨垃圾中还有大量的未食用油脂。
近些年来,各地均出现不法分子非法收购地沟油经再提炼后销往市场的事件。
地沟油最为中国餐厨垃圾重要的成分之一,含有黄曲霉素、笨等有毒物质,长期食用会提高肿瘤和癌症的发病率。
而目前全国均存在的地下地沟油市场已经严重影响到了人民的食品安全虽然餐厨垃圾对社会和人民生活已经产生了较大额危害,但因其富含有机物也可作为潜在的能源供应体。
通过恰当的处理方法,可以释放出蕴藏在餐厨垃圾中的能量,转化为电能、热能,作为常规能源的有效补充。
在当前我国能源供应日趋紧张的时期,寻求新能源迫在眉睫,利用餐厨垃圾通过成熟工艺技术获取能源不失为合理的解决方式。
二、餐厨垃圾厌氧处理餐厨垃圾的处理包含有三方面内容:餐厨垃圾的收集运输;餐厨垃圾的减量化、资源化处理;处理后产物的利用。
(一)餐厨垃圾的收运目前国内已有部分城市颁布实施了餐厨废弃物管理条例,对餐厨垃圾的收运做出了具体的规定。
餐厨垃圾收运系统由垃圾收集装置、垃圾运输装置及其维修车间等设施组成,主要负责宾馆、食堂及餐饮企业餐厨垃圾的收集和运输。
餐厨垃圾产生后,由宾馆、食堂等产生单位将其收入标准收集桶内,在环卫部门规定的时间内放置于指定的转运点,再由环卫部门或政府指定的垃圾清运企业定时收运。
运输车辆采用密闭式运输车,车上设有挂桶机构,将垃圾标准桶提升至车厢顶部,再通过翻料机构将垃圾倒入车厢内,运输过程中车厢密闭。
垃圾被运至处理厂卸料平台之后,密封后盖打开,推料机构将餐厨垃圾推出,进入接料系统进行后续处理。
车上所有操作为液压自动控制,可分别在驾驶室和车旁操作。
为了对运输车辆及设备进行日常维护和修理,可在垃圾处理厂内设置了小型维修车间,车间内配置有相应的车辆维护设备,可在车间内对车辆进行一般维护、轮胎加气和修理,大修则在厂外协作。
收运流程为:宾馆、食堂、餐厅标准桶——收集点——运输车——处理厂计量——卸料平台卸料——车辆清洗——再次收运。
餐厨垃圾的收运清理过程须保证运输器具的密封性,清洁性,收运的及时性,以及收运单位的经济性。
(二)餐厨垃圾厌氧处理技术餐厨垃圾成分复杂,含水量高,且易腐烂变质,其在运输与处理的过程中不仅滋生蚊虫,而且污染水体和大气。
近几年,北京、上海等城市餐厨垃圾日产量达近2000t ,给市政、环卫部门带来了巨大的压力。
由此引出的潲水猪与地沟油事件,危害市民健康的同时也造成了资源的浪费。
如果能很好地处理餐厨垃圾,将之作为城市资源的来源之一,变废为宝,必将带来良好的经济效益和社会效益。
餐厨垃圾含有厌氧微生物所需的各种均衡营养,利用厌氧发酵法将其资源化是一种较为合适的处理法。
以北京时代桃园环境科技有限公司为代表厌氧发酵法处理餐厨垃圾产沼气的技术有了新的提高。
1、时代桃源与Schwarting采用的工艺为连续式、中温、湿法、两相厌氧发酵工艺,与其他厌氧发酵工艺相比,该工艺有如下特点:2、下页为工艺流程图:3、预处理工艺餐厨垃圾经收运车辆运输后到达处理场,处理过程的开端是物料接收池。
垃圾被直接倾倒入接收池内,经过螺旋输送器运送至粉碎分拣装置,餐厨垃圾中带有的包装袋在输送过程可以被撕裂,实现破袋。
同时,颗粒很大,材质较软的垃圾也可被碾碎,实现初步粉碎。
垃圾经过运输设备传送至粉碎分拣阶段。
粉碎分拣阶段主要是实现餐厨垃圾中轻物质的分离、杂质的去除、垃圾颗粒的减小。
时代桃源公司引进德国先进设备组合:破碎分拣制浆机,可在同一工序过程中同时实现以上这三个目的,能够极大地提高处理效率,优化处理结果,降低运行成本。
经过粉碎分拣的物料进入缓冲罐,缓冲罐起到物料临时存储器的功能,缓冲罐内安装有搅拌装置,不会形成罐内沉淀。
缓冲罐后物料进入除砂系统中,除去浆液中的重物质。
重物质会磨损设备及输送管道,长时间运行时会在罐体内堆积,不利于安全,因此本工艺设计除砂系统,引进欧洲先进设备,高效除砂。
4、水解酸化工艺厌氧反应罐内酸化是厌氧发酵工艺中比较常见的问题,多发生在单相工艺中。
严重时甚至可使厌氧发酵系统停滞,无法继续进行下去,不得不停罐、清罐、重新培养甲烷菌类,整个餐厨垃圾处理厂需要花费数月时间才能够使厌氧发酵系统恢复正常运行。
采用两相工艺就从根本上解决了这一问题。
水解与产气阶段分别独立的进行,相互不会直接影响,甲烷菌的理想生活环境条件能够得到最大程度上的保证,从而保证了厌氧发酵系统的稳定运行。
作为相当成熟的工艺技术,两相厌氧发酵工艺在欧洲众多有机垃圾厌氧降解工程中得到应用。
由于实现了不同降解过程的独立进行,厌氧过程的稳定性得到了保证,大大提高的整体的厌氧降解效果,同时也提高了餐厨垃圾处理厂的处理效率。
5、氧化工艺厌氧过程是整个餐厨垃圾厌氧发酵的核心过程,从技术角度讲,是否能够控制好产气过程,将会决定项目是否能够长期可靠的运行并获得良好的经济收益。
本工艺采用带有中央搅拌器的完全混合式发酵罐,具有效率高、稳定性强、产气效果好、使用寿命长等特点。
垃圾中有机物的降解率可达88%,而通常厌氧发酵中有机物的降解率只有65% - 75% 。
发酵罐体积为有机物降解率的提高意味着单位重量垃圾经过过发酵后沼气产量的提高,本工艺中每吨餐厨垃圾可产沼气122.16m3,目前年国内投入运行的餐厨垃圾厌氧处理厂每吨垃圾的沼气产量仅为86.4m3。
本工艺在产气能力是该项目的1.5倍。
与传统的倾斜式搅拌器相比,中央搅拌器具有系列优点:1)物料在发酵罐内的分布更加均匀2)发酵罐内温度、pH值的分布更加均匀3)避免发酵罐内出现沉淀4)搅拌死角更小5)维修更换方便快捷6)能耗较低此外,本工艺独创性地采用了再发酵技术。
即在发酵罐后单独设立再发酵罐。
经过发酵后的物质进入再发酵罐中再次降解,最大限度的提高垃圾原料中有机物质的降解率,从而提高沼气的产量,增加发电量,获取更多的经济利益。
6、沼气发电工艺沼气发电业务是时代桃源固有业务,经验丰富。
特别是在沼气净化上拥有较强的技术实力,能够根据沼气品质采用不同工艺对气体进行净化处理。
为了确保沼气能够被发电机组使用,同时对环境不会产生危害,应对沼气进行净化处理。
具体工艺如下:7、发酵后沼液,沼渣处理利用过程除沼气外再发酵罐中还有大量固液混合的发酵后产物排放出来,这部分发酵后产物经过离心脱水机脱水后分离成为沼液与沼渣。
采用离心分离脱水方式,脱水后形成沼液与沼渣。
沼液的含水量约为98%-99%,沼渣的含水量不高于75%。
根据不同的工艺设计要求,可对沼液沼渣进行不同的处理。
沼液进入到发酵后沼液储池,经过沉淀后的上清液可作为过程水循环使用,用来稀释垃圾原料或调节水解过程的酸碱值。
沼液沼渣中含有大量的氮、磷、钾等微量元素,可以广泛的应用于市政园林的施肥灌溉使用,从而实现垃圾的循环处理,同时也将为市政园林的维护节约大量资金,间接地产生良好的经济效益。
沼渣经过固化处理后还可作为固态有机肥料使用。
根据其组成成分,达到农用肥料使用标准的可直接制成肥料出售。
固态肥料可广泛应用于林业、市政园林、沙化土壤改良、重金属污染土壤治理后恢复等多个领域。
如果沼液不作回流循环使用,可排入市政污水处理厂处理或单独设污水处理设施按照相关法规要求对沼液进行处理,达标后排放。
8、废弃油脂处理再利用过程废弃油脂主要是指餐饮企业,食堂废弃物中的油脂部分,使用过的食用油以及餐厨垃圾中含有的油脂部分。
这其中前面两种就是人们常说的“地沟油”的主要来源。
不法商贩通过各种手段将这些废弃的油脂回收,加工炼制成为廉价食用油,重新流入市场回到人们的餐桌上,进入人体危害人们的身体健康。
在处理餐厨垃圾的同时应考虑到“地沟油”的危害性,设计废弃油脂的处理再利用工艺,将分离出来的餐厨垃圾中的油脂与“地沟油”共同处理。
油脂类物质是高级脂肪酸甘油酯,通过化学酯交换反应或生物酶合成反应可将油脂转化为生物柴油。
生物柴油是清洁可再生能源,具有硫含量低,燃烧后含硫废气排放少,燃烧性好,安全性好等优点,可作为锅炉,涡轮机,柴油机等的燃料使用。
这也是餐厨垃圾处理厂的收益来源之一。
油脂在餐厨垃圾中主要存在于液相与固相之中。
液相中含有的油脂经过油水分离后即可得到品质较好的油脂,进而作为原料生产生物柴油或其他化工产品。
固相中的油脂必须先在高温下转化为液态,然后再通过油水分离得到油脂。
三、时代桃源厌氧发酵的产品体系(一)接收输送系统:见图1功能:接收和输送物料核心设备介绍:接料抖1、卸料口带有电动顶盖及除臭吸气口2、三条垂直无轴螺旋和一条横向无轴螺旋挤压进3、提升螺旋底部设油水沥孔图1图2(二)油脂分离系统:见图21多级分油过程,提高分油效率;2.采用气浮方式,分出更多油脂;3.对物料进行加热,利于油脂提取;4.使用离心分油,确保油脂提取率。
(三)破碎分选制浆系统:见图3系统功能:杂质分离,破碎制浆核心设备:破碎分选制浆一体机1、对物料进行破碎制浆2、将轻物质分离排出3、不易破碎的金属等重物质排出4、将物料破碎至8-10mm,制浆匀浆罐5、将前端间歇工作的处理单元和后端连续工作的处理单元进行匹配图3(四)除砂系统:见图4系统功能:处理罐内如金属、砂石等较重物质,防止积砂核心设备:除砂装置1、将破碎后的重物质从原料中分离出来2、最大可分离TS<16%的物料中的重物质图4(五)厌氧发酵系统:见图5系统功能:有机物降解,产沼气核心设备:水解酸化罐1、有机物快速水解成为有机酸,为产甲烷阶段积累大量可消化物质厌氧发酵罐2、对水解后的原料进行厌氧发酵3、中上部进料,底部中间出料4、设特殊内部组件,十年不清罐5、物料TS含量可高达16%图5(六)中央搅拌器:见图61、发酵罐内物料,温度,酸碱度均匀分布2、设低功率、可抽取式中央搅拌器3、维修简单,更换快捷,能耗低图6(七)多功能罐:见图71、暂存发酵后产物2、利用余热继续厌氧发酵,有机物降解率及产沼量提高10-15%3、具有脱硫功能,减低沼气中的H2S含量2500ppm <300ppm图7(八)沼气处理利用系统:见图8系统功能:沼气净化再利用核心设备:沼气火炬:将多余的沼气焚烧处理,确保厂区安全沼气预处理:对沼气进行脱硫、脱水、稳压、去除杂质能处理,保证发电或燃烧的来气品质:1、生物脱硫:硫化氢去除率可达99%,可处理最大浓度高达30,000ppm2、紧凑的立式塔体设计,节省占地面积图8(九)沼液沼渣处理系统:见图9系统功能:沼液沼渣分离后再利用核心设备:脱水机1、将发酵后的产物进行固液分离,方便后期的处理和利用。