浅析餐厨垃圾的处理方式及厌氧发酵产甲烷性能
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餐厨垃圾处置方式及其碳排放分析餐厨垃圾处置方式及其碳排放分析一、引言餐厨垃圾是指餐厅、家庭和其他饮食服务场所产生的厨余废弃物,包括食物残渣、糖果包装、植物纤维等。
这些垃圾的产生量庞大,如果不正确处理,会对环境造成严重的污染。
同时,垃圾处理过程中产生的二氧化碳(CO2)排放也是一个值得关注的重要问题。
本文将探讨餐厨垃圾的处置方式及其对碳排放的影响。
二、餐厨垃圾处置方式1. 垃圾填埋垃圾填埋是目前餐厨垃圾处置的一种常见方式。
这种方法的原理是将垃圾倒在一个土坑中,并用土壤覆盖。
填埋过程中会有一些有机物发酵产生沼气,其中包括大约50%的甲烷(CH4),这是一种温室气体,对全球变暖起到了重要作用。
2. 储存与堆肥堆肥是一种将有机垃圾分解成肥料的方式。
餐厨垃圾通常通过与其他有机废物混合,放置在适当的环境下进行堆肥处理。
堆肥过程中会产生一定量的二氧化碳和甲烷,但相对于填埋来说,排放量较低。
3. 厌氧消化(AD)过程厌氧消化是一种将餐厨垃圾沉浸在无氧条件下进行分解的过程。
这个过程会产生大量的甲烷气体,但其在产生的同时可以被捕获和利用作为能源源。
相比于填埋,在AD过程中产生的二氧化碳排放较少。
三、碳排放分析1. 填埋的碳排放填埋餐厨垃圾时产生的沼气中含有大量甲烷,这是一种温室气体,其温室效应是二氧化碳的约25倍。
填埋餐厨垃圾产生的碳排放量很高,对全球变暖起到了重要作用。
2. 堆肥的碳排放堆肥过程中会产生一定量的二氧化碳和甲烷。
尽管堆肥过程中的甲烷排放较低,但由于堆肥产生的二氧化碳量较高,所以其碳排放量较填埋方式稍高。
3. 厌氧消化的碳排放厌氧消化过程中产生的甲烷能被捕获和利用作为能源源,所以其甲烷排放相对较低。
另外,由于厌氧消化过程中产生的二氧化碳能替代化石燃料,所以其碳排放也较低。
四、结论餐厨垃圾的正确处理对于环境的保护和碳排放的减少至关重要。
从碳排放的角度来看,厌氧消化是一种较为可取的餐厨垃圾处理方式,因为它能够同时减少甲烷和二氧化碳的排放,并且将甲烷转化为能源。
餐厨垃圾处理方法
餐厨垃圾是指由食品加工、食堂、餐馆和家庭生产的废弃物。
妥善处理餐厨垃圾是保护环境和人类健康的重要任务。
本文将介绍
一些常见的餐厨垃圾处理方法。
1. 分类回收:将餐厨垃圾与其他种类的垃圾分开收集、分类、
回收利用。
这种方法有助于减少垃圾的体积和危害,提高资源利用
效率。
2. 厌氧发酵:餐厨垃圾可以通过厌氧发酵处理,产生有机肥料
和沼气。
这种方法不仅可以减少垃圾量,还可以利用垃圾中的有机
物质,减少对化石燃料的依赖。
3. 堆肥处理:将餐厨垃圾与其他有机废弃物一起进行堆肥处理。
堆肥过程中,餐厨垃圾中的有机物质会分解为肥料,可以用于植物
的生长。
这种方法对农业生产具有重要意义。
4. 油脂回收:餐厨垃圾中的油脂可以通过回收再利用。
回收油
脂不仅可以减少餐厨垃圾的体积,还可以节约资源,减少环境污染。
5. 生物转化:餐厨垃圾可以通过生物转化技术处理,将有机废弃物转化为有用的产品,例如生物燃料、生物塑料等。
这种方法具有较高的资源回收率和环境友好性。
总之,餐厨垃圾处理方法多种多样,每种方法都有其适用的场景和优势。
我们应当根据具体情况选择合适的方法,从而实现餐厨垃圾的有效处理和资源利用。
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。
厨余垃圾厌氧发酵回收方法厨余垃圾是指我们在日常生活中产生的剩余食物、果皮、菜叶等有机废弃物。
如果不进行妥善处理,厨余垃圾容易导致环境污染和臭味,并且浪费了宝贵的资源。
厌氧发酵是一种将厨余垃圾转化为有机肥料的有效方法。
下面将详细介绍厌氧发酵回收方法。
首先,厌氧发酵需要一个封闭的容器来进行。
这个容器可以是一个大型的垃圾桶或一个专门设计的厌氧发酵桶。
容器底部应该有通风孔和排水孔,以确保适当的通风和水分排出。
其次,厨余垃圾应经过预处理再进行厌氧发酵。
在预处理过程中,我们需要将厨余垃圾进行细碎,以增加垃圾的表面积,便于有机物的分解。
这可以通过使用搅拌机或切碎机来完成。
此外,还可以将垃圾进行筛分,去除其中的大块杂质,如骨头、果核和硬壳。
然后,将细碎的厨余垃圾放入容器中,并覆盖一层菜叶或草坪剪草等碳源。
碳源可以帮助控制垃圾中的氮含量,促进发酵过程。
接下来,将一些厌氧菌添加到垃圾和碳源之间,以促进有机物的分解。
这些厌氧菌可以从市场上买到,也可以通过先前的厌氧发酵生成物中提取。
在发酵过程中,垃圾容器应定期进行搅拌,以增加通氧性和加速分解。
发酵过程中垃圾的温度应保持在适宜的范围内,一般为40-60摄氏度。
可以通过加入保温材料或安装温度控制设备来控制发酵温度。
发酵过程一般需要持续数周到数月不等,具体时间取决于垃圾的种类和环境条件。
在发酵过程中,垃圾中的有机物会逐渐被厌氧菌分解为有机酸、氨气和甲烷等气体。
这些气体可以通过通风孔排出,避免积累在容器中。
发酵结束后,将发酵物放入一个新的容器中,进行后发酵处理。
后发酵可以进一步分解残留的有机物,确保垃圾的彻底分解。
在后发酵过程中,需要定期进行搅拌和通风,以提供充足的氧气。
最后,发酵后的产物可以作为肥料施用到农田或园艺植物中。
这种有机肥料富含营养元素和微生物,可以改善土壤结构,增加土壤肥力,促进植物生长。
总结起来,厌氧发酵是一种有效的厨余垃圾回收方法。
通过合理的预处理、发酵和后发酵处理,可以将厨余垃圾转化为有机肥料,减少环境污染,同时也可以回收利用资源。
餐厨垃圾处理技术方案餐厨垃圾是指在餐饮业中产生的剩余食物、废弃食材以及与食物相关的包装材料等垃圾。
这些垃圾的处理不仅会带来环境问题,还会给人们的生活带来诸多不便。
因此,开发高效、环保的餐厨垃圾处理技术方案是十分重要的。
本文将介绍几种优秀的技术方案,以期为餐饮企业提供参考。
一、生物降解处理技术生物降解处理技术是一种基于生物学原理,通过微生物的活动将有机物分解为可被大自然循环的物质的方法。
在餐厨垃圾处理中,通常使用的是厌氧发酵和好氧堆肥两种技术。
1、厌氧发酵:将餐厨垃圾放入密封的容器中,通过控制温度、湿度和通气条件,使垃圾中的有机物被微生物分解为甲烷和二氧化碳等气体以及液体和固体的有机肥料。
这种方法的优点是处理过程中不会产生异味和噪音,并且产出的沼气可用作能源,具有经济效益。
2、好氧堆肥:将餐厨垃圾与适量的填料混合,通过适宜的通风条件和环境温度,利用细菌和真菌的作用将有机物分解成稳定的有机肥料。
堆肥过程中会产生热量,可以有效杀灭垃圾中的病原微生物和虫卵,减少环境污染风险。
二、生物转化技术生物转化技术是指利用特定的微生物菌种,将餐厨垃圾中的有机物质转化为有用的生物质能源或生物化学品的方法。
1、沼气发酵:通过选择性加热处理餐厨垃圾,在高温和湿化的条件下,有效分离出油脂和蛋白质等可发酵的有机物,然后通过厌氧发酵过程,将其转化为沼气。
这种方法能够实现垃圾资源化利用,同时产出的沼渣可以当作有机肥料利用,具有较高的综合效益。
2、蛋白质发酵:选择性分离餐厨垃圾中的蛋白质,利用特定的微生物菌株将其转化为蛋白质饲料或生物活性肽。
这种方法可以最大程度利用餐厨垃圾中的有机物质,减少资源浪费,并且产出的蛋白质饲料具有高营养价值。
三、物理处理技术物理处理技术是指通过物理手段将餐厨垃圾进行分离、压实、破碎等处理,以减少其体积和改变其物理特性。
1、压实机处理:采用专用的压实机对餐厨垃圾进行压实处理,使其体积变小。
这种方法适用于高密度居住区域中垃圾存储的空间有限的情况,可以减少垃圾的存放频次和运输成本。
浅析餐厨垃圾的厌氧处理一引言随着中国城市经济快速增长,人口不断增加和人们生活水平的不断提高,餐厨垃圾产出量不断增加,成为城市垃圾收集、运输和处理的主要难题。
餐厨垃圾主要指城市中餐厅与厨房产生的易腐、易生物降解的废弃物(主要是残羹剩饭),脱水性能较差,高温易腐,发出难闻的异味。
与其他垃圾相比,具有含水量、有机物含量、油脂含量及盐分含量高,营养元素丰富等特点,具有很大的回收利用价值。
餐厨垃圾处置不当将污染环境、损害居民身体健康且造成巨大的资源浪费。
而餐厨垃圾占城市生活垃圾的30%~60%,因此如何处理餐厨垃圾是我国城市化发展所面临的重要问题。
2.1国内的现状在我国,餐厨垃圾没有固定的处理渠道,也没有专门的处理公司,没有形成专业化,产业化。
当下餐厨垃圾多数被作为饲料喂养家畜。
但是餐厨垃圾并没有经过处理,里面可能含有有害的物质或者垃圾里病菌滋生,影响家畜的健康,如果再流向市场,被人所食用,最终会影响人类的健康。
少量的餐厨垃圾未经处理直接排入下水道,以致出现地沟油提炼食用油,影响人们健康;另外在我国城市生活垃圾几乎没有经过分选,从而餐厨垃圾常同生活垃圾混合进行处理。
而餐厨垃圾极易腐败,散发出恶臭气体,给暂存地点、转运过程中的环境造成很大的影响。
因此实现餐厨垃圾的资源化、减量化、无害化,对中国城市环境有着非常重要的影响。
以下是国内一些城市的处理现状:表2 国内城市餐厨垃圾处理现状日产量t/d管理现状处理现状①饲养猪北京 1 050尚未完成全面化管理②同生活垃圾混合处理③规划建四座处理规模为200 ~400 t/d处理厂杭州 1 000无序化状态①82.5% 喂猪②7.2% 非法制油③9.3% 同生活垃圾混合处理上海 1 000未完成全面化管理①饲养猪②同生活垃圾混合处理③建规模为40 t/d机械化生产线[5]深圳800未完成全面化管理①91.62% 喂猪②同生活垃圾混合处理重庆600无序化管理①喂猪②非法制油③同生活垃圾混合处理④公司回收率小于10%西安500无序化管理①喂猪②非法制油③同生活垃圾混合处理乌鲁木齐400未完成全面化管理①喂猪②同生活垃圾混合处理③建规模为50t/d综合处2.2国外研究现状在国外,许多国家建立了独立的餐厨垃圾管理体系。
餐厨垃圾理化性质及其厌氧发酵产气潜力分析易龙生;饶玲华;王鑫;王浩【摘要】The characteristics (physical components, moisture content (MC), volatile solids (VS), elemental composition, biogas production potential) of kitchen waste from campus were investigated. The results show that kitchen waste with high moisture content and high organic matter content is mainly made up of rice. The elemental composition of the kitchen waste satisfied the requirements of anaerobic digestion. The accumulative biogas yields of the mixture kitchen waste rice, vegetable, meat are 508.3,478.2,433.3 and 206.8 mL/g (in VS calculation), respectively. The biogas yields of mixture kitchen waste are 6.3%, 17.3% and 145.8% higher than that of rice, vegetable and meat, respectively, which probably results from the good complementarity among different components.%以某学校餐厨垃圾为原料,分别从物理组成、含水率、挥发性固体含量以及营养元素等方面对餐厨垃圾的理化性质进行分析,并进一步对餐厨垃圾及其组分进行厌氧发酵产沼气能力研究.研究结果表明,餐厨垃圾以米饭为主,具有高含水率和高有机物含量的特性,且营养组成完全满足厌氧发酵工艺的要求.混合餐厨垃圾、米饭、蔬菜和肉类的沼气产率分别为:508.3,478.2,433.3和206.8 mL/g(按挥发性固体计),混合餐厨垃圾的沼气产率比米饭、蔬菜、肉类分别高6.3%,17.3%和145.8%,各组分间营养物质的良性互补可能是导致混合餐厨垃圾产量更高的原因.【期刊名称】《中南大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2012(043)004【总页数】5页(P1584-1588)【关键词】餐厨垃圾;厌氧发酵;产沼气潜力【作者】易龙生;饶玲华;王鑫;王浩【作者单位】中南大学资源加工与生物工程学院,湖南长沙,410083;中南大学资源加工与生物工程学院,湖南长沙,410083;中南大学资源加工与生物工程学院,湖南长沙,410083;中南大学资源加工与生物工程学院,湖南长沙,410083【正文语种】中文【中图分类】X705餐厨垃圾是人们日常生活及食品加工过程中产生的食品废料,其成分主要为米饭、蔬菜、肉类、骨头等。
第31卷第6期2023年12月环境卫生工程Environmental Sanitation Engineering Vol.31No.6 Dec.2023生物强化促进餐厨垃圾高温厌氧消化产甲烷性能的研究*杜学勋1,史晶晶2,张斯颖2(1.上海老港固废综合开发有限公司,上海200237;2.中国科学院上海高等研究院,上海201210)【摘要】为探究水原脲芽孢杆菌Ureibacillus suwonensis E11的添加量对餐厨垃圾高温(55℃)厌氧消化产甲烷性能的影响,优化生物强化的实验条件,本研究采用5L连续搅拌厌氧反应器,以餐厨垃圾为底物,以长期驯化的高温厌氧污泥为接种物,通过改变微生物添加量(0、5%、10%、15%、20%),对比高温厌氧消化的产甲烷性能,评价强化效果,确定最佳添加剂量,并结合宏基因组数据揭示生物强化的作用机制。
结果表明:与未添加功能微生物的对照组相比,各生物强化组产甲烷量均有明显提高。
最佳的功能微生物添加量为15%,在此条件下,生物强化组(575.14mL/g)比对照组(452.86mL/g)的累积甲烷产量(以VS计)提高27.00%。
生物强化可以在一定程度上提高乙酸的利用效率。
微生物群落结构分析显示生物强化通过提高几种重要水解细菌以及嗜氢产甲烷菌Methanoculleus的相对丰度,来促进餐厨垃圾高温厌氧消化产甲烷。
【关键词】餐厨垃圾;高温厌氧消化;生物强化;宏基因组中图分类号:X799.3文献标识码:A文章编号:1005-8206(2023)06-0046-08DOI:10.19841/ki.hjwsgc.2023.06.008Study on Bioaugmentation to Promote Methanogenic Performance of Thermophilic Anaerobic Digestion of Food Waste DU Xuexun1,SHI Jingjing2,ZHANG Siying2(1.Shanghai Laogang Solid Waste Comprehensive Development Co.Ltd.,Shanghai200237;2.Shanghai Advanced Research Institute,Chinese Academy of Sciences,Shanghai201210)【Abstract】In order to explore the effects of adding Ureibacillus suwonensis E11on the performance of methane production during thermophilic(55℃)anaerobic digestion of food waste,and optimize the experimental conditions for bioaugmentation.A5L continuous stirring anaerobic reactor was used in this study with kitchen waste as substrate long-term acclimated high-temperature anaerobic sludge as inoculum.By changing the microbial addition amount(0,5%,10%,15%,20%),the methanogenic performance of high-temperature anaerobic digestion was compared,the enhancement effect was evaluated,the optimal addition dose was determined,and the mechanism of bioenhancement was revealed by combining metagenomic data.The results showed that compared to the control group without the addition of functional microorganisms,all bioaugmentation groups exhibited a significant increase in methane production.The optimal addition rate of functional microorganisms was15%,and under this condition,the cumulative methane production(measured as VS)in the bioaugmentation group(575.14mL/g)was27.00%higher than that in the control group(452.86mL/g). Bioaugmentation could improve the utilization efficiency of acetic acid to a certain extent.Analysis of the microbial community structure revealed that bioaugmentation promoted the methane production during thermophilic anaerobic digestion of food waste by increasing the relative abundance of several key hydrolytic bacteria and the hydrogenotrophic methanogen Methanoculleus.【Key words】food waste;thermophilic anaerobic digestion;bioaugmentation;metagenome0引言餐厨垃圾是居民在日常饭后所剩余的各类残渣的总称,也是城市生活垃圾的重要组成部分[1]。
餐厨垃圾厌氧消化产甲烷气量分析及研究方向随着经济地快速发展,城市生活垃圾中以餐厨垃圾为主的易腐性与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,引起了社会广泛关注;而另一方面,餐厨垃圾有机质含量高、易生物降解的特性为其能量回收利用提供了极好的条件,因此,餐厨垃圾的减量化、无害化、资源化利用具有广阔的前景。
餐厨垃圾厌氧发酵处理是一种具有可行性资源化处理技术,尤其在当今能源紧缺的形势下,餐厨垃圾厌氧产甲烷是一种可以在不产生二次污染的同时供应能源的环保新技术,而应用厌氧发酵技术生产甲烷既可回收能源又可解决环境污染问题。
一、餐厨垃圾厌氧发酵产甲烷分析厌氧消化工艺流程简单,但多菌群、多层次的厌氧发酵过程构成了一个复杂的系统,内部反应影响因素较多,系统不稳定。
餐厨垃圾等混合底物厌氧产甲烷可行,但影响因素复杂,对反应过程参数不能严格控制,存在转化率低、产气量不高等问题,因此,本文将对提高餐厨垃圾厌氧消化产气量作出分析。
1、使用添加物研究表明,使用合适的添加物可以提高沼气产量。
添加金属阳离子可以促使微生物群体的富集,从而提高微生物的停留时间以及微生物浓度,增加沼气产量。
合适的天然植物添加剂可以刺激微生物的生理活动,提高发酵底物的局部浓度,创造更适合微生物活动的环境,从而提高沼气的产量。
生物添加物可以提高某些特定酶的活性,从而提高沼气产量。
适当的添加甲烷菌载体有利于提高甲烷产量。
2、预处理工艺原料的预处理工艺可以分为机械预处理、化学预处理、生物预处理。
机械预处理和化学预处理主要是可以将复杂有机物转化成易生化降解的小分子有机物,增加比表面积,提高微生物与底物接触的几率,从而能显著提高沼气产量和有机物的降解率以及缩短消化时间。
生物预处理主要为添加高浓度生物菌种,利用微生物来水解底物。
3、消化流出物回流工艺将消化流出物回流入生物反应器可以减少微生物的流失,从而促进底物的充分降解,提高沼气产量。
将水解酸化阶段所产生的消化气引入产甲烷阶段,结果表明,消化器的回流增加了34%的甲烷产量。
浅析餐厨垃圾的处理方式及厌氧发酵产甲烷性能摘要:介绍了餐厨垃圾的特性,综述了餐厨垃圾粉碎直排法、填埋法以及生物处理方法:蚯蚓堆肥、提取生物降解性塑料、固态发酵、生物发酵制氢、好氧堆肥、厌氧发酵等。
针对餐厨垃圾厌氧发酵产甲烷过程,从工艺参数、工艺应用等方面阐述了国内外进展,并对餐厨垃圾厌氧发酵技术的规模化应用提出今后的研究方向。
关键字:餐厨垃圾处理方式厌氧发酵甲烷0 前言餐厨垃圾是指居民生活、食品加工、饮食服务等活动中产生的食物废料,是城市生活垃圾的重要组成部分,仅次于建筑垃圾,是第二大垃圾产生源。
餐厨垃圾具有高含水率、高有机物含量,在高温条件下容易腐烂发臭,孽生蚊蝇、病菌,且不能满足垃圾焚烧发电的发热量要求(5000kJ/kg以上)。
如果将其直接用作动物饲料,容易导致病菌进入人类食物链,对人体健康造成危害。
因此,有关餐厨垃圾的合理利用和处理方式的研究已日益引起重视。
目前餐厨垃圾主要的处理处置方法包括粉碎直排、卫生填埋、高温好氧堆肥、固态发酵、生物处理机、厌氧发酵等,其中利用餐厨垃圾作为厌氧发酵技术的原料,既可以获得清洁能源,又能减少污染物排放,是目前国内外针对大规模餐厨垃圾处理利用的主要方向。
1 餐厨垃圾的处理处置现状1.1 粉碎直排由于厨房空间有限,因此就地减量处理是餐厨垃圾处理的基本立足点。
目前一些国家普遍采用在厨房配置餐厨垃圾处理装置,将粉碎后的餐厨垃圾排人市政下水管网的方法。
但餐厨垃圾粉碎直排容易产生污水和臭气,滋生病菌、蚊蝇和导致疾病传播,油污凝结成块会造成排水管堵塞,降低城市下水道的排水能力,高油脂含量等特性也增加了城市污水处理厂和垃圾填埋场负荷,同时也不可避免地产生二次污染。
1.2填埋由于餐厨垃圾中有机物可生物降解组分含量高,产气速度快且产气量较大、稳定时间短,有利于垃圾填埋场地恢复使用,且操作简便,因此填埋是目前应用比较普遍的处理方法。
但厌氧分解产生的沼气和渗沥液会造成二次污染,减少符合填埋条件的土地面积,同时造成餐厨垃圾营养物质的损失,因此一些国家已禁止未经处理的餐厨垃圾进入填埋场,如韩国于2005年起所有填埋场将不再接收餐厨垃圾。
1.3好氧堆肥堆肥是指在人工控制的条件下,利用微生物作用使有机固体废物稳定化的过程。
堆肥能否成功的关键是微生物菌种的选择,堆肥物料C/N的调节,水分、温度、氧气与酸碱度的适当控制。
餐厨垃圾有机物含量高,C/N较低、营养元素全面,非常适合用作堆肥原料。
餐厨垃圾堆肥的优点是处理方法简单、堆肥产品中能保留较多的氮,可用于农业或制作动物饲料。
缺点是占地大、周期长,堆肥过程中产生的污水和臭气会对周边环境造成二次污染,同时餐厨垃圾的高含量油脂和高含盐量不利于微生物的生长,从而制约了好氧堆肥工艺的处理效果。
因此近年来,大型反应器、强制通风静态垛和条垛堆肥等都受到极大限制,堆肥设备正向小型化、移动化和专用化趋势发展。
1.4厌氧消化厌氧消化是指在缺氧条件下,利用微生物分解作用将有机物转化为二氧化碳和甲烷,大致分为产酸和产甲烷2个阶段。
产酸阶段主要是水解和发酵菌群将复杂的有机物分解为简单的有机物,进而降解为各种有机酸;产甲烷阶段主要是产甲烷菌将部分简单有机物转化为甲烷和二氧化碳。
2餐厨垃圾厌氧发酵技术实用餐厨垃圾厌氧发酵处理是一种具有可行性的资源化处理技术,尤其对能源紧缺的今天而言,餐厨垃圾厌氧产甲烷是一种可以在不产生二次污染的同时供应能源的环保新技术。
而应用厌氧发酵技术工厂化生产甲烷既可回收能源又可解决环境污染问题,受到各国政府的高度重视。
2.1 国外现阶段研究成果目前在国外利用能量作物和生物废料生产沼气工艺已逐渐成熟。
据统计,2007年德国所使用的沼气能量当量占欧盟27国沼气能量当量的36%。
德国主流的沼气工程技术是中温(35~40℃)、高浓度(8%~14%)的液态发酵热电联供技术。
沼气工程发电全部上网,发电机连续运转,余热利用系统完善,综合效率高,只有在工程启动阶段需要外部热量输入,正常运行阶段,发电余热足以提供厌氧发酵系统的增温保温所需的热量。
沼液沼渣均作为肥料施于农田或草地。
例如德国的Pastitz沼气工程是欧洲现代先进废弃物处理技术的示范工程,而德国Bekon公司已经在有机垃圾发酵方面取得成功。
在美国北卡罗来纳州也建有1 座日处理能力达到3~6t的有机垃圾和猪粪便等固体废弃物的高温厌氧发酵工厂。
生产装置容积为40m3,进料TS(总固体浓度)30%,出料TS20%,HRT(水力停留时间)10d,发酵温度55℃。
沼气中甲烷60%左右,二氧化碳40%左右,硫化氢4~14mg/kg,总投资150万美元。
发酵后的物料经固液分离,干泥可用作有机肥料,清液循环回入发酵池。
在英国同样建立了甲烷自动化工厂。
据估计,英国利用人和动物的各种有机废物,通过微生物厌氧发酵所产生的甲烷可以代替整个英国25%的煤气消耗量。
苏格兰已设计出1种小型甲烷发动机,可供村庄、农场或家庭使用。
2.2 国内现阶段研究成果我国人口众多,能源问题是备受关注的突出问题,而厌氧发酵生产沼气既能回收能源又能解决环境污染问题,因此该技术也在国内得到大力的发展。
2009年重庆市为处理大量的餐厨垃圾于开始建设第1个餐厨垃圾厌氧发酵热电联产技术,该项目将餐厨垃圾中油脂加工成生物燃料,其余部分经厌氧消化后产生沼气用于发电,沼渣沼液加工成有机肥。
预计年产生沼气1400万m3,发电3300万kW·h,生产有机肥料1.2万t,减排二氧化碳11.0万t。
3 餐厨垃圾厌氧发酵产甲烷分析研究表明,利用厌氧消化技术处理餐厨垃圾是一种切实可行的方法。
厌氧消化工艺流程简单,但多菌群、多层次的厌氧发酵过程构成了一个复杂的系统,内部反应影响因素较多,系统不稳定。
餐厨垃圾等混合底物厌氧产甲烷可行,但影响因素复杂,对反应过程参数不能严格控制,存在转化率低、产气量不高等问题。
因此,很多学者对提高餐厨垃圾厌氧消化气产量作了研究。
3.1 使用添加物研究表明,使用合适的添加物可以提高沼气产量。
添加金属阳离子可以促使微生物群体的富集,从而提高微生物的停留时间以及微生物浓度,增加沼气产量。
合适的天然植物添加物可以刺激微生物的生理活动,提高发酵底物的局部浓度,创造更适合微生物活动的环境,从而提高沼气的产量。
生物添加物可以提高某些特定酶的活性,从而提高沼气产量。
适当的添加甲烷菌载体利于提高甲烷产量。
3.2预处理工艺原料的预处理工艺可以分为机械预处理、化学预处理、生物预处理。
机械预处理和化学预处理主要是可以将复杂有机物转化成易生化降解的小分子有机物,增加比表面积,提高微生物与底物接触的几率,从而能显著提高沼气产量和有机物的降解率以及缩短消化时间。
生物预处理主要为添加高浓度生物菌种,利用微生物来水解底物。
3.3 消化流出物回流工艺将消化流出物回流入生物反应器可以减少微生物的流失,从而促进底物的充分降解,提高沼气产量。
陈振明等将水解酸化阶段所产生的消化气引入产甲烷阶段,结果表明,消化气的回流增加了34% 的甲烷产量。
3.4 混合物料发酵工艺联合消化通过厌氧消化同时处理 2 种或多种有机废物,利用联合消化,将含碳量较高的底物与高氮的底物混合起来,可在物料间建立起一种良性互补,同时还能减缓氨氮的毒害作用。
在城市垃圾联合处理方面研究得最多的是城市生活垃圾中的有机部分和污水污泥的联合厌氧消化。
4 结语厌氧消化技术是处理厨房垃圾的一个合适的技术,借鉴德国、美国等国外先进的厌氧发酵技术和模式,可以重点做好以下几方面的研究: ①粪污、有机垃圾、污泥联合发酵工艺技术与设备的研发可作为沼气工程技术研发的创新点。
②厌氧发酵设备的研究应作为沼气工程技术研究的一个重要内容。
厌氧发酵设备其中罐内物料加热和混匀均一化技术是沼气工程项目的难点。
③厌氧发酵设备的研究预处理除砂技术与设备的开发是我国养殖场粪污处理沼气工程技术研究的重点。
④高寒地区沼气发电工程能量综合利用技术有待进一步开发。
⑤从沼气中提纯甲烷的技术研究可作为沼气工程技术研究的一个发展方向。
随着我国城市化进程的发展,对餐厨垃圾进行专门收集与综合处理必将成为更多大中型城市的选择。
针对餐厨垃圾处置与利用工程的每一个环节进行精益求精的探索与总结,有利于人们更好地进行餐厨垃圾处理项目建设,以获得更好的经济效益和环境效益。
参考文献:[1]崔亚伟,陈金发.厨余垃圾的资源化现状及前景展望[J].中国资源综合利用,2006,24(10) :31 -32.[2]上海市市容环境卫生管理局.上海市固体废弃物处置发展规划[R].2001.[3]牛冬杰,赵雅萱,刘常青,等.餐厨垃圾厌氧产氢综述[J].环境污染与防治,2007,29(5) :371 -375.[4]王延昌,袁巧霞,谢景欢,等.餐厨垃圾厌氧发酵特性的研究[J].环境工程学报,2009,3(9) :1677 -1682.[5]马磊,王德汉,杨文杰,等.餐厨垃圾高温厌氧消化接种物的驯化研究[J].农业工程学报,2007,23(6) :203 -207.[6]马磊,王德汉,谢锡龙,等.餐厨垃圾的高温厌氧消化处理研究[J].环境工程学报,2009,3(8) :1509 -1512.[7]刘晓英,李秀金,董仁杰,等.北京市餐厨垃圾产生状况及厌氧发酵产气潜力分析[J].可再生能源,2009,27(4) :61 -65.[8]李东,孙永明,袁振宏,等.食物垃圾和废纸联合厌氧消化产甲烷[J].环境科学学报,2009,29(3) :577 -583.[9]幽景元,肖波,杨家宽,等.生活垃圾厌氧发酵条件的正交试验[J].能源工程,2003(2) :28 -30.。