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摘要:餐厨垃圾中富含大量的营养,是重要的可再生资源,有着很强的回收和使用的价值。然而因为在当前,餐厨垃圾处理并没有得到充分的重视,并且处理方式不正确,导致餐厨垃圾成为影响食品安全和生态发展的重要因素。因此,要加强餐厨垃圾的有效处理和资源化配置,在一定程度上可以缓解我国物资和能源缺乏的问题。
关键词:餐厨垃圾;厌氧处理;技术;建议
一般来说,餐厨垃圾固体常常有20%的含固率,并且脱水性能差,热值大约是2100-3100kj/kg,如果和生活垃圾一同进行焚烧,难以符合焚烧发电的需要热值5000kj/kg。本文分析了餐厨垃圾厌氧处理技术现状,并对未来的发展趋势进行了预测和探讨。
一、餐厨垃圾的特征及处理方法
1.餐厨垃圾的特征
(1)生物质含量较高
在我国,研究和调查大量的餐厨垃圾发现,其中的生物质含量平均值基本处于16%到22%之间,在李荣平等人的研究中,分析了北京某高校食堂中的餐厨垃圾发现,碳水化合物占到40%导60%,并且蛋白质的含量是15%到17%,脂类含量大约是6%到24%。因此可知,餐厨垃圾具有很强的可降解能力,具有很高的重复使用价值。
(2)含水量高、杂质成分高
餐厨垃圾没有有效的源头管理,导致其中包含了很多的杂质。同时,餐厨垃圾中的含水量也很高通常为75%到93%。在运输中十分容易酸败腐烂,出现恶臭,这就导致运输困难,同时厌氧处理的范围小,这就使得处理难度大大提高。
(3)脂类及盐类物质含量较高
餐厨垃圾包含很多油脂类物质,比如脂肪酸甘油酯和油酸甘油酯,同时也有很多氯化钠和Ca2+等无机盐,严重影响了产品品质。沼气发电能够获得的利润低,国家补贴少,而将其制作成生物柴油能够获得更多的利润,因此更多的人选择分离油脂之后获得生物柴油,很少应用到沼气生产中。
2.餐厨垃圾的危害
在全球,每个城市每年大约产出500亿吨生活垃圾,餐厨垃圾大约占到10到20%。餐厨垃圾产生的危害主要有四个方面:(1)大气污染,餐厨垃圾中包含很多的有机物,在短时间中会腐化并伴随恶臭,释放大量温室气体。(2)危害人体健康。餐厨垃圾中包含了大量的致病微生物,而其中很多都用于农场的畜禽养殖,这些微生物中包含猪瘟病菌和肝炎病菌等等,这就可能通过禽畜产生交叉感染,导致人类疾病的传播。(3)影响环境卫生。餐厨垃圾很快就会腐烂变质,产生大量蚊虫和细菌,对市容市貌有严重的影响。如果没有经过处理将餐厨垃圾直接排到城市下水道中,就会不断积累高油脂,导致油脂在地下管道中聚集,堵塞排水系统,遇到大雨洪涝就会严重上溢。(4)污染水体。在运输和存储餐厨垃圾的过程中,如果不处理渗透液,就会直接汇到地表径流中,流到地下水中,导致水体污染。根据研究可知,餐厨垃圾渗透液COD浓度大于100000mg/L,在2000年出现的太湖蓝藻问题也是因为餐厨垃圾渗透液污染造成的。
二、餐厨垃圾处理的方式
1.物理破碎法
物理破碎法就是在集中的位置破碎和粉碎处理垃圾,然后使用水力冲刷,并把其排到城市市政下水管网中,和污水混合进行集中处理。该方法主要应用在北方的很多城市中,该方式十分经济,并且占地面积少,但是可能造成二次污染,堵塞管道。
2.焚烧法
在特制焚烧炉中焚烧餐厨垃圾,并且加热到1000℃以上,保证彻底氧化其有机成分,把固体减量50%到80%,在东莞和杭州等等二线城市都得到了广泛的应用。这种做法能够减少量化,并且实现无害化,但是需要助燃剂,降低了经济性,需要很强的工艺要求,并且可能产生有毒气体。
3.卫生填埋法
该方式是将垃圾埋到地下,斌企鹅使用不同的微生物实现降解。为了防止造成水源和土壤的污染,应用该方式必须要构建收集和处理系统。使用这种方式成本低并且适用于不同的垃圾,但是会给地下水造成威胁,资源回收率不足。
4.好氧堆肥法
使用高温好氧处理技术最多的城市就是上海市。这种技术操作比较简单,同时成本比较低,但是必须要筛选有机质,保证好氧环境并去除油脂,也会导致恶臭性气味的产生,难以提高经济效益。
5.饲料加工法
在西宁等地区使用这种方式最多,主要是使用添加剂等等工艺流程,首先把餐厨垃圾做成动物饲料,操作比较简单并且投资少,但是必须要筛选有机质,同时也可能导致疾病传染,必须要补充添加剂。
6.厌氧发酵产沼气
厌氧发酵技术主要是将餐厨垃圾发酵成为沼气,在背景使用的最多。这种方式的优势就是清洁高效,能够促进生物质的回收和再利用,生成的沼气也是清洁的能源,沼液和沼渣则可以用作是农田肥料,该方式的自动化程度高,但是需要大量的成本投入,需要分选和油水分离原料。
比较这六种方式,只有厌氧发酵技术才不会的熬制二次污染的产生,同时能够实现对生物质能源的高效利用,实现无害化处理,因此也被广泛地应用在实践中。
三、我国餐厨垃圾厌氧处理的技术和现状
在我国,餐厨垃圾处理按照不同的核心处理技术可以分成“四大模式”,分别是“北京模式”的厌氧消化技术、“西宁模式”的饲料化技术、“上海模式”的动态好氧消化技术以及“宁波模式”。
1.厌氧消化处理技术
厌氧消化也就是沼气发酵,主要是在一定的温度和水分条件下,有机物质和微生物在不断的分解代谢中生成甲烷和二氧化碳等的过程。该过程是复杂的生物和化学反应,主要包含三个阶段:水解发酵阶段→产酸阶段→产甲烷阶段。
在最近几年中,使用厌氧发酵技术来进行餐厨垃圾的处理始终是国内的研究重点,并且将发酵划分成为批式发酵和序批式发酵以及连续发酵的模式。批式发酵十分容易操作并且流程简单,有着很强的有机物去除能力,因此,研究批式发酵的更多。然而因为其发酵时间长,同时发酵罐的处理能力差,在现实中,餐厨垃圾的排放量增加,大量处理则必须要有很强的厌氧发酵罐处理能力,因此,序批式发酵是当前的厌氧发酵研究重点。
2.湿法厌氧消化处理技术
根据原料内干物质的含量,可以将沼气发酵划分成湿式发酵(TS小于20%)以及干式发酵(TS大于20%)两种方式,在我国使用最多的是前者,而德国等等欧洲国家使用后者居多。
餐厨垃圾中有着很高的含水量,并且有机干物质比较少,使用湿式发酵最为合适,干式发酵模式不推荐。图1是湿式厌氧消化工艺处理餐厨垃圾处理模式。
图1湿式厌氧消化处理工艺流程图
该工艺优势就是有机负荷承载能力比较高,同时能够回收生物质能,可以实现无害化垃圾处理,促进资源化。且劣势是工程建设需要大量的投资,并且工艺十分复杂,生成大量的沼液和沼渣量,增加了运营成本。
3.智能化厌氧发酵处理技术
在最近几年的沼气工程中,计算机和互联网技术得到了广泛的应用。在电脑软件上安装探头等等设备,能够对沼气发酵进行智能的检测,实现自动化监督和控制。在当前,我国的大部分大中型沼气工程都使用了智能化控制的技术,取得了良好的管理效果。
例如在泰安餐厨垃圾资源化项目中,主要是靠近泰安市垃圾处理场。在项目中使用CSTR厌氧发酵工艺,每日可以处理200t的餐厨垃圾废物,并且实现了日产沼气15000m3。在该项目中,主要的核心技术为:原料预处理+油水分离+CSTR中温厌氧发酵工艺。实现了大于95%的有机质收集率和去除杂质率,并且在自动进料以及诊断和自调整中,都实现了智能化的管理模式。在该项目中,使用了物联网和智能化平台等等不同的技术,也是在餐厨垃圾处理中应用“互联网+”的典型。
四、结 论
综上所述,餐厨垃圾厌氧处理技术的应用能够促进减量化和无害化,同时提高资源的使用效率。在实际生活中,要做好餐厨垃圾分类和收集,加强对餐厨垃圾的分类和管理,这也是做好餐厨垃圾资源化处理的有效方式。
参考文献
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