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餐厨垃圾生物处理技术及预处理技术工艺原理

2021-04-18 07:16:38
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  (一)、生物处理技术
  生物处理技术包括通过好氧发酵获得生物质肥料和通过厌氧发酵获得洁净的沼气能源等。好氧生物处理技术又包括好氧堆肥、制备生化腐殖酸、好氧发酵。
  1、好氧堆肥
  好氧堆肥是指在有氧条件下,利用好氧微生物对堆积于地面或者专门发酵装置中的有机质进行生物降解,较终形成稳定的高肥力腐殖质。餐厨垃圾中有机质含量高,营养元素,C/N较低,是微生物的良好营养物质,适于采用堆肥处理,主要包括传统好氧堆肥发酵技术及高温好氧堆肥发酵技术2类。还可在好氧堆肥的基础上投入蚯蚓,利用蚯蚓自身丰富的酶系统,将餐厨垃圾有机质转化为其自身或其他生物易于利用的营养物质,加速堆肥的稳定化过程。但我国餐厨垃圾的高盐分、高油分问题,在很大程度限制了肥料化利用技术的推广与应用。
  2、制备生化腐殖酸
  通过高温复合微生物和酶转化技术、腐殖化集成装备、转化工艺控制技术集成,筛选自然界生命活力和增殖的高温复合微生物菌种,在厨余垃圾处理机中,对餐厨垃圾等有机垃圾进行高温高速好氧发酵,使各种有机物得到降解和转化为生物腐殖酸肥料。该腐殖酸肥料可以作为有机源土壤调理剂,用于土壤质量提升,起到降低化肥利用率,提高农产品产量和改变农产品品质的作用。该技术优点是转化,有机质利用率高,产品一致性高,可进入工业产品销售通路。该技术为好氧技术的主流代表工艺,已在北京、广州、成都、乌鲁木齐等城市成功应用,但该工艺的液相进入污水处理系统会造成污水负荷增大及液相中有机质的浪费。
  3、厌氧发酵
  餐厨垃圾的厌氧发酵是指在无氧条件下,利用兼性微生物及厌氧微生物的代谢作用将复杂有机物分解为小分子有机物及无机物,在此过程中可产生甲烷和氢气等能源物质,此外,利用厌氧发酵可获得各种有机酸和醇类,如乙醇、乙酸、丁酸、葡萄糖糖化酶、乳酸等,从而实现对餐厨垃圾的减容减量及资源化利用。厌氧工艺产生的沼气可转化为电能与燃气,厌氧消化罐中产出的沼渣可以进行二次发酵制肥处理。通常厌氧发酵产生的沼气中甲烷含量为60%~75%,据杭州市餐厨垃圾一期处理工程经验,处理能力为200t/d时,沼气产量可达13000m³/d,当沼气中的甲烷浓度为60%时,可产生电能约为26000kW·h/d,油脂回收率可达88%。厌氧发酵后产生的沼气还可以经过净化、加压后进入燃气管网,供给居民日常生活使用。
  餐厨垃圾高油脂、高盐分也会导致过度酸化及菌体生长,不利于持续而稳定地降解餐厨垃圾。
  此外,厌氧消化产生的沼渣处理仍是一大难题,通常需干化处理后填埋,或堆肥后制成有机肥。
  因此,寻找适合我国餐厨垃圾组分与特点的厌氧处理工艺,并保证厌氧消化系统的运行稳定,降低运行管理难度及费用是当前亟待解决的关键技术问题。
  (二)、餐厨垃圾预处理技术工艺原理
  目前,国内餐厨垃圾主要以生物技术处理为主,在生物技术厌氧消化过程中,发酵底物的理化性质对发酵效率、发酵时间、产沼气质量等有较大的影响。而餐厨垃圾含有一定量的杂质,为了满足后续生物技术处理工艺的生产要求,应根据餐厨垃圾成分对其进行预处理去除杂质。现有预处理技术主要有预分选和生化预处理等措施。
  垃圾的分选是指根据物质的密度、粒度、磁性、弹性、光电性、摩擦性以及表面润湿性的差异,采用相应的手段将其分离的过程。针对餐饮垃圾和厨余垃圾进行预分选,其目的是将餐厨垃圾中的塑料袋、木块、玻璃和金属等不可降解物或对后续处理工艺产生不良影响的物质预先分离出来。
  1、破袋
  破袋的主要作用是将袋装的厨余垃圾破碎,使垃圾散落出来,便于后续的分选处理,同时对尺寸较大的餐厨垃圾进行破碎。其具体工作过程是:垃圾由带式输送机输送进入破袋筛分机内,在旋转筛筒刮板和螺旋刮板差动转动下对物料进行剪切,同样在刮板作用下对塑料、编织袋等软性物料进行撕裂。
  2、人工分选
  人工分选是利用人力把尺寸较大的皮革、织物和无机废物从垃圾中挑选出来,以防止进入后续餐饮垃圾处理装置,造成堵塞、缠绕现象的发生。人工分选的位置一般集中在垃圾输送带两旁,可对一些无需进一步加工即可回用的物品进行直接回收,同时还可消除可能对后续处理系统产生事故的固体废物。对于餐厨垃圾来说,需要人工分选出来的物品主要是塑料瓶、酒瓶、易拉罐、抹布等易与塑料袋分离的物品。
  3、滚筒筛分
  滚筒筛是利用作回转运动的筒形筛体将固体废物按粒度进行分级,其筛面一般为编织网或打孔薄板,工作时筒形筛体倾斜安装。进入滚筒筛内的固体废物随筛体的转动作螺旋状的翻动,且向出料口方向移动,在重力作用下,粒度小于筛孔的固体废物透过筛孔而被筛下,大于筛孔的固体废物则在筛体底端排出。滚筒筛能将砂石等粘附在瓜果皮壳、塑料和包装物中的细小杂质去除。
  4、弹跳分选
  弹跳分选是根据垃圾中各组分摩擦和碰撞系数的差异,在斜面上运动或与斜面碰撞弹跳时产生不同的运动速度和弹跳轨迹而实现组分分离的一种处理方法。弹跳分选机主要是利用垃圾的粒径大小与密度差别对垃圾进行分选处理,通过调整筛板倾斜角度、孔径以及主轴的转速以适应不同成分的物料分选。可将生活垃圾分为筛上轻质物、筛上重质物和筛下物3个部分。
  5、风力分选
  风力分选是以空气为分选介质的一种垃圾分选方式,其作用是将轻物料从较重物料中分离出来。风选的原理是气流将较轻的物料向上带走或从水平方向带向较远的地方,而重物料则由于上升气流不能支承而沉降,或由于惯性在水平方向抛出较近的距离。由于气流的作用,风力分选容易带走物料表面的水分,有利于物料烘干。
  6、红外分选
  在餐厨垃圾分离出的硬质无机物中含有一定数量的碎玻璃,可通过红外鉴别分选的工艺回收。该工艺技术是一种利用物质表面光反射特性的不同而分离物料的方法。在红外分选机内,扫描系统对每块进入的物料进行鉴别,并通过分配器将玻璃分出。
  7、破碎
  物理破碎作为厨余垃圾处理机预处理步骤,目的是减小餐厨垃圾的粒径,方便后续处理。餐厨垃圾破碎的粒径可根据后续处理工艺的不同有所不同,如采用湿法厌氧消化,则需将餐厨垃圾破碎至较小粒径,以利于提高物料的流动性。如采用干式厌氧工艺或者好氧生物处理工艺,则无需将餐厨垃圾破碎至太小粒径,以节省运行费用。
  预分选主要以物理分离为主,分选的物料只有在形状、大小、质量等方面的改变,没有组分、成分等方面的改变,其作用在于将后续处理工序需要处理的物料分离出来,并将此物料的大小粒径等进行预处理,从而达到后续运输和处理的要求。在进行预分选的基础上,可采用湿热处理、干热处理等生化预处理技术,将无机质和有机质进行分离,以利于后续生物技术处理。

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