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预处理技术工艺原理和处理技术现状问题

2020-09-15 15:18:19
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  一、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机,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设备预处理步骤,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,将无机质和进行分离,以利于后续生物技术处理。

  二、餐厨垃圾处理技术现状及存在的问题

  1、破碎处理

  破碎处理是指餐厨垃圾在产生点就地破碎处理后,排入城市污水管网至污水处理厂集中处理。该技术具有技术简单等优点,然而在我国推广应用受到一定限制,其主要原因是:①该技术仅适用于处理少量分散的餐厨垃圾,不适用于餐厨垃圾的规模化处理;②该技术会增大城市污水处理厂的处理负荷,而我国污水厂管网建设尚处于发展完善阶段,污水收集率仍有待提高,因而,限制了该技术及餐饮垃圾处理机的发展和应用;③将餐厨垃圾排入下水道,会造成巨大的资源浪费。

  2、饲料化处理

  我国对饲料的需求量较大,用餐厨垃圾制作饲料是一种颇具潜力的餐厨垃圾处理方法。用餐厨垃圾作原料供应量大、利润大、有较强的市场竞争力。但是随着范围内口蹄疫、SARS、疯牛病、禽流感等人畜共患疾病的蔓延,已经出台加严厉的法规措施,禁止将餐厨垃圾作为动物饲料。

  3、餐厨士众圾焚烧处理

  餐厨垃圾有机物含量丰富,可作为焚烧发电的燃料。但是由于其含水率高,会导致焚烧炉内燃烧不充分、不均匀。且烟气中存在很多未燃尽物质,在300~500℃遇到适量的金属便会生成二恶英,可见将餐厨垃圾直接焚烧处理,会存在产生二恶英的潜在风险。

  4、卫生填埋

  餐厨垃圾卫生填埋处理不仅浪费大量可回收资源,也存在许多安全隐患。因此,正在逐渐降低和禁止餐厨垃圾进入填埋场的比例。1999年,欧盟批准的新填埋标准要求其成员国在未来5年内将进入到填埋场的可生物降解垃圾量降低到1995年的75%,而且较终进入填埋场的垃圾的有机物含量控制在5%以内。可见,随着餐厨垃圾处理技术的进步,餐厨垃圾卫生填埋技术处理将逐步退出历史舞台。

  5、好氧堆肥

  堆肥化处理是指依靠自然界的放线菌、细菌、真菌等微生物,促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖质生化转化的生物化学过程,通常将堆肥化产品用作肥料以满足农林业方面的需要。餐厨垃圾在好氧生物堆肥工艺下的条件优化,高温条件下(55~65℃)可以达到良好减量率,得到了高温运行的良好参数,工艺处理负荷为0.10kg/(kg·d)。厨余垃圾和泔脚对堆肥化处理的影响,在相同控制条件下,泔脚堆肥系统初始水溶性高,高温持续时间长,氮素损失低,CO2释放率高,堆肥pH较低,但所需时间偏长;餐厨垃圾含水率高、黏度大、分散性差而不利于好氧通风,因此需要加入大量的蓬松调理剂。而且餐厨垃圾中油脂和盐分不利于微生物的生长,影响好氧堆肥产品的质量。此外,餐厨垃圾含较多蛋自质容易产生恶臭,由此产生的臭气处理费用较高。因此,采用好氧堆肥技术将餐厨垃圾制成有机肥还需要进一步的改进和完善。

  6、厌氧消化制取沼气及高质星有机肥

  利用厌氧消化处理餐厨垃圾有许多的优点:①当有机物C/N为20~30时,较适合进行厌氧消化,而餐厨垃圾C/N为10~25,因此,餐厨垃圾非常适合厌氧消化;②厌氧消化系统一般可以处理含固率为10%~25%的有机废物,而餐厨垃圾含固率为15%~20%,因此,消化前不需加水或脱水,前处理得到了简化,节约能耗;③在厌氧消化过程中,无须供氧,且能产生大量沼气以及可制成有机肥沼渣;④厌氧消化周期短、占地少;⑤厌氧消化采用密封厨余垃圾处理装置,对环境造成的二次污染相对较小。因此,在当前及今后一段时间内,餐厨垃圾厌氧消化处理技术是主要的发展趋势。但不管从技术还是管理层面分析,该技术在我国还处于起步阶段,亟待进一步的深入研究。

  7、其他餐厨垃圾资源化处理技术

  利用餐厨垃圾生物发酵制氢,能耗低,反应条件温和,受到广泛的关注。餐厨垃圾乳酸发酵制成的生物降解塑料可望成为通用塑料的替代品。利用蚯蚓分泌多种酶来分解有机物并转化为自身或其他生物可以利用的营养物质的特点可处理餐厨垃圾,但目前国内尚未有成熟的蚯蚓处理技术应用于工程实际。


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