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有机垃圾预处理技术跟城市餐厨垃圾处理方式

2020-11-24 18:41:35
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(一)、预处理技术概述
  虽然厌氧消化能在实现餐厨垃圾无害化处理的同时回收其中的能量,但由于水解速率较慢导致厌氧消化周期长,餐厨垃圾中木质素或高度不溶性有机聚合物含量高时尤为明显。厨余垃圾处理分体机水解速率与餐厨垃圾中有机物种类和含量有关,其他条件相同时,就碳水化合物、蛋白质、脂肪、纤维素、木质素五类物质而言,水解速率依次减小。同类有机物,水解速率与分子量有关,分子量越大水解越困难水解速率越小。对颗粒状有机物而言,其水解速率与颗粒粒径有关,粒径越大,颗粒状有机物的比表面积越小水解越困难,相应地水解速率也就越小。此外餐厨垃圾大量可降解有机物存在于絮体、胶团和细胞内,这些结构的破解较为困难,影响了整体的厌氧消化速率和产气量。
  为加快厌氧消化速率,提高沼气产量,人们通常会对餐厨垃圾进行预处理,常用预处理方法主要分为物理预处理、化学预处理、生物预处理和复合预处理。物理预处理主要通过减小餐厨垃圾的颗粒尺寸、破解絮体、胶团和细胞等结构来增加可溶性、增大餐厨垃圾和微生物或酶的接触面积来加速水解反应。物理预处理方法主要有机械粉碎、超声波、微波、高压、加热、冷冻等方法。研究热预处理(55~160℃)对中温厨余垃圾厌氧发酵降解特性的影响,结果表明热预处理能强化厨余垃圾两相厌氧消化,热预处理温度在90~120℃为佳。
  化学预处理方法主要有酸、碱、臭氧氧化等方法,它主要通过生化反应促进餐厨垃圾水解,如促进多糖的糖普键断裂形成低聚糖、麦芽糖和单酪。生物预处理包括淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、脂肪酶等预处理方式。
  对餐厨垃圾进行预处理往往意味着额外的工艺,需要额外的设备、试剂或者能量。工程应用中往往要考虑预处理的经济收益,对一些耗能高的预处理方式如高压和加热等,厌氧消化所获得的额外能源还不足以补偿预处理所消耗的能量,因而限制了其实际应用。总体而言,能耗低、成本小、绿色环保、作用效果好是餐厨垃圾预处理方法的发展方向。
  (二)、我国城市餐厨垃圾的主要处理方式
  餐厨垃圾的处置技术有很多,不同的处理技术对环境、安全和社会成本有较大差异。按照目前的主要处理技术可分为传统的非生物技术如焚烧和填埋,生物处理技术厌氧消化和好氧堆肥,以及新型的饲料化、机械破碎和综合处理技术。
  1、焚烧
  焚烧是将垃圾放在焚烧炉中高温加热燃烧,将垃圾中的可燃烧成分如有机质等彻底氧化分解,此方法可将垃圾中固体减量50%~80%左右,焚烧产生的能量可以用来供附近居民区和工厂发电、供暖等,但剩下的固渣往往含有大量重金属及有毒物质,一般作为生产水泥、瓷砖等建筑材料。针对餐厨垃圾而言,由于餐厨垃圾含有大量水分会增加大量能耗,焚烧炉的燃烧状态受到显著影响,导致烟气处理的难度增加,甚至使垃圾焚烧炉无法正常运行。
  2、卫生填埋
  卫生填埋利用坑洼地填埋城市垃圾,是一种既可处置废物,又可覆土造地的保护环境措施。现在主要进行厌氧填埋,同时可回收甲烷气体。它是一种既经济又成熟的办法,但是此处理法仍然有许多缺点,如代价高昂,需要巨大的前期投入,大量餐厨垃圾混入一般生活垃圾处理,由于含水率太高将会给填埋场的作业运行造成较大的不利影响,并会给我国日益紧张的土地资源带来压力。
  3、厌氧消化
  厌氧消化是指在无氧条件下,利用微生物代谢作用将复杂有机物分解为小分子有机物及无机物,并在此过程中产生沼气。此方法对餐厨垃圾的减容、减量及资源化利用有很大帮助。但是餐厨垃圾的高含水率、高含盐率以及杂物过多(塑料、贝类及金属等)会对厌氧发酵产生不利影响,运用此想处理技术需要对餐厨垃圾进行前期的预处理工程,以满足厌氧消化要求。
  4、好氧堆肥
  好氧堆肥是指在有氧条件下,利用好氧微生物对垃圾中的有机质进行生物降解,较终形成稳定的高肥力腐殖质。好氧堆肥技术简单,便于推广,但餐饮垃圾处理机需要较大面积的处理场地,堆肥过程会产生难闻气味,经济效益不高,并且生产的肥料可能有病原体和重金属危害。
  5、饲料化
  饲料化工艺主要采用物理手段将餐厨垃圾经过高温加热,烘干处理,杀毒灭菌,除去盐分等,可以较终生成蛋白饲料添加剂、再生水、沼气等可利用物质。餐厨垃圾饲料化具有潜在的食物链风险,目前国内并不提倡,因此选用此项技术需谨慎进行。
  6、机械破碎
  机械破碎是指利用餐厨垃圾处理器的机械破碎力将家庭垃圾打碎后排入下水道,较终流向城市污水处理系统降解有机质,但会加重污水处理系统的负荷,同时堵塞下水管道。事实上,为了保护本就高负荷污水处理系统,国外如日本、美国很多地方已经明令禁止。
  7、综合处理技术
  综合处理技术指根据垃圾的特性将城市生活垃圾进行前期RDF综合处理加工,制成成品或半成品,结合好氧堆肥和厌氧发酵等方法,利用热分解旋涡汽化炉产生热气,进行发电,所产生的尾气经过分解使二噁英达到环保要求的一种全新的综合处理技术。此方法比较灵活,附近有利益链工厂,可很大程度降低成本,节约资源。但技术和厨余垃圾处理设备投资要求较高。
  综上,通过各项餐厨垃圾处理技术对比发现,厌氧消化技术可靠性较高,同时符合国家产业政策和发展方向,不存在饲料化技术存在的安全隐患;产品为沼气或电力,能平稳销售,可保证餐厨垃圾的长期持续性处理。

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