餐厨垃圾处理项目建议书

餐厨垃圾无公害处理工艺方案书餐厨垃圾无公害处理工艺方案书 杜绝餐厨垃圾直接作为饲料 确保肉类食品安全 排除 餐厨垃圾变相对人体健康所造成的危害 还城市美好环境 靖江市华能废弃物收集有限公司 二 一五年四月 公司简介公司简介 靖江市华能废弃物收集有限公司 是中明环保集团的相关负责人在靖江市 设立的独立子公司 公司专注于对靖江市餐厨废弃油脂 餐厨垃圾的收运 无 害化处理事业的市场调研 运营及规范 本在靖江市场具有多年餐厨废弃物收 集 处理经验 公司现有专业收集人员十多名 专业分类人员数名及市场专业 维护人员十余名 都具有从事餐厨废弃物收集 分类 维护的多年工作经验 工作技术经验非常成熟 公司现有专用收集车辆十部 市场维护服务车辆 2 部 公司所有人员都同心协力 认真负责 致力于靖江市餐厨废弃物收集 处置事 业的发展 确保靖江市餐饮企业的废弃物日产日清 中明环保集团是国内环保行业的大型企业 由四川省中明环境治理有限公 司 重庆市中明环境治理有限公司 重庆中明港桥环保有限责任公司 上海中 明环境治理有限公司 香港中明环境治理有限公司 上海浩天矿物油脂综合利 用有限公司 四川省中升环保科技有限公司和北京中明环保科技有限公司 四 川省废物处置与资源化研究中心等企业和科研单位组合而成 1999 年 中明 上海浩天矿物油脂综合利用有限公司 上海中明环境治理 有限公司 应运而生 诞生伊始 中明便肩负着保护环境造福人类的神圣使命 十多年来 中明集团锐意进取 不断拼搏 至今已经发展成为国内专业从事工 业固体废物的收集与处置 餐厨垃圾的收运与处置 废旧电器电子产品拆解处 置 环境事故应急抢险 环保设备制造 环保建材生产 再生资源回收利用和 环保科技服务等环保产业的一流企业 中明人始终秉持追求卓越的职业精神 共同发展的合作精神 力求完美的 服务精神和永无止境的创新精神 孜孜恪尽职守 奋勇开拓创新 已经并将继 续为中国和全人类的环保事业做出积极贡献 欢迎您走进中明 了解中明 关心中明 携手中明 让我们同享一片蓝天 共建美好家园 目录目录 1 1 前言前言 2 2 餐厨垃圾概况餐厨垃圾概况 2 12 1 餐厨垃圾性质 餐厨垃圾性质 2 22 2 餐厨垃圾无害化处理的必要性 餐厨垃圾无害化处理的必要性 2 32 3 餐厨垃圾资源化处理的可行性 餐厨垃圾资源化处理的可行性 3 3 餐厨垃圾的处理餐厨垃圾的处理 3 13 1 餐厨垃圾的收运 餐厨垃圾的收运 3 23 2 餐厨垃圾处理技术 餐厨垃圾处理技术 3 2 13 2 1 概述 概述 3 2 23 2 2 餐厨垃圾厌氧处理技术 餐厨垃圾厌氧处理技术 3 2 33 2 3 餐厨垃圾厌氧处理工艺流程 餐厨垃圾厌氧处理工艺流程 4 4 东莞市力宇燃气动力有限公司所用工艺东莞市力宇燃气动力有限公司所用工艺 4 14 1 工艺参数及工艺过程 工艺参数及工艺过程 4 1 14 1 1 机械化预处理过程 机械化预处理过程 4 1 24 1 2 水解酸化过程 水解酸化过程 4 1 34 1 3 发酵产沼气过程 发酵产沼气过程 4 1 44 1 4 沼气发电过程 沼气发电过程 4 1 54 1 5 发酵后沼液 沼渣处理利用过程 发酵后沼液 沼渣处理利用过程 4 1 64 1 6 废弃油脂处理再利用过程 废弃油脂处理再利用过程 5 5 结语结语 6 6 附相关设备图附相关设备图 1 1 前言 前言 餐厨垃圾是城市日常生活中产生的最为普遍的废弃物 属于城市生活垃圾 其主要成 分包括淀粉类食物 植物纤维 动物蛋白和脂肪类等有机物 具有含水率高 油脂 盐份 含量高 易腐烂发臭 不利于普通垃圾车运输等特点 这类垃圾若不经分类专项处理 会 对环境造成极大的危害 餐厨垃圾主要来源于餐饮服务业 家庭和企事业单位食堂等产生的食物加工下脚料 厨余 和食用残余 泔脚 随着我们国家经济的飞速发展 城市化进程的逐渐加快 餐厨垃圾的产量呈现出逐年上升的趋势 在国内的大型 特大型城市中如北京 上海 深 圳等 餐厨垃圾的日产量已达数千吨 靖江是苏北沿江四创城市 全市人口 70 万左右 日 产量也已超过 70 吨 单纯填埋的话 占用大量土地 产生的垃圾渗滤液和填埋气体也需要 后期处理 耗费大量人力 物力 餐厨垃圾目前在很多城市尚未进行规范化管理 收集容器摆放地环境脏乱 孳生和招 引蚊 蝇 鼠 蟑螂等害虫 易传染疾病 危害人民的身体健康 垃圾收集地附近容易产 生难闻气味 引起人们感官上的反感 由于餐厨垃圾含水量较高的特性 在运输的过程中 存在一系列问题 运输车辆不规范 易发生餐厨垃圾外漏和倾洒 严重影响市容 市貌和 交通 最主要的是城市餐饮企业的垃圾多被养殖户收集 作为养殖饲料直接使用 垃圾未 经处理进入人类食物链 危及人民群众的身体健康 同时地沟油也被收集起来重新炼制成 为廉价食用油 在市场上再次流通 危害人民群众的身体健康 在存在问题的同时 餐厨垃圾因其富含有机物也可作为潜在的能源供应体 通过恰当 的处理方法 可以释放出蕴藏在餐厨垃圾中的能量 转化为电能 热能 作为常规能源载 体的有效补充 在当前我国能源供应日趋紧张的时期 寻求新能源迫在眉睫 利用餐厨垃 圾通过成熟工艺技术获取能源不失为合理的解决方案 2 2 餐厨垃圾概况 餐厨垃圾概况 2 2 1 1 餐厨垃圾性质 餐厨垃圾性质 集中收集的餐厨垃圾成分复杂 不仅包括宾馆 饭店的剩菜 剩饭还包括大量废旧餐 具 破碎的器皿 厨房的下脚料等 是油 水 果皮 蔬菜 米面 鱼 肉 骨头以及废 餐具 塑料 纸巾等多种物质的混合物 糖类含量高 以蛋白质 淀粉和动物脂肪等为主 且盐分 油脂含量高 以中国南方某城市为例 下表详细给出了餐厨垃圾的组分与成份 表 2 1 餐厨垃圾组分 食物垃圾纸张金属骨头木头织物塑料油脂 75 1 90 1 0 8 0 1 5 2 1 0 0 1 0 7 2 0 17 表 2 2 餐厨垃圾成分 平均 含水 率 平均含 固率 有机干 物质 含油率粗蛋白盐分 总含碳 量 碳氮比 C N 有机酸 87 13 93 TS17 15 g 100g 0 2 1 0 360 g kg 15 1500 mg L 餐厨垃圾的特点可归纳为 1 含水率高 可达 80 95 2 盐分含量高 部分地区含辣椒 醋酸高 3 有机物含量高 蛋白质 纤维素 淀粉 脂肪等 4 富含氮 磷 钾 钙及各种微量元素 5 存在有病原菌 病原微生物 6 易腐烂 变质 发臭 滋生蚊蝇 2 2 2 2 餐厨垃圾无害化处理的必要性 餐厨垃圾无害化处理的必要性 之前我国餐厨垃圾的主要用途是被城市周边的养殖户收集起来作为饲料直接使用 这 种利用方式有着悠久的历史 这种利用方式的问题在于 餐厨垃圾中含有大量人畜共患传染病的病原微生物 不但容易引起动物感染病毒 还 容易造成人体感染口蹄疫 肝炎等疾病 猪食用后极易感染和诱发各种疾病 势必加大对病猪的用药剂量 从而会加大抗生素 类药物的残留 通过猪肉进入人体 容易对人体健康造成危害 餐厨废弃物 已受到铝 汞 镉等重金属以及有机化合物 苯类化合物的污染 被猪 食用后 有害物质蓄积在猪的脂肪 肌肉等组织里 人食用到一定程度后 就会导致 肝脏 肾脏等系统免疫功能下降 此外 餐厨垃圾作饲料可能会导致同源性污染 所谓同源性污染是指动物食用其同类 动物的肉 骨 血液等动物组织生产的动物源性饲料 产生的潜在的 不确定的传播疾病 风险 餐厨垃圾中恰恰含有动物组织 直接作为动物饲料的话 存在着潜在风险 除直接作为饲料喂养动物使用外 餐厨垃圾中的油脂部份被不法分子提炼后重新作为 食用油 地沟油 使用也对人类的健康产生威胁 地沟油中含有黄曲霉素 苯等毒素杂质 长期食用会造成慢性疾病的发生 更严重时会致癌 2 2 3 3 餐厨垃圾资源化处理的可行性 餐厨垃圾资源化处理的可行性 餐厨垃圾是动植物原料经过加工后产生的 其中富含有机物质 有机无中蕴含有大量 的能量 如果餐厨垃圾只是被简单的填埋在垃圾填埋场中 这些能量就被白白的浪费掉了 随着我国经济的快速发展及经济结构的调整 对能源 特别是绿色可再生能源的需求越来 越迫切 高效合理地将蕴藏在垃圾中的能源重新利用起来 将会部分满足这种能源需求 20 世纪末技术人员把原本用于污水处理领域内的厌氧发酵产沼气技术移植到餐厨垃圾 处理上来 经过不断的努力 如今利用厌氧发酵处理餐厨垃圾产沼气在技术上已经十分成 熟 工艺也相当可靠 该技术的原理是餐厨垃圾中的有机物在厌氧菌的作用下 在适宜的 温度条件下 经过发酵降解产生沼气 同时降解后产生的含水量较小的沼渣经过处理后作 为有机肥料使用 沼液作为液体肥料使用 从而实现垃圾减量化资源化利用 发酵后产生 的沼气中含有 55 75 体积浓度 的甲烷 可用于发电 供热等 能够缓解能源供应紧 张的局面 3 3 餐厨垃圾的处理 餐厨垃圾的处理 餐厨垃圾的处理包含有三方面内容 餐厨垃圾的收集运输 餐厨垃圾的无害化 资源化 处理 处理后产物的利用 餐厨垃圾产生 3 13 1 餐厨垃圾的收运 餐厨垃圾的收运 目前国内已有部分城市颁布实施了餐厨废弃物管理条例 对餐厨垃圾的收运做出了具 体的规定 餐厨垃圾收运系统由垃圾收集装置 垃圾运输装置及其维修车间等设施组成 主要负责宾馆 食堂及餐饮企业餐厨垃圾的收集和运输 餐厨垃圾产生后 由宾馆 食堂等产生单位将其收入标准收集桶内 在环卫部门规定 的时间内放置于指定的转运点 再由环卫部门或政府指定的垃圾清运企业定时收运 运输车辆采用密闭式运输车 车上设有挂桶机构 将垃圾标准桶提升至车厢顶部 再 通过翻料机构将垃圾倒入车厢内 运输过程中车厢密闭 垃圾被运至处理厂卸料平台之后 密封后盖打开 推料机构将餐厨垃圾推出 进入接 料系统进行后续处理 车上所有操作为液压自动控制 可分别在驾驶室和车旁操作 为了对运输车辆及设备进行日常维护和修理 在垃圾处理厂内设置了小型维修车间 车间内配置有相应的车辆维护设备 可在车间内对车辆进行一般维护 轮胎加气和修理 大修则在厂外协作 收运流程为 宾馆 食堂 餐厅标准桶 收集点 运输车 处理厂计量 卸料 平台卸料 车辆清洗 再次收运 餐厨垃圾的收运清理过程须保证运输器具的密封性 清洁性 收运的及时性 以及收 运单位的经济性 收运 处理 产物利用 3 23 2 餐厨垃圾处理技术 餐厨垃圾处理技术 3 3 2 2 1 1 概述 概述 目前餐厨垃圾的处理技术主要包括有 1 填埋 2 焚烧 3 好氧堆肥 4 饲料化处理 5 厌氧发酵 3 2 1 1 餐厨垃圾的填埋 目前我国的餐厨垃圾大部分采用的仍然是直接填埋的处理方式 收运来的餐厨垃圾与 其他生活垃圾混杂在一起 直接进入填埋场进行填埋 这种工艺的优点是方法简单 运行 的费用低廉 而且处理量巨大 缺点是占用大量土地资源 耗费大量的土地征用费用 餐 厨垃圾填埋后因其含水率高 有机物含量高等特点 会形成垃圾渗滤液 臭气等直接影响 到地下水和大气等自然资源 形成二次污染 危害人类的健康 另外 餐厨垃圾直接填埋 也白白浪费掉了垃圾中蕴含的能量 使得资源没有得到有效利用 在当前土地资源紧缺 人们对环境问题的关注度越来越高 餐厨垃圾产量日趋 增高的前提下 填埋处理技术已明显不适合我国餐厨垃圾处理的实际情况 3 2 1 2 餐厨垃圾的焚烧 将垃圾中的可燃物燃烧后产生热量进行发电 从而达到垃圾资源化利用的一种垃圾处 理工艺 该工艺的优点是处理量大 垃圾的减量效果明显 焚烧后产生的热量可以发电 实现垃圾资源化利用 但是焚烧工艺对垃圾的热值较高的要求 餐厨垃圾中的含水量通常 在 80 90 间 过高的含水率使得餐厨垃圾的热值也很低 如果使用焚烧技术进行处理 将会极大地增加处理成本 同时由于不完全燃烧产生的气体固体产物排放后会危害人类的 健康 近年来我国垃圾焚烧项目在实施过程中引起的争议较大 人民群众对焚烧技术的信任 程度与接受认可程度均不高 因此无论从技术上看 还是从社会影响上看 焚烧技术应用 在餐厨垃圾处理项目上的可行性很低 3 2 1 3 餐厨垃圾的好氧堆肥 好氧堆肥技术是指有机物在有氧条件下 在好氧微生物 主要是菌类 的作用下 将 高分子有机物降解成为无机物的过程 好氧堆肥的技术比较成熟 在国外的应用比较广泛 该工艺的优点是技术比较简单 好氧处理后的产物可作为农产品使用 实现了垃圾的再利 用 但是好氧堆肥技术主要应用于绿色植物垃圾 市政维护产生的树枝 树叶等 及秸秆 等富含组织结构的垃圾处理 对于餐厨垃圾这样不含有组织结构的垃圾处理没有技术上的 优势 此外 好氧堆肥占地面积较大 处理周期加长 增大运行成本 好氧过程在非密闭 环境内进行 产生的臭气会形成二次污染 影响周围环境 由于餐厨垃圾的含水量较大 在好氧堆肥技术上液体的处理也是技术上的难点 餐厨 垃圾的好氧堆肥并不适用 3 2 1 4 餐厨垃圾的饲料化处理 餐厨垃圾的饲料化处理是指餐厨垃圾经过固液分离后 含固率较高的部份经过高温杀 菌消毒烘干后 加入适当的菌类将有机物降解成为生物饲料的过程 其他的液体垃圾部分 经过厌氧发酵产沼气 含有的油脂经过油水分离后可制成工业原料或生物柴油 饲料化处理的优点是机械化程度高 占地面积较小 垃圾的资源化利用程度高 缺点 是制得的有机饲料重新进入食物链 最终回到人体之中 其中的风险无法预测 目前国家 有关部委正在评估有关餐厨垃圾饲料化产物利用的风险问题 该处理技术前景并不明朗 3 2 1 5 餐厨垃圾厌氧发酵处理 餐厨垃圾的厌氧发酵处理是指垃圾中的有机物质在厌氧菌的作用下 由高分子物质降 解成为小分子物质 最终转化为沼气的过程 餐厨垃圾经厌氧发酵降解后产生的沼气可通过热电联产发电机组中转化为电能和热能 电能可接入电网供生产生活实用 热能在供应垃圾处理设备自身使用后可补充市政供热设 施部份热能需求 实现经济利益与社会效益共赢的局面 发酵后产生的沼液经过脱氮 脱盐 脱硫处理后可作为液态有机肥料在农业灌溉园林 种植等领域广泛使用 沼渣经过好氧堆肥后也可作为肥料使用 从而实现垃圾的减量化 资源化处理 厌氧发酵技术的优点是垃圾的减量化 资源化处理效果好 产生的沼气发电可作为新 能源补充现有常规能源 厌氧发酵过程中无臭气逸出 发酵后不会产生二次污染 社会大 众的接受程度较高 该技术成熟 在国外已有较为广泛的应用 工程案例很多 3 3 2 2 2 2 餐厨垃圾厌氧处理技术 餐厨垃圾厌氧处理技术 由于餐厨垃圾的厌氧降解过程主要是在密闭的反应器 发酵罐 中进行的 因此反应 器的运行参数会直接影响到厌氧发酵的过程 按照反应器运行的技术参数 厌氧工艺可分 为 1 中温工艺与高温工艺 按照反应器内温度划分 2 湿法工艺与干法工艺 按照垃圾中干物质含量划分 3 单相工艺与两相工艺 按照厌氧降解阶段划分 4 序批次工艺与连续式工艺 按照进料方式划分 3 2 2 1 中温工艺与高温工艺 参与厌氧降解过程的菌类对温度的适应范围不同 不同的厌氧菌在不同的温度范围内 放可达到最佳活性 为使得厌氧菌能够达到最佳活性 反应器内的温度被控制在一定的范 围内 表 3 1 内列出了中温工艺与高温工艺的相互比较 表 3 1 中温与高温工艺比较 中温工艺高温工艺 温度范围 35 38 55 60 工艺优点 1 降解过程稳定 2 菌类的生物物种多样 3 氨氮物质对厌氧降解的抑制作用小 4 能耗较小 1 降解速度较快 2 产气率较高 工艺缺点1 降解速度相对较慢 1 能耗较高 2 降解过程不稳定 3 氨氮物质对厌氧降解有抑制 作用 尽管高温工艺在产气率要优于中温工艺 但由于温度很高 导致降解过程的稳定性下 降 因此在国外实际工程案例中 中温工艺应用更为广泛 3 2 2 2 湿法工艺与干法工艺 根据进入反应器中的垃圾中干物质含量的高低 可将厌氧工艺划分为湿法工艺与干法 工艺 由于进料垃圾中的干物质含量高于 40 时 厌氧降解会因为含水率过低而受到抑制 因此在工程上进料垃圾的干物质含量不超过 40 采用湿法工艺时 如果进料的干物质含量大于 15 可使用清水或沼液处理过后的循 环回流水进行稀释 在降低进料的干物质含量的同时 在使用循环水时也可起到初步接种 的作用 表 3 2 给出了这两种工艺的对比 表 3 2 湿法与干法工艺比较 湿法工艺干法工艺 干物质含量 15 20 40 工艺优点 1 进料的传送混合技术简单 2 反应器内搅拌技术简单 3 反应器内的热交换及物质交换好 4 产生的气体较易释放出来 1 预处理较为简单 工艺缺点1 反应器体积较大1 工艺极为复杂 2 相关设备体积较大 3 机械预处理较为复杂 2 设备较昂贵 3 物料输送技术复杂 干法工艺由于技术难度较高 工艺控制极为复杂 目前在欧洲发达国家应用也不甚广 泛 实际的工程上多使用湿法技术 3 2 2 3 单相工艺与两相工艺 有机物厌氧降解的详细过程至今仍未被科学家们所破解 但是大体上厌氧降解的过程 可划分为四个阶段 即水解阶段 酸化阶段 乙酸化阶段和产甲烷阶段 从参与各阶段的 厌氧菌的最适宜环境条件看 这四个阶段又可进一步简化为水解酸化阶段和产甲烷阶段 表 3 3 给出了不同厌氧菌的特性比较 表 3 3 水解酸化菌与产甲烷菌的比较 水解酸化菌产甲烷菌 种类较多较少 生长速率快较慢 最适应 pH 值 5 2 6 36 8 7 5 最适宜温度范围30 35 中温 35 38 中温 55 60 高温 对氢气的敏感度敏感不敏感 由表中可知 相比较而言 水解酸化菌的种类较多 对 pH 值的变化不很敏感 最适 宜水解酸化菌发挥活性的周围环境显酸性 而产甲烷菌则恰恰相反 产甲烷菌种类较少 生长周期较长 需要经过长时间的驯化 产甲烷菌对 pH 值较为敏感 最适宜产甲烷菌发 挥活性的环境为中性 且 pH 值浮动范围不大 传统的单相工艺中 水解酸化阶段和产甲烷阶段在同一反应器内进行 不同的厌氧菌 无法达到发挥各自最佳活性的最适宜环境条件 整个降解过程的时间较长 产气率较低 此外由于水解酸化菌的种类较多 生长速率较高 反应器内容易出现酸化现象 导致后续 的产气阶段受到抑制 使用两相工艺时 水解酸化阶段与产甲烷阶段在独立的反应器内进 行 独立的反应器可以同时满足不同菌类的最适宜生长环境条件 增强了厌氧降解过程的 稳定性 同时提高了沼气的产气量 表 3 4 列举了单相工艺和两相工艺的特点 表 3 4 单相和两相工艺比较 单相工艺两相工艺 厌氧降解是否在同 一反应器内进行 是否 工艺优点 1 设备较少 2 控制简单 3 投资较小 1 工艺稳定性好 2 产气量较高 3 可实现自动化控制 工艺缺点 1 工艺稳定性差 2 反应器内易出现酸化 3 产气量较小 1 设备较多 2 控制较复杂 3 投资较大 尽管两相工艺在技术上较单相工艺具有优势 但是由于单相工艺运行控制比较简单 且投资较少 因此在之前的工程实例中仍多使用单相工艺 随着两相工艺的成熟 越来越 多的项目开始使用两项工艺 目前欧洲厌氧处理工艺中这两种工艺的使用各为一半左右 3 2 2 4 序批次工艺与连续式工艺 序批次工艺是指垃圾周期性进入反应器内 并在反应器内停留至降解完全 之后将反 应器内厌氧降解后产物清出的整个过程 该工艺中还包括了反应器的清洁与消毒 连续式 工艺是指垃圾连续进入反应器内进行厌氧降解的过程 厌氧降解后产物连续的排出反应器 不需要对反应器清洁消毒 表 3 5 中可见此两种工艺的相互比较 表 3 5 序批次工艺和连续式工艺比较 序批次工艺连续式工艺 进料方式周期性连续性 工艺优点1 控制较为简单 1 反应器数量较少 2 占地面积较小 3 运行成本较低 4 自动化程度较高 工艺缺点 1 反应器数量较多 2 投资较大 3 占地较多 4 运行成本较高 1 控制较为复杂 两种工艺相比较而言 连续式工艺在经济可行性上具有明显优势 在实际工程中较多 采用连续式工艺 3 3 2 2 3 3 餐厨垃圾厌氧发酵处理工艺流程 餐厨垃圾厌氧发酵处理工艺流程 餐厨垃圾厌氧处理工艺主要是指通过成熟稳定的厌氧发酵技术 使收运来并且经过预 处理的餐厨垃圾在厌氧菌的作用下 在一定的温度条件下 密闭容器中发酵后产生沼气并 且沼气通过热点联产发动机发电和供热的过程 发酵后产生的沼液和沼渣经过无害化 资 源化处理后可作为肥料再次使用 从而实现垃圾的减量化再利用 以两相厌氧工艺为例 餐厨垃圾厌氧发酵工艺流程主要包括 1 预处理 2 水解酸化 3 产沼气 4 沼气利用 5 沼液 沼渣处理及再利用 3 2 3 1 预处理 餐厨垃圾经过收运车辆的运输到达处理场地后 倾倒入进料池内 由于在餐厨垃圾产 生地如餐馆 饭店收集垃圾时会使用塑料包装袋 因此进料垃圾首先进行破袋处理 破袋 后的垃圾再进入预处理阶段 进行机械预处理 收运来的餐厨垃圾中通常会含有一定量的干扰物质 如纸张 金属 骨头等 这些物 质在厌氧发酵过程中不能被降解 因此应在预处理阶段被分选出去 纸张和金属类物质可 循环利用 其他的物质进入填埋场进行卫生填埋 分选后的餐厨垃圾中仍然含有颗粒较大的物质 如水果 蔬菜 肉块等 颗粒较大的 垃圾在输送管道内输送或在容器内搅拌时可能对设备的稳定运行产生影响 同时颗粒较大 的物质比表面积较小 这样会使得垃圾颗粒在反应器内与厌氧菌的接触面积减小 降低厌 氧发酵降解效果 为增强处理过程中设备运行的稳定性以及提高厌氧发酵的效果 在进行 分拣后 餐厨垃圾通常需再进行粉碎处理 粉碎后的垃圾颗粒根据不同工艺要求不同 通 常情况下颗粒大小在 10mm 左右 粉碎后的垃圾可进行固液分离 餐厨垃圾在经过了分选 粉碎后仍然含有一些颗粒较 小 但是在厌氧反应器中不能够被降解掉的固体物质 如细砂等 这些固体物质进入反应 器后通过内部搅拌 会磨损反应器和搅拌器 降低设备使用寿命 长时间运行时 还会在 反应器底部形成堆积 降低反应器的有效是使用体积 通过固液分离可使得这部份固体物 质从垃圾中分离出去 只剩下可降解物质进入反应器 从而提高厌氧发酵罐的工作效率 保证产气稳定 进而保证整个厌氧装置的高效稳定运行 当餐厨垃圾的干物质含量 TS 高于反应器设计进料 TS 时 通常会在垃圾进入反应器 前加入清水或循环回流水进行稀释 以降低 TS 此时可在预处理阶段设均浆工艺 经过均 浆后的垃圾物料再通过管道输送入反应器内 3 2 3 2 水解酸化 经过预处理的餐厨垃圾进入水解酸化罐内进行水解酸化 在此之前 可以设置热交换 设备 使得垃圾在管道输送过程中实现升温 达到水解酸化所需温度 从而避免反应器内 温度出现较大的起伏变化 有机垃圾在反应器内经过水和水解酸化菌的作用下 由块状 大分子有机物 逐步转 化成为小分子有机酸类 同时释放出二氧化碳 氢气 硫化氢等气体 水解酸化阶段产生 的有机酸主要是乙酸 丙酸 丁酸等 由于水解酸化过程进行的很快 反应器内很快形成 酸性环境 也就是说 pH 值在降低 尽管水解酸化菌的耐酸性很好 当 pH 值过低时 菌类 仍然会受到抑制 导致降解效果低下 为解决这一问题 可向反应器内加入碱性物质进行中和 但碱性物质的加入会增加盐 度 对厌氧发酵和沼液处理产生负面影响 此外为解决 pH 值过低的问题 也可使用 pH 值 较高 约 8 的循环回流水进行中和 回流水的使用可部分解决发酵后沼液处理问题 实 现厌氧发酵厂内的物质循环利用 同时使用回流水也可补充部分养料及稀有金属供给厌氧 菌使用 避免菌类因营养缺乏引起的活性下降甚至死亡 水解酸化阶段产生的气体中含有硫化氢 不能直接排放进入空气 经过脱硫处理后气 体可直接排放或作其他用途 水解酸化阶段的温度通常控制在 25 35 并且不会随着产甲烷阶段的温度变化而 改变 维持反应器内温度可使用沼气热点联产后产生的热量实现 3 2 3 3 产甲烷 产甲烷阶段也可称为产气阶段 这一阶段是厌氧发酵的核心阶段 厌氧发酵的主要产 品都来自于这一阶段 因此 控制好这一阶段是控制好整个厌氧处理的关键 水解酸化阶段的产物如有机酸类和溶解在液体中氢气 二氧化碳等通过管道运输进入 产甲烷罐中 有机酸和气体在反应器内被进一步转化为甲烷气体和二氧化碳气体 由于硫 化氢在水解酸化阶段已经释放出去 在产甲烷阶段的硫化氢产量很小 几乎可忽略不计 由于进入产甲烷罐的物料为水解酸化后的有机酸 因此反应器的可以适应较高的有机 负荷 同时缩短物料的停留时间 根据国外现有经验表明 反应器的有机负荷通常在 3 4 5 kg oTS m3 d 沼气产量可稳定保持在 700 900 L kg oTS 之间 沼气中甲烷浓度在 60 75 间 影响厌氧发酵的因素有很多 如反应器内的温度 pH 值 进料垃圾的碳氮比等 这些 因素直接影响着厌氧降解的稳定性 表 3 6 中列出了影响厌氧降解过程的各种因素及其工 艺适宜值 表 3 6 厌氧降解影响因素及其工艺适宜值 影响因素水解酸化阶段产甲烷阶段 温度 25 35 中温 35 38 高温 55 60 酸碱值 pH 值 5 2 6 36 8 7 5 碳氮比 C N 10 4520 30 固含量 40 TS 30 TS 养料 C N P S 500 15 5 3600 15 5 3 微量元素无要求镍 铬 锰 硒 3 2 3 4 沼气利用 发酵后产生的沼气中含有甲烷 二氧化碳 硫化氢 其他气体等 甲烷气具有可燃性 浓度通常可达到 60 75 沼气通入热电联产发电机后可进行发电 剩余的热量可供垃圾 处理设备自身使用 根据国外已有项目经验 处理能力为 200 吨 天的垃圾厌氧处理厂每天 的沼气产量可达到 25000m3 30000m3 当沼气中的甲烷浓度为 60 时 由此发出的电能约 为 60000kW h d 71000kW h d 按照 2013 年靖江市普通三口之家的年用电量计算 可满 足月 8000 个家庭的年用电需求 除了直接燃烧发电之外 厌氧发酵后产生的沼气还可以在经过脱碳净化后进入城市煤 气生产企业 经过加压后进入管网 供给居民日常生活使用 随着技术的不断进步 新能源汽车逐渐出现在市场之上 欧洲国家 如瑞典 德国等 已经出现了利用沼气作为燃料的新能源汽车 如果能够普及加注站点 沼气也是十分优越 的新能源汽车燃料 3 2 3 5 沼液 沼渣的处理及利用 厌氧发酵后的剩余产物从发酵罐出来后仍然具有较高的含水率 并不能够直接填埋 而是需要先经过脱水处理 发酵剩余物经过离心脱水后还会产生沼液及沼渣 沼液和沼渣 中富含有氮 磷 钾 微量元素等植物所需的营养物质 可被用来作为有机肥料使用 关于沼液制肥料的处理在国外已有成熟的技术 并且经过实际应用 效果良好 使得 经过处理后的沼液可以符合有关标准要求 直接作为液体肥料喷洒在农田里 脱水后剩余的沼渣经过好氧堆肥后可作为成品肥料出售 在进行好氧堆肥时通常要加 入秸秆的物质降低含水率并且补充营养物质 堆肥的时间大概在 15 25 天间 经过堆肥后 的肥料即可作为肥料在市场上出售 这种利用发酵后剩余物的方式在欧洲厌氧发酵应用广泛的国家已经得到验证 并获得 成功 依据我国农业现状 经过处理后制得的有机肥料有比较广泛的市场 除此之外 沼液在经过脱盐 脱硫 脱氮 脱磷等处理后达标排放 3 2 3 6 废油脂利用 我国有着悠久的饮食文化传统 各地美味佳肴数不胜数 菜肴中除了肉 蛋 蔬菜等 食材外 还有烹制所加入的食用油 也就是说 餐厨垃圾中除了含有大量的有机物外还存 在油脂类废弃物 因此 在处理餐厨垃圾时应对废弃油脂采取相应的解决办法 餐厨垃圾中的油脂是可以被厌氧发酵降解掉的 但脂肪的性质决定了其厌氧降解过程 十分缓慢 并且及易在反应器内与其它物质形成黏度较大的悬浮物 影响设备的正常运行 因此在厌氧发酵工艺中通常先去除餐厨垃圾中含有的大量油脂废弃物 剩余的含有较少量 油脂的餐厨垃圾进入到发酵罐中进行降解 餐厨垃圾中的油脂部分通常在预处理阶段通过油水分离的方式从垃圾中分离出去 这 些油脂可以同回收的 地沟油 及废食用油一起 经过化学方法或生物方法处理后转变为 生物柴油或其他化工工业原料 可实现较好的经济效益 通过油脂的分离处理利用 既实 现了废弃资源的重新利用 产生较好的经济回报 又能够从源头上消除 地沟油 的生产 使得 地沟油 不再回到人们的餐桌上 保证食品安全 避免人们的身体健康受到危害 4 中明环保集团 靖江市华能废弃物收集有限公司采用工艺 中明环保集团 靖江市华能废弃物收集有限公司采用工艺 中明环保集团中明环保集团是国内经验十分丰富的沼气处理利用企业 在沼气的净化 提纯 利用上有独到的技术 通过与德国餐厨垃圾处理企业合作 引进世界领先的餐厨垃圾处理 工艺及设备 采用成熟工艺及高效设备完成餐厨垃圾的厌氧处理 真正实现餐厨垃圾的无 害化 资源化 减量化处理 本工艺为连续式 中温 湿法 两相厌氧发酵工艺 与其他厌氧发酵工艺相比 该工 艺有如下特点 表 4 1 工艺特点 工艺名称与其他厌氧工艺相比的特点 中温 1 降解过程稳定 2 菌类的生物物种多样 3 氨氮物质对厌氧降解的抑制作用小 4 4 能耗较小 湿法 1 进料的传送 混合技术简单 2 反应器内搅拌技术简单 3 反应器内的热交换及物质交换好 产生的气体较易释放出来 两相 1 工艺稳定性好 2 产气量较高 连续式 1 反应器数量较少 2 占地面积较小 3 运行成本较低 4 自动化程度较高 4 14 1 工艺参数及工艺过程 工艺参数及工艺过程 本工艺根据餐厨垃圾处理厂每日可处理量 200 吨设计完成 各工艺组成部分为模块化 设计 可根据业主的不同要求优化设计 设计工艺技术指标如下 表 4 2 工艺指标 无油脂分离 工艺参数指标工艺参数指标 处理能力 50 t d 杂质含量 干物质含量 TS 25 发酵温度 37 42 有机干物质含量 oTS 有机降解率 88 沼气产量 432 45 m3 h 需水量 单位产气能力 874 L kg oTS 电耗 1425 MWh a 甲烷浓度 58 热耗 3919 MWh a 有机负荷占地面积 发电装机容量 1 MW 停留时间 工艺流程如下 1 机械化预处理过程 2 水解酸化过程 3 发酵产气过程 4 沼气发电过程 5 发酵后沼液 沼渣处理利用过程 6 废弃油脂处理再利用过程 可选 下页为工艺流程图 收运来的餐厨垃圾 接收池 油水分离 油脂处理 分拣 粉碎 缓冲罐 杀菌消毒 杀菌消毒 水解酸化 发酵产沼气 再发酵 沼气储气袋 离心脱水 沼渣 热电联产机组 沼液 杂质 填埋场 沼气 有机肥料 有机肥料 电 热 4 1 14 1 1 机械化预处理过程 机械化预处理过程 餐厨垃圾经收运车辆运输后到达处理场 处理过程的开端是物料接收池 垃圾被直接 倾倒入接收池内 经过螺旋输送器运送至粉碎分拣装置 在这个输送过程中可实现破袋 粗粉碎等过程 根据不同工艺设计 破袋后的垃圾原料可进行除油分离处理 油脂在垃圾中以游离态 和固态存在 游离态的油脂可通过油水分离去除 固态油脂经过高温析出 以游离态存在 再经过油水分离去除 分离出来的油脂可作为工业原料制取具有经济价值的产品 剩余的 废水仍然具有较高的有机物含量 进入发酵系统发酵 制取沼气 分拣粉碎阶段主要是实现餐厨垃圾中轻重物质的分离 杂质的去除 垃圾颗粒的减小 时代桃源公司引进德国先进设备 在同一设备运行过程中可同时实现以上这三个目的 能 够极大地提高处理效率 优化处理结果 降低运行成本 经过粉碎分拣后分离出来的杂质 进入卫生填埋场填埋 杂质的去除率可达 99 分拣出来的轻重物质主要是有机合成物及 金属物等 可回收再利用 创造经济价值 实现物质的循环利用 也符合垃圾处理循环利 用的要求 经过粉碎分拣后的垃圾物料再次进行高温杀菌消毒处理 这是影响到垃圾处理后沼液 沼渣作为有机肥料使用能否达标的重要过程 我公司严格按照欧洲现行针对非食用类动物 副产品杀菌消毒标准 EG 1774 2002 对餐厨垃圾进行杀菌消毒处理 餐厨垃圾在 70 高 温下经过 1 个小时的下毒 避免由此而产生的危害人类健康 导致自然界污染等情况的产 生 完全做到餐厨垃圾的无害化 无毒化处理 4 1 24 1 2 水解酸化过程 水解酸化过程 经过一系列机械化预处理过程后 餐厨垃圾被制成均质浆液 浆液被泵入水解罐内进 行水解酸化处理 水解酸化是整个有机物厌氧降解开始 有机物在水解罐内被从大分子水 解开 逐渐转变为中小分子的有机酸 同时伴随释放出部分气体 餐厨垃圾的水解酸化有 厌氧菌类参与 由于水解酸化菌类发挥最佳活性的环境条件与产甲烷菌类发挥最佳活性的 环境条件有较大差别 因此为实现最佳的降解效果 本工艺设计为水解酸化过程与产甲烷 过程分别独立进行的两相发酵过程 避免出现其他单相工艺容易出现的反应器内酸化 导 致整个厌氧降解过程受到抑制的不利情况 最大限度的保证厌氧发酵过程的稳定性 两相厌氧发酵工艺在德国众多有机垃圾厌氧降解工程中得到应用 由于实现了不同降 解过程的独立进行 大大提高的整体的厌氧降过程的稳定性 同时也提高了产气效果 增 加收益 4 1 34 1 3 产沼气过程 产沼气过程 经过水解酸化过程后产生的有机酸类物质通过管道输送进入发酵罐中 在适当的温度 pH 值等条件下 在产甲烷菌类的作用下进一步降低分子数最终转化成为甲烷 这一过程是 整个餐厨垃圾厌氧发酵的核心过程 从技术角度讲 是否能够控制好产气过程 将会决定 一个餐厨垃圾处理项目的成败 本工艺采用带有中央搅拌器的完全混合式发酵罐 圆柱形罐体 材质为带玻璃纤维内 衬钢制 具有效率高 稳定性强 产气效果好 使用寿命长等特点 发酵罐有机负荷可达 3 5 kgoTS m3 d 垃圾中有机物的降解率可达 88 而通常厌氧发酵中有机物的降解率只 有 65 75 发酵罐体积为有机物降解率的提高意味着单位重量垃圾经过过发酵后沼气 产量的提高 本工艺中每吨餐厨垃圾可产沼气 207 6m3 目前年国内投入运行的餐厨垃圾厌 氧处理厂每吨垃圾的沼气产量仅为 86 4m3 本工艺在产气能力是该项目的 2 4 倍 与传统的倾斜式搅拌器相比 中央搅拌器具有系列优点 1 物料在发酵罐内的分布更加均匀 2 发酵罐内温度 pH 值的分布更加均匀 3 避免发酵罐内出现沉淀 4 搅拌死角更小 5 维修更换方便快捷 6 能耗较低 此外 本工艺独创性地采用了再发酵技术 即在发酵罐后单独设立再发酵罐 经过发 酵后的物质进入再发酵罐中再次降解 最大限度的提高垃圾原料中有机物质的降解率 从 而提高沼气的产量 增加发电量 获取更多的经济利益 位于再发酵罐顶部还安装有双层膜沼气储柜 该气柜具有重量轻 容量大 耐腐蚀 寿命长等特点 并且在气柜中配有测量控制设备 可以时时监控沼气的生产情况及沼气品 质 通过相应的控制阀门对进入沼气发电机的气量进行控制调节 保证发电机组能够连续 稳定运行 4