餐厨垃圾厌氧消化预处理工艺研究

餐厨垃圾厌氧消化预处理工艺研究

0进行预处理工艺目前，主要的处理方法包括填埋、焚烧、好氧沉积肥、饲料生产和厌氧消化处理。受各地饮食习惯的不同,国内餐厨垃圾成分差别很大,沿海地区通常含有大量贝壳,中西部地区则含有大量油脂,而当收运监管不利时,餐厨垃圾中往往夹杂大量塑料、筷子等无机杂质,因此国内餐厨垃圾在进行厌氧消化之前,必须通过一定的预处理措施,其目的有:将有机质与无机干扰物分离;对进入厌氧消化系统的有机质进行制浆处理;对餐厨垃圾中的油脂进行分离,减少由于长链脂肪酸对厌氧生物反应的抑制。总体来讲,我国餐厨垃圾具有含水高、杂质含量高、含油高的普遍特点。预处理工艺选择往往是餐厨垃圾厌氧消化成功的关键,鉴于国外餐厨垃圾在组分上与国内存在很大差异,照搬国外现成的预处理工艺很难取得成功,因此探索适合国内餐厨垃圾特性的预处理工艺至关重要。以下介绍几种典型的餐厨垃圾厌氧消化预处理工艺1除砂分离单元粗分选+自动分选制浆一体机工艺流程如图1所示。该工艺的核心是自动分选制浆一体机,在去除杂质的同时进行制浆,由普拉克公司结合国内餐厨特点在重庆地区率先推出,其预处理分为以下步骤。(1)接料。收集车将餐饮垃圾倒入料斗中,其底部设置螺旋输送机,同时料斗底部开孔用于沥水,通过输送泵将沥水输送至分选制浆一体机。(2)分选。该单元主要由粗分选机、分选制浆一体机、除砂机组成。料斗内的餐厨垃圾通过螺旋输送机送至粗分选机,粗分选机基于粒径分选,粒径大于60mm的粗大物料(粗料)被分出,并通过螺旋输送机送至专用的拉臂箱,粒径小于60mm以下的物料(细料)通过螺旋输送机送至制浆分选一体机。制浆分选一体机通过内部高速旋转的转锤,将餐厨垃圾制成浆液的同时,可将其中的塑料、骨头等杂质分离。浆化后的物料通过除砂装置将其中的砂石、贝壳等分离后,泵送至后续加热分离单元。(3)油水分离。除砂后的物料泵入加热器,将浆料增温至80℃左右,浆料中油脂大量溶出,通过泵输送至三相分离机,分离油相单独储存,分离液相和固相进入厌氧系统。该工艺的技术主要优点是可在完成制浆的同时,将物料中的杂质进一步分离,杂质分离效率高,适合绝大多数国内餐厨垃圾分选;不足之处是制浆分选一体机属于高速旋转的转锤式破碎机,当餐厨垃圾中杂质较多时,转锤易出现磨损问题。2筛选除杂与预处理水力旋筛+研磨制浆预处理工艺为帕克公司研发,并在厦门和无锡分别进行了中试。其工艺流程如图2所示,主要包括以下步骤。(1)接料。收运车辆将餐厨垃圾倒入料斗中,经过螺旋输送装置送至后续的转鼓筛进行水力清洗和初步分离。(2)除杂。通过设置转鼓洗筛机+砂水分离器进行餐厨垃圾除杂。转鼓洗筛机是一种卧式安装的水力漂洗装置,转鼓洗筛机旋转使餐厨垃圾在漂洗液中翻动,达到洗涤的目的,同时能在末端自动分离出被漂洗过的残渣。通常采用2~3倍的稀释水进行筛洗,可以高效地洗出有机污染物,并可大大降低餐厨垃圾臭气浓度。洗干净后残渣外运,而水洗下的细料通过沉砂分离装置将砂石分离。(3)除油。经除杂系统处理后的有机浆料经过双轴剪切机破碎至粒径20mm以下,随后泵送至1mm旋滤网,滤网筛下物进入除油罐重力除油,筛上物通过螺旋输送至研磨机。(4)研磨制浆。经过旋转滤网分离出的浆渣粒径较大,需要进一步粉碎。浆渣首先要和除油罐中回流的液体混合,混合好的物料将通过研磨机制成浆液(粒径≤2mm),浆液泵送至均质池。该工艺的主要优点是利用水力筛分,可将餐厨垃圾重物质、轻物质在前端予以去除,从而极大降低了后续设备的磨损程度,同时该工艺电耗小,预处理成本低,特别适合对运行成本有较高要求的企业;不足之处是水力旋筛需要约2~3倍稀释水,大量稀释水的添加使进入厌氧消化系统的物料成倍增加,从而加大了后续厌氧消化及污水处理系统的投资及运行费用。3u3000餐厨垃圾预处理分选破碎+湿热水解工艺是由苏州洁净废植物油回收有限公司结合其自身餐厨垃圾性质开发的,其工艺流程如图3所示,主要包括以下步骤。(1)接料。餐厨垃圾专用车辆进厂后卸料至料坑内,通过贝壳形抓斗将餐厨垃圾抓至斗式提升机,该提升机可将液相及固相物料送至后续分选设备。(2)分选破碎。利用旋筛将餐厨垃圾中的杂物分离,分离后的杂质外运,有机物料输送至专用的破碎机,将餐厨垃圾破碎成浆状,破碎后的物料通过专用泵输送至湿热水解系统。(3)湿热水解。湿热水解罐带有搅拌装置,外设夹套式换热器,利用蒸汽对物料进行间接加热,湿热水解温度120℃,水解时间2h。湿热水解使油脂大量溶出,同时固相有机质在高温蒸煮下部分被液化,液相中有机质含量大大提高。(4)油水分离。湿热水解后的浆料进入三相离心机,浆料中的油相通过蝶式离心机进一步将油脂提纯,固相作为制作饲料的原料,溶有大量有机质的水相作为厌氧消化的底物进入均质池。该预处理工艺的主要优点是湿热水解使大分子有机物水解为易于消化吸收的小分子有机物,提高厌氧消化效率,且湿热水解可改变油脂形态,促进固相油脂浸出、液化、上浮,改善分离特性,提高出油率,特别适合提油率要求较高的地区;不足之处是餐厨垃圾中部分有机物料进入饲料生产工序,而利用餐厨垃圾生产饲料在我国面临越来越严格的限制。4半干法预处理分选破碎一体机+淋滤水解工艺是常州维尔利有限公司结合我国餐厨垃圾特点而引进的。其工艺流程如图4所示,主要包括以下步骤。(1)接料。收集车将餐饮垃圾倒入料斗中,其底部设置螺旋输送机,同时料斗底部开孔用于沥水,通过输送泵将沥水输送至分选一体机。(2)分选。分选破碎一体机的主要作用是将接收输送系统送来的餐厨垃圾破碎制成20mm以下浆液,同时将餐厨垃圾中的轻物质和部分重物质分离出来。其原理与制浆分选一体机一致,不同之处在于分选破碎一体机出料粒径较大,需要进一步处理才能满足进入厌氧系统的要去。(3)固液分离。制浆后的物料先经过加热器升温至80℃左右,使得物料中的固态油脂分离出来,以提高除油率。升温后的物料进行挤压脱水固液分离,挤压脱水液相送至油水分离系统;固形物料送入淋滤水解器,泵入适量厌氧消化罐回流水用于接种,淋滤水解器内部设有搅拌器,保证物料与厌氧反应器出水充分接触2~3天。固形物料中的有机物质在兼性厌氧细菌作用下发生水解、酸化反应,有机物从大分子固态水解为小分子液态,当水解反应结束,淋滤水解器内部物料以无机物质为主,可填埋处理,而液相物质则被泵送至厌氧系统。(4)油水分离。油水分离系统主要通过三相离心机将浆料中的油脂分离,分离后水相及固相则进入厌氧消化系统。该预处理工艺的主要优点是利用微生物淋滤水解可低成本地实现有机质回收,特别适合无机杂质较多的餐厨垃圾;不足之处是淋滤水解反应器水解时间通常需要2~3天,当处理规模较大时,其占地面积较大。5预处理工艺发展我国餐厨垃圾普遍特点是含水高、杂质含量高、含油高,因此厌氧消化前的预处理工艺应在制浆的同