餐廚垃圾處理處置方法和餐飲垃圾厭氧發(fā)酵工藝
【一】、餐廚垃圾處理處置方法
1、粉碎直排
餐廚垃圾物理處理法主要包括粉碎直排及填埋處理。粉碎直排是指將餐廚垃圾經(jīng)在廚房配置的餐廚垃圾處理裝置(如餐廚垃圾機(jī)械研磨裝置)粉碎后直接排入市政下水管網(wǎng)的方法。這種機(jī)械研磨處理裝置是通過高速轉(zhuǎn)動的刀片將裝在內(nèi)膽的各種食物垃圾切碎攪拌后排入下水道。粉碎直排法利用餐飲垃圾處理設(shè)備可在程度上解決下水道堵塞問題,但仍存在很多問題。此種處理方法容易產(chǎn)生污水和臭氣,滋生病菌,同時油污凝結(jié)成塊會造成排水管堵塞,降低城市下水道的排水能力。同時餐廚垃圾排入下水道系統(tǒng)會導(dǎo)致污水油脂含量,增加城市污水處理負(fù)擔(dān)。
2、填埋、堆肥
堆肥處理是指在人工控制的條件下,將餐廚垃圾置于堆肥房內(nèi)或采用塑料膜將垃圾堆覆蓋,利用微生物將垃圾中的易降解物逐步降解,終形成穩(wěn)定的腐殖質(zhì)。餐廚垃圾物含量高,營養(yǎng)元素。C/N比較低,是良好的微生物營養(yǎng)物質(zhì),適用于用作堆肥原料。但這種處理方式所需場地大、處理周期長,產(chǎn)生的污水廢氣會產(chǎn)生二次污染,增加環(huán)境負(fù)荷。
垃圾填埋場是采用衛(wèi)生填埋方式下的垃圾集中堆放場地,垃圾填埋因?yàn)槌杀镜?、衛(wèi)生程度好在國內(nèi)被廣泛應(yīng)用。但是這種處理方式并沒有進(jìn)行化處理,殘留著大量的、病毒;還潛伏著沼氣、重金屬污染等隱患;垃圾滲漏液還會地污染地下水資源,存在的潛在危害。因此,一些已經(jīng)禁止未經(jīng)處理的餐廚垃圾進(jìn)入填埋場,如韓國于2005年起所有的填埋場已不再接受餐廚垃圾;德國計劃從2020年起要逐步取消垃圾填埋。
3、生物處理
由于餐廚垃圾中組分較高含有大量的淀粉和纖維素等,具有較高的生物降解性,厭氧發(fā)酵就是在厭氧條件下將餐廚垃圾經(jīng)厭氧微生物代謝降解,同時生成甲烷和二氧化碳。厭氧發(fā)酵處理雖然存在處理周期長,對廚余垃圾處理裝置密封性要求嚴(yán)格,菌種控制難等缺點(diǎn),但因其具有能耗低、處理,同時可產(chǎn)生高肥效的肥及甲烷氣能源等優(yōu)點(diǎn),使厭氧發(fā)酵在餐廚垃圾處理中較為廣泛的應(yīng)用。餐廚垃圾由于基質(zhì)組分復(fù)雜,如脂肪、淀粉、蛋白質(zhì)等,這使得反應(yīng)條件難以控制。
總體來看,餐廚垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫是一種較為的解決餐廚垃圾環(huán)境污染的處理方法。該未來的發(fā)展方向?qū)⑹侨绾我詺錃猱a(chǎn)生過程中的優(yōu)勢菌種的選育培養(yǎng)、微生物生態(tài)因子的投加控制、生物反應(yīng)器的優(yōu)化設(shè)計等為手段提高餐廚垃圾的氫氣產(chǎn)生總量、氫氣濃度、氫氣產(chǎn)生速率。
【二】、餐飲垃圾厭氧發(fā)酵工藝
厭氧堆肥是指在厭氧條件下,利用產(chǎn)甲烷菌的作用,將物分解,其中大部分的C、H、O轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳,可作為生物沼氣,而N、P、K等元素則保存到殘渣中,通過堆肥過程制成肥料。與直接好氧堆肥相比,厭氧發(fā)酵經(jīng)過厭氧產(chǎn)氣,減少了堆肥的數(shù)量和占地面積,同時,產(chǎn)生的沼氣可以用作發(fā)酵廠的能源,或者供給電廠發(fā)電,降低了能源消耗。
由于需要特定的厭氧條件,厭氧發(fā)酵的反應(yīng)器一般是密閉的,發(fā)酵的過程會受到反應(yīng)器運(yùn)行參數(shù)的影響。根據(jù)反應(yīng)器環(huán)境溫度的不同分為中溫工藝和高溫工藝;根據(jù)進(jìn)料的含水率分為濕式工藝和干式工藝(液態(tài)和固態(tài));根據(jù)反應(yīng)器的級數(shù)分為單相工藝和兩相工藝;根據(jù)反應(yīng)器運(yùn)行模式分為序批式工藝和連續(xù)式工藝。
?、僦袦毓に嚭透邷毓に?。溫度是影響微生物活性的一個重要因素,以產(chǎn)甲烷菌為例,有分別適應(yīng)低溫(15℃)、中溫(35℃)、高溫(50℃)的種類,但是溫度很低時物的降解速度太慢,所以常用的是中溫和高溫工藝。中溫工藝溫度范圍為35~38℃,優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)溫和,能耗較小,且不容易受到氨氮的;高溫工藝溫度范圍為55~60℃,與中溫相比,降解速度較快且產(chǎn)氣率較高,但是能耗較高,過程不穩(wěn)定,受氨氮影響較大。
?、跐袷焦に嚭透墒焦に?。濕式工藝的進(jìn)料含固率小于20%,整個發(fā)酵系統(tǒng)與傳統(tǒng)的污泥厭氧穩(wěn)定化處理技術(shù)類似,優(yōu)點(diǎn)是進(jìn)料的混合及攪拌比較容易,熱交換和物質(zhì)交換,但在實(shí)際運(yùn)行中,需要對進(jìn)料進(jìn)行比較復(fù)雜的預(yù)處理,包括分選去除硬質(zhì)垃圾、將垃圾調(diào)成勻漿等;干式工藝的進(jìn)料含固率為20%~30%,其優(yōu)點(diǎn)是不需要廚余垃圾處理裝置進(jìn)行復(fù)雜的預(yù)處理過程即可進(jìn)料,但是需要解決高含固率物體的攪拌和物質(zhì)交換問題。
③單相工藝和兩相工藝。物厭氧降解大體上經(jīng)過兩個階段,即水解酸化階段和產(chǎn)甲烷階段,其中水解酸化階段的活性微生物能適應(yīng)的pH范圍為5~8,而產(chǎn)甲烷菌的適宜pH范圍為6.8~7.5。傳統(tǒng)的單相工藝中,水解酸化階段和產(chǎn)甲烷階段在同一反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行,很容易出現(xiàn)“酸化”現(xiàn)象,影響產(chǎn)氣。兩相工藝的水解酸化階段和產(chǎn)甲烷階段分別在單獨(dú)的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行,可同時滿足各自活性微生物的適環(huán)境條件,提高了產(chǎn)氣的效率。
?、苄蚺焦に嚭瓦B續(xù)式工藝。序批式工藝的運(yùn)行模式為一次進(jìn)料后,直接封閉反應(yīng)器,待反應(yīng)結(jié)束后再清空反應(yīng)器,進(jìn)行下一批反應(yīng),在不同的處理周期之間需要對反應(yīng)器進(jìn)行清潔和。此工藝控制簡單,但是所需反應(yīng)器數(shù)量較多,投資、運(yùn)行成本較高。連續(xù)式工藝的運(yùn)行模式為發(fā)酵物連續(xù)進(jìn)入反應(yīng)器,同時連續(xù)取出降解產(chǎn)物,不需要對反應(yīng)器進(jìn)行清潔。此工藝對反應(yīng)器數(shù)量需求較少,運(yùn)行較為簡單,但是需要較高的自動化程度。
將餐廚垃圾厭氧發(fā)酵,可以實(shí)現(xiàn)垃圾的減量化和資源化,發(fā)酵過程不僅肥,還能回收大量生物沼氣,發(fā)酵后不產(chǎn)生二次污染,在歐美等發(fā)達(dá)廣泛應(yīng)用。我國在項(xiàng)技術(shù)的研究起步較晚,目前尚無實(shí)際應(yīng)用的報道,在厭氧發(fā)酵機(jī)制、影響因素和產(chǎn)品回收方法等方面,都需要進(jìn)行深入的研究以及數(shù)據(jù)的積累。