餐厨垃圾厌氧处理工艺方案书Word文档下载推荐.docx
《餐厨垃圾厌氧处理工艺方案书Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《餐厨垃圾厌氧处理工艺方案书Word文档下载推荐.docx（33页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
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．餐厨垃圾概况
2．1．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%-
0.8%
0.1%
5.2%
1．0%
0.7%
2．0%
-
90.1%
17%
表2.2：
餐厨垃圾成分
平均
有机干
总含碳
碳氮比
平均含
粗蛋白
盐分
含水
含油率
量
有机酸
固率
物质
C/N
率
87%13%
93%TS17%
15
0.2%–
360
1500
g/100g
1.0%
g/kg
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．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。
2．3．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．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
收运处理产物利用
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。
3．2．1．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，成为小分子物质，最终转化为沼气的过程。
由高分子物质降解
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。
3．2．2．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℃
1．降解过程稳定
工艺优点
2．菌类的生物物种多样
1．降解速度较快
3．氨氮物质对厌氧降解的抑制作用小
2．产气率较高
4．能耗较小
1．能耗较高
工艺缺点
1．降解速度相对较慢
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，
此在工程上进料垃圾的干物质含量不超过40%.
因
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%
1．进料的传送混合技术简单
2．反应器内搅拌技术简单
1．预处理较为简单
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．反应器体积较大
1．工艺极为复杂
2．相关设备体积较大
2．设备较昂贵
3．机械预处理较为复杂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
5.2-6.3
6.8-7.5
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。
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
是
否
一反应器内进行
1．设备较少
1．工艺稳定性好
2．控制简单
2．产气量较高
3．投资较小
3．可实现自动化控制
1．工艺稳定性差
1．设备较多
2．反应器内易出现酸化
2．控制较复杂
3．产气量较小
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
1．反应器数量较少
工艺优点1．控制较为简单
2．占地面积较小
3．运行成本较低
4．自动化程度较高
1
．反应器数量较多
2
．投资较大
1．控制较为复杂
3
．占地较多
4
．运行成本较高
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。
3．2．3．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，地如餐馆，饭店收集垃圾时会使用塑料包装袋，垃圾再进入预处理阶段，进行机械预处理。
倾倒入进料池内。
由于在餐厨垃圾产生
因此进料垃圾首先进行破袋处理，破袋后的
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
升级会员 