餐厨垃圾厌氧沼气发电工艺设计完整版.docx

1、餐厨垃圾厌氧沼气发电工艺设计完整版设计配置图纸ATUOCAD下载地址：餐厨垃圾厌氧沼气发电工艺设计设计总说明随着国民经济的增长和餐饮行业的持续发展，我国每年的餐厨垃圾产量也在不断增加。目前，广州市日产生活垃圾超过17000 t，其中餐厨垃圾达40005000 t，占生活垃圾的 。按此计算，广州市餐厨垃圾的年产量不低于106 t。如果将餐厨垃圾直接收集后运至养猪场喂猪，餐厨垃圾中的各种病菌会经过生物链传播，从而影响人体健康。将餐厨垃圾经简单处理后排至下水管道，则易造成较大的污染，导致细菌和病毒的滋生。将餐厨垃圾直接填埋的成本低，但会占用大量土地，且伴随而来的大量潲水威胁着水资源安全，而排放出来的

2、沼气也会加重大气污染。而目前较为有效的餐厨垃圾处理方法是以发酵制沼气和用于发电工艺的综合处理法。本设计的餐厨垃圾采用厌氧发酵沼气发电的工艺。餐厨垃圾经过预处理后经厌氧发酵产生沼气和沼渣，沼气利用于发电使用，沼渣和沼液便用于生产肥料出售，解决了处理后副产品对于环境的污染，且有回收效益。其中部分沼液可回流用于厌氧发酵前的接种处理，已达到回收利用的效果。主要设备有厌氧发酵罐、沼气净化系统、沼气储气罐和沼气发电设备等。关键词：餐厨垃圾，厌氧发酵，沼气净化，沼气发电，工艺设计General Specification of DesignWith the national economic growth

3、and sustainable development of the catering industry, Chinas annual food waste production is also increasing. At present, Nissans domestic waste in Guangzhou over 17000 t, where food waste up to 4000 5000 t, accounting for garbage. On this basis, the annual production of Guangzhou City, food waste i

4、s not less than 106 t. If the food waste collected and transported directly to the pig farm pigs, food waste in a variety of bacteria can spread through the food chain, thus affecting human health. Will simply prepared food waste discharged to sewer, could easily lead to greater pollution, leading t

5、o the breeding of bacteria and viruses. The low cost of food waste directly to the landfill, but it will take up a lot of land, and is accompanied by a large number of Shaoshui threaten water security, and will increase methane emissions from air pollution. At present, more effective method is based

6、 on the fermentation of food waste treatment biogas for power generation technology and integrated approach. The design of the kitchen waste biogas using anaerobic fermentation process. After pretreatment of food waste by anaerobic fermentation to produce biogas and biogas, biogas utilization in ele

7、ctricity generation, biogas and biogas will be sold for the production of fertilizers, to solve the processing byproducts for pollution of the environment, and there is recovery efficiency. Some of them may return for anaerobic fermentation slurry prior to inoculation, the effect of recycling has be

8、en reached. Major equipment anaerobic fermentation tank, gas purification system, gas tank and biogas power generation equipment. Key words: Food waste, anaerobic fermentation, biogas purification, biogas power generation, process design1文献综述餐厨垃圾的概述1.1.1餐厨垃圾的定义餐厨垃圾（restaurant garbage），俗称泔脚，即残羹剩饭，是城市

9、日常生活中产生的最为普遍的废弃物。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，同时还存在废餐具、塑料、包装物等多种其他垃圾。其定义是指居民日常生活以及除居民日常生活以外的食品加工、饮食服务、单位供餐等活动中产生的厨余垃圾和废弃食用油脂。其中厨余垃圾是指食物残余和食品加工废料；废弃食用油脂是指不可再食用的动植物油脂和各类油水混合物。在这个定义中，主要以餐厨垃圾的产生源来进行诠释的。根据这个定义，餐厨垃圾主要来自居民家庭的日常生活和非居民家庭日常生活两种。在非居民日常生活中，餐厨垃圾主要来自食品加工、饮食服务和单位供餐三大来源1。1.1.2餐厨垃圾的特性 餐厨垃圾具有一定的物理、

10、化学及生物特性：1、含水率高，可达80% - 95% ，脱水性能较差。2、盐分含量高，部分地区含辣椒、醋酸高。3、具有高的挥发分，化学元素组成中氮元素含量较高。从化学组成上，有淀粉、纤维素、蛋白质、脂类和无机盐等。其中以有机组分为主，含有大量的淀粉和纤维素等，无机盐中NaCl的含量较高，同时含有钙、镁、钾、铁等微量元素。4、存在有病原菌、病原微生物。5、易腐烂、变质、发臭、滋生蚊蝇，同时油腻腻、湿淋淋的外观对任何周围环境造成不良影响。餐厨垃圾作为城市有机生活垃圾的主要成分，因其高水分、高油脂、高盐分以及易腐发臭、易生物降解等特点，不宜直接填埋和焚烧。而且它的产量大、分散，极易腐败、变臭，污染了

11、城市路面、空气及周边水系，导致虫、鼠害的孳生。餐厨垃圾的组成、性质和产生量受社会经济条件、地区差异、居民生活习惯、饮食结构、季节变化等不同因素影响而有所差别。社会经济条件好的时代、地区、餐厨垃圾的组成和生产量相比于社会经济条件较差的时代和地区，有机物含量更高，量也更大；旅游资源丰富的城市在旅游季节，餐厨垃圾的发生量比其他地区相对要大。中国北方城市的面粉类食品残余物高于南方城市；南方城市的餐厨垃圾中，米品类食品残余物量要高于北方2。 1.1.3餐厨垃圾的现状随着我们国家经济的飞速发展，城市化进程的逐渐加快，迅猛发展的餐饮业导致餐厨垃圾的产量的迅速增长。由于饮食文化和聚餐习惯在中国餐厨垃圾的总量非

12、常巨大。据统计，全国城市餐厨垃圾每天产生量不低于30万吨，每年产生餐厨垃圾不低于6000万吨。随着餐饮业零售额以每年近21的速度增长，餐厨垃圾总量还在不断的增长。特别是在节假日期间，会有大幅增长。而且目前我国饮食浪费现象十分普遍，特别在一些重大场合，例如婚宴，铺张浪费的风气十分严重。据统计，目前我国有酒店、餐馆近400万家，每天产生的餐厨垃圾数量十分惊人。以北京市为例，全市日产餐厨垃圾已达约2000吨/天。餐厨垃圾的危害1.2.1危害人体健康据研究分析，由于饭店大量使用洗涤剂、消毒剂和杀虫剂以及食品霉烂产生毒素等原因，使泔水中含有大量的铅、汞等有毒有害物质，猪长期食用泔水后，这些物质会在猪的体

13、内逐渐蓄积，并通过食物链进入人体，会损伤人的神经、肝脏、肾脏和免疫系统等。泔水油中含有大量的致癌物质，长期食用可导致肠癌、胃癌、肝癌等恶性疾病。而裸露存放的泔水引来并孳生了大量的蚊蝇、鼠虫，因此，不可避免地成了传播疾病的媒介。餐厨垃圾的泔水中含有大量的病原微生物，被卫生专家称为引起传染性疾病爆发的“隐形炸弹，极易引起流行病的发生。目前城市餐饮企业产生的餐厨垃圾多被养殖户收集，作为养殖饲料直接使用。未经过任何消毒处理的餐厨垃圾通过饲养的牲畜重新进入食物链，不但容易引起牲畜感染病毒，还可能会造成肝炎等疾病在人群中的传播。同时餐厨垃圾中含有大量的重金属物质以及苯类化合物等，会大量的积累在牲畜的肾脏等

14、部位无法排出，并经过食物链最终停留在人体内，造成免疫力下降，提高癌症的发病率。由于中国饮食文化丰富，在餐厨垃圾中还有大量的未食用油脂。近些年来，各地均出现不法分子非法收购地沟油经再提炼后销往市场的事件。地沟油最为中国餐厨垃圾重要的成分之一，含有黄曲霉素、笨等有毒物质，长期食用会提高肿瘤和癌症的发病率。 1.2.2影响城市市容和环境卫生餐厨垃圾在运输、储存过程一般不采取任何密闭、无害化措施，极易造成餐厨垃圾渗漏，使泔水的恶臭气体、污水直接排放到周围环境中，造成环境污染，扰乱了环境卫生管理秩序，破坏了环境卫生和城市面貌1。餐厨垃圾有机物含量高，如处置不当，能很快腐烂发臭，释放恶臭气体和温室气体，污

15、染大气环境，引起公众强烈反感。腐烂变质的餐厨垃圾会产生使人难以接受的不良感官性质。1.2.3浪费资源餐厨垃圾与其它垃圾相比有机物和油脂含量高，因此，具有很高的回收利用价值。餐厨垃圾产生量大、分散、难以收集和处理，传统作为生猪饲料或者与其他垃圾一起处理，利用率非常低，造成了资源的浪费1。并且腐烂变质的餐厨中的营养物质严重分解，不但蛋白质、脂肪和碳水化合物发生降解破坏，维生素、无机盐和微量元素也严重流失，不再具有回收利用价值。餐厨垃圾单独处理的必要性以前，餐厨垃圾主要作为城市近郊养猪的饲料，由于其来源比较复杂，极有可能引起疾病传播，现已经被政府明令禁止。而在日常生活中，居民通常将餐厨垃圾混入生活垃

16、圾中，通过塑料袋送到垃圾收集点，使城市生活垃圾的成分和特性发生了变化。餐厨垃圾在存放、收集、转运及垃圾填埋过程中，由于其含水率和有机物含量较高，极易在较短时间内腐烂发臭和滋生蚊蝇等，极大地污染了周围环境。另外，城市垃圾的处置方法通常有焚烧和填埋，如果将城市生活垃圾进行焚烧，由于餐厨垃圾的水分含量常常高达90左右，发热量为21003100Hkg，和其它垃圾一起进行焚烧，不但不能满足垃圾焚烧发电的发热量要求(即5000 kJkg以上)，反而会致使焚烧炉燃烧不充分而产生二恶英；如果将生活垃圾进行填埋，同样会因为混入的餐厨垃圾水分含量高而不宜处理。而且焚烧、填埋都会导致大量有机物的浪费，因此餐厨垃圾有

17、必要进行单独处理3。国内外餐厨垃圾处理概况由于一般家庭厨房的面积有限，每种垃圾单独回收，会影响厨内的日常操作，所以就地减量化处理是餐厨垃圾处理的基本立足点，于是一些小型餐厨垃圾处理机应运而生。国外的餐厨垃圾处理装置大致分机械研磨型和生化处理型。所谓机械研磨型，其原理是通过高速运转的刀片将装在内胆里的各种食物垃圾切碎后，再将搅拌物冲人下水道，这既解决了水道堵塞带来的麻烦，又解决了因垃圾腐烂变质而带来的环境污染3。1.4.1美国餐厨垃圾处理状况在美国，对餐厨垃圾产生量较大的单位设置垃圾粉碎机和油脂分离装置，餐厨垃圾经粉碎机粉碎后进人油脂分离装置，碎料排人下水道，油脂则送往相关加工厂(如制皂厂)加以

18、利用；餐厨垃圾产生量较小的单位，则将其混入有机垃圾中进行处理(前提是美国生活垃圾分类收集的比例很高。厨房垃圾必须分门别类放置：塑料制品、铁皮罐头盒、铝罐饮料等扔入黄色垃圾桶；皮纸扔人蓝色垃圾桶；残羹剩饭等有机物倒人绿色的“生态桶” ；剩下的才倒入黑色的普通垃圾桶)，近时期的发展则是倾向于采用堆肥工艺制成肥料或加工成动物饲料进行资源化回收利用。美国各个州关于餐厨垃圾的处理政策和方式略有不同，许多州针对当地的具体情况，建立了自己的餐厨垃圾处理回收体系2。1.4.2日本餐厨垃圾处理状况在日本，喂猪是处理餐厨垃圾的传统方法。1998年用餐厨垃圾喂养牲畜的农场业主和喂养动物数量分别占总数的和。由于口蹄疫

19、等疾病的传播，要求采用高温消毒处理，再进一步制成饲料。具体做法为：将餐厨垃圾送入圆筒状容器内，外面用明火加热煮沸，从而达到高温消毒的目的，处理后的餐厨垃圾即可作为饲料。但填埋和焚烧仍是目前应用最普遍的处理方式。1996年经焚烧填埋处置的餐厨垃圾占总量的。但由于日本餐厨垃圾的倾倒运输费用很高，约为250600美元吨，因此正在推广餐厨垃圾处理机的应用。日本精工公司2000年5月成功地开发出使用磁控管的食物垃圾处理装置。这种装置最大的特点是能将食物垃圾的水分蒸发掉，经干燥后磨碎。这种装置由于采用微波处理，可同时杀灭垃圾中的细菌并防止产生有害气体，体积如同复印机大小，可放置在室内，底面有轮子可随意移动

20、，因此对市区饮食店和小型超市尤为适用，具有广阔的市场2。1.4.3国外其他餐厨垃圾处理概况最年来，国外蓬勃兴起了一种有机垃圾处理方式- 生化处理型餐厨垃圾处理机。根据出料时间和出料量分为“消灭型”和“堆肥型” 。消灭型重在垃圾的减量，适合于居住小区的有机垃圾就地消纳，消除臭味，避免蚊蝇的滋生，减少收集运输过程中的环境污染问题。其原理是将催化剂掺进垃圾中，搅拌使分解垃圾的细菌活性化，经过数小时的搅拌后垃圾被分解成水和二氧化碳。其分解使用的催化剂大多为各公司开发的技术如日本三洋公司推出的餐厨垃圾处理机，采用微生物来分解垃圾，使垃圾转化为水和二氧化碳，其产品更适合于城市家庭。堆肥型处理机则是兼顾了餐

21、厨垃圾的减量化和资源化，是一种添加了高效菌种并控制堆肥条件的动态快速有机垃圾堆肥器4。用餐厨垃圾制作有机肥，其基本技术可分为好氧发酵堆肥法和厌氧发酵消化法。并且根据对通风、湿度、搅拌、温度的不同控制以及菌种和菌种添加方法的不同，可以演变为多种工艺流程。垃圾堆应该设在堆肥房内，用塑料膜覆盖。无论是室内堆肥或室外覆盖堆肥，都应该减少人员接触垃圾的机会，保护工作人员的身心健康。经过堆肥后的垃圾肥效高、肥效快、肥效稳定、体积少和致病菌少等优点。该方法的不足之处是必须将垃圾堆进行翻堆，这样才能增加厌氧菌种和垃圾的接触机会，提高垃圾厌氧发酵的速度和确保垃圾处理的效果，尤其是对致病菌的去除效率。该法的堆肥时

22、间应该在23周以上才能使厌氧反应较彻底5。1.4.4国内餐厨垃圾处理概况在国内最早推行餐厨垃圾处理机的厂商有美国的艾默生电气和通用公司，由于进入市场较早，十年来的市场运作给这两个品牌的餐厨垃圾处理机带来了极为可观的市场占有率；之后又有美国擎通集团垃圾处理机介入，其市场份额现已位居第一。同时国内一些厂家也开始研发各自的产品，如江苏省某制造有限公司自行研制开发生产的厨房垃圾粉碎机，主要利用锤头在高速旋转时产生的惯性将垃圾击碎，再通过切割、研磨，粉碎后的垃圾随下水道冲走，处理技术的成熟度还有待于提高。又如中国万家电器集团有限公司研制的万家SLC370型食物垃圾处理机，采用厌氧发酵处理垃圾，将餐厨的食

23、物垃圾粉碎成极小颗粒，经短期发酵后形成淤泥状肥料。该方法仅局限于家庭内就地处理食物性垃圾，所以处理规模小3。一些国内大中型城市开始餐厨垃圾资源化利用的尝试。经过探索，初步形成 建立餐厨垃圾处置技术评价机制了宁波模式、上海模式、西宁模式等餐厨垃圾的资源化利用模式。宁波市充分利用宁波开诚生态技术有限公司自主开发的餐厨垃圾处理技术，政府出台宁波市餐厨废弃物管理办法，并且与2010家餐厨垃圾生产单位签订了收运合同，签约率为72%。垃圾处理及产品则由开诚公司市场化运作。在开诚公司看到，原本污秽恶臭的菜汤馊饭，经过分捡、压榨、烘干、发酵等工序，做成可喂养禽畜的微生物复合饲料原料，还提炼出了工业油脂，可以用

24、来生产肥皂。继北京、上海、苏州、宁波、重庆、西宁等十多个城市推出了相应的管理办法之后，针对“地沟油”等餐厨垃圾的技术标准已经着手制定，而国家层面的餐厨垃圾管理条例也将适时启动。餐厨垃圾的管理原则20世纪末，疯牛病、口蹄疫等世界范围内的禽畜传染疾病的流行传播，使人们意识到餐厨垃圾直接喂猪的巨大卫生安全隐患，餐厨垃圾的管理在我国部分城市开始得到重视。一些城市认识到餐厨垃圾的传统处理模式存在很多环境和卫生安全上的问题，分散的利用未经处理的餐厨垃圾喂猪容易导致疾病传播，而且运输途中泔水泄漏造成二次污染，严重影响城市环境卫生。为了完全消除或使餐厨垃圾对人体健康、市容环境的影响降至最低限度，必须科学、合理

25、地对餐厨垃圾进行处置管理，建立健全、规范、有序的餐厨垃圾处置管理系统。防止餐厨垃圾对环境的污染，保障人体健康，餐厨垃圾的管理应遵循以下原则。（1）统一管理的原则 管理部门应依法制订规划、标准，进行协调、监督、管理（2）市场运作的原则 按照“谁产生，谁处理”的环保原则，产生餐厨垃圾的单位负有处置责任，具体可采用以下几种办法：一是大型餐饮业自设生化处理机处理；二是餐饮业联合自行处置；三是相关企业参与收集、运输和处理。（3）单独处理的原则 餐厨垃圾作为一种特殊的生化垃圾，应单独收集、运输、利用、处理，如通过加工，可制成饲料或有机肥料，尽可能变废为宝。（4）依法监督的原则 政府部门对餐厨垃圾，应从倾倒

26、、收集、运输、利用、处理等各个环节依法实行全过程的监督2。餐厨垃圾处理技术的概括1.6.1填埋和焚烧处理技术城市生活垃圾的处理一直是令世界各国头痛的一个大问题。由于国情特殊，我国城市生活垃圾中可回收部分已被挑拣殆尽，餐厨垃圾已成为城市生活垃圾主要成分，在餐馆、饭店、食堂等处这一比例更高。由于餐厨垃圾营养丰富，我国传统将其作为生猪饲料。但是，出于病原菌污染及食品安全等方面的考虑，目前已经通过立法，禁止用餐厨垃圾直接饲养动物。大部分餐厨垃圾与其它垃圾混放，由环卫工人收集至垃圾站(箱)暂存后，运至城郊进行填埋、焚烧处理。但是，餐厨垃圾中水分约占总量70以上，如果与其他生活垃圾混合处理，就会使城市生活

27、垃圾的含水量大大增加，不仅增加了城市生活垃圾的清运量、加重了环卫工人的劳动强度，而且给填埋、焚烧处理带来了很大困难。（1）填埋法填埋法是目前世界各国城市生活垃圾处理的主要方法，即将生活垃圾埋入地下，利用好氧微生物、兼性厌氧微生物和厌氧微生物将大分子降解成小分子的生物化学过程。其优点是无需预处理，成本低，技术简单，缺点是占地面积大。美国已有259个填埋回收发电装置在运行，德国早已形成了完整的垃圾填埋处理机制。我国大多城市尚未实行垃圾分类制度，含水量大的餐厨垃圾与其它城市垃圾一起填埋，增加了渗滤液对土壤和地下水的污染；餐厨垃圾营养丰富，不仅导致了苍蝇、老鼠的大量繁殖，甚至产生沼气引起爆炸或造成大气

28、污染。（2）焚烧法焚烧法是将垃圾放在特殊设计的封闭焚烧炉中，在1200以上高温下将垃圾中的有机物彻底氧化分解，达到减量化目的的方法。该法可使生活垃圾减重80，减容90以上，产生的热能可用来发电、取暖等。在一些发达国家，垃圾焚烧技术已有100余年的历史，是垃圾处理的主要手段，生活垃圾的7080采用焚烧法处理。我国仅有深圳等少数发达城市采用了垃圾焚烧技术，但是对焚烧所产生的二恶英、氮氧化物、二氧化硫等有害气体、粉尘、废水等还未能有效控制。这与我国城市生活垃圾中含有较大比例的高含水量的餐厨垃圾，造成的热值低，燃烧不充分、效果差等有关1。1.6.2破碎处理与饲料处置（1）破碎处理技术破碎直接处理是欧美

29、国家处理少量分散餐厨垃圾的主要方法，如在家庭产生的少量餐厨垃圾，在厨房安装一台破碎机，将饮食垃圾切碎，用水冲到市政下水管网中，与城市污水合并进入城市污水处理厂进行集中处理。破碎法对于少量分散产生的餐厨垃圾，具有价格便宜，技术简单的优势，能降低城市垃圾的含水率，减少收集量。但是实际上，餐厨垃圾并未得到真正意义上的处理，排出的小颗粒容易造成住宅下水道和城市排水系统的堵塞，也增加了城市污水处理厂的负担。由于我国的城市污水收集和集中处理还处于发展阶段，我国目前的城市污水收集、处理率水平较低，破碎处理在我国推行应用具有现实的难度。（2）饲料化处置技术餐厨垃圾是食品废物的一种，营养成分丰富，餐厨垃圾的饲料

30、化处置能充分利用餐厨垃圾中的有机营养成分，主要有以下三种形式。一是，餐厨垃圾直接作为动物饲料，由于其不能达到环境安全的要求，多数国家均严格禁止餐厨垃圾的这种处置利用方式。二是，餐厨垃圾饲料化必须经过适当的预处理，消除病毒污染，然后才能制成动物饲料，进行资源化利用。高温、压榨等处理手段对减少餐厨垃圾的细菌、病毒污染具有明显的效果，但仍然存在一定的安全隐患。例如从餐厨垃圾中检出易引发疯牛病的毒枝霉素的研究报道，毒枝霉素是很难通过高温等常规消毒手段消除。三是，采用餐厨垃圾饲养特定非食物性生物，然后进行转化物质的提取应用。耿土锁等20世纪80年代即进行了餐厨垃圾等食品垃圾饲养蚯蚓提取动物蛋白质的生产性

31、试验。该方法通过餐厨垃圾得到动物蛋白，应该说，相比餐厨垃圾直接应用为动物饲料，进入食品循环，具有较高的环境安全性，但在蚯蚓饲养过程中存在环境影响的控制，蚯蚓蛋白的进一步利用途径及安全性等，尚需进一步的研究确认2。1.6.3好氧堆肥化处理由于饲料化存在潜在的有害影响，堆肥日益成为处置餐厨垃圾的主要途径。Jae-Jung Lee 等以化学肥料为参照，研究了餐厨垃圾堆肥对土壤微生物、土壤活性以及莴苣生长的影响，在46周的试验中，施用餐厨垃圾堆肥的新鲜莴苣收获重量达到控制样的34倍，土壤微生物数量以及活性明显提高，并有利于植物氮素的吸收利用。由于餐厨垃圾堆肥处理的技术复杂性，有研究者尝试进行了餐厨垃圾

32、强制导热通风的高温氧化处理研究。吕凡、何晶晶等2进行了餐厨垃圾高温好氧生物消化工艺研究，实验结果表明，控制反应在高温条件下（5565）可以达到最大减量率，达到40%以上。高温好氧工艺处理餐厨垃圾，有机物转化率高，反应残余可作为有机肥料。但反应过程要保持较高的温度，消耗大量的能量，同时由于物料中有机物含量极高，需氧量大，充足、高效的供氧设备及其充氧效率是反应成功的关键，大量的排放尾气中含有较多的挥发性有机物。好氧堆肥就是在人工控制下，在一定的水分、C/N比和通风条件下通过微生物的降解作用，将有机物转化为肥料的过程。堆肥的产品可做肥料和土壤改良剂。但是费工、费时，而且由于我国城市垃圾混合堆放，垃圾的含杂量高，需分离过程，使成本增加。目前主要是对污泥、人畜粪便、秸秆等进行堆肥1。曹萍等6将好氧工艺应用于厨余垃圾处理，在通风量为0.2m3/h，处理量为0.6kg/d以下时，产生的剩余污泥最少，且该工艺能耗低反应速度快，减量效果好，在技术上完全可行。席北斗等7的餐厨垃圾蓬松剂技术研究表明，添加锯末、树叶