餐厨垃圾资源化处理处理技术.docx

1、餐厨垃圾资源化处理处理技术餐厨垃圾资源化成套设备产业化一、 前言餐厨垃圾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。随着社会经济发展和生活水平的不断提高，餐厨垃圾正成为我国城市管理者面临的新问题。虽然少数城市已经采取措施加以治理，但无论技术、管理等各层面分析，餐厨垃圾处理在我国仅是起步阶段，亟待城市管理者高度重视。目前，餐厨垃圾在国内绝大多数城市存在管理无序、任意处置等问题，已经成为垃圾收集、运输和填埋处理的主要污染源，严重影响市容市貌、居民身体健康及环境质量。因而，规范管理、合理处置餐厨垃圾极为重要，这不仅消除垃圾臭味、减少垃圾处

2、理成本、避免环境污染，而且增加社会资源、促进社会繁荣。我国餐厨垃圾的产生特点：产生量不断增大；产生源多、位置固定；全国城镇餐饮垃圾年产生量约为6000万吨。餐厨垃圾的处理坚持集中处理与分散处理相结合。按照“减量化、资源化、无害化”的原则，因地制宜地选择先进适用的技术餐厨垃圾的处理的目标是：到2015年，直辖市、省会城市和计划单列市生活垃圾全部实现无害化处理，设市城市生活垃圾无害化处理率达到90%以上，县县具备垃圾无害化处理能力，县城生活垃圾无害化处理率达到70%以上，全国城镇新增生活垃圾无害化处理设施能力58万吨/日，到2015年，全面推进生活垃圾分类试点，在50%的设区城市初步实现餐厨垃圾分

3、类收运处理，各省（区、市）建成一个以上生活垃圾分类示范城市。餐饮垃圾的特点是： 含水率高，水分占到垃圾总重量的8090 有机物含量高，在高温条件下，很容易腐烂变质，产生臭味。 成分复杂，果蔬类成分主要为菜叶、果皮,碳水化合物含量高；食品类主要以淀粉、蛋白质、脂肪为主，同时还含有盐分、游离态脂肪等。二、 国内外城市餐厨垃圾处理现状及存在的问题2.1国外城市餐厨垃圾处理现状及发展趋势从国外餐厨垃圾的处理现状来看，德国将城市生活垃圾管理提高到“可持续发展的垃圾经济、保护资源和气候”的战略高度对待，从完善城市生活垃圾管理法规体系、源头控制减少生活垃圾产生、积极推进生活垃圾分类收集及回收、提高全民环保意

4、识以及科学进行分类处理和管理等措施来推进城市生活垃圾减量化、资源化、无害化处理，从而使垃圾总量呈逐年下降的趋势。为了使垃圾的处理与环境相容，德国对垃圾处理的技术选择了严格的规定，在源头控制盒分类回收利用厚，首先采取的是堆肥（生化）技术，再次是焚烧技术，最后才是卫生填埋垃圾，并规定干态热值小于6000KJ/Kg的部分才能进行填埋处理。因此，德国近年来虽然国内生产总值逐年在提高，但生活垃圾产量反而下降。德国甚至规划从2020年起要全部取消垃圾填埋。日本城市餐厨垃圾分类收集已很普及，资源化利用意识很高，尤其是2001年5月1日食品回收处理法开始实施后，再生利用总体实施率从2001年的37%增加到20

5、05年的52%。从日本2005年度城市餐厨垃圾再生利用方法来看，堆肥化为39%，其次是饲料化35%，其他方法利用为26%。按产业类别统计再生利用等实施率情况，食品制造业为81%、食品批发业为61%、食品零售业为31%、餐饮业为21%。由此可见，越到餐饮业等下游企业在资源化利用方面所面临的难度越大。美国城市生活垃圾产量逐年增长，到2006年的产量为2.51亿t,人均每天产生2.09，其中餐厨垃圾占生活垃圾总量的11.5%左右。为了避免餐厨垃圾与生活垃圾混合，绝大部分家庭餐厨垃圾采用直接破碎排入下水道，由生活废水处理厂进行综合处理。美国近期的发展则是倾向于采用堆肥工艺制成肥料或者加工成动物饲料进行

6、资源化利用。美国制定的垃圾处理目标为，到2010年回收再利用50%，填埋40%，焚烧10%。韩国政府注重餐厨垃圾的资源化利用，由于韩国特殊的饮食文化，导致其餐厨垃圾的盐分很高，以堆肥方式处理餐厨垃圾很慎重。近年来，除了堆肥化处理之外，韩国的餐厨垃圾处理研究方向为厌氧消化-生物气回收、生物反应器浆状好氧处理、饲料化处理等。加拿大近年来从环保和生态农业出发，首先对垃圾进行源头分类，有机垃圾进行粉碎后生产有机肥，应用于园艺、农业、湿地保护等，但每年仍有很多有机垃圾被填埋。从国外餐厨垃圾处理的发展趋势来看，因地制宜地针对城市生活垃圾的处理给予足够的重视，尽力完善其法律法规，从源头减量化、分类收集，推进

7、资源化回收利用。需要留意的是，由于餐厨垃圾中含有丰富的营养成分，制成蛋白饲料可以说是具有潜力的资源化利用方式。但最近研究表明，使用同源性动物蛋白饲料喂同种动物，将会有传播疾病的风险，疯牛病很可能就源自动物“食用同类”现象。由于20世纪末的疯牛病、动物口蹄疫大规模爆发等原因，出于安全考虑，欧盟等多数国家均通过法律法规禁止直接用餐厨垃圾作动物饲料，用餐厨垃圾直接喂猪更是处于被禁止之列。2.2我国城市餐厨垃圾处理现状及存在问题从国内餐厨垃圾现状来看，随着我国城市人口的增加和人民生活水平的不断提高，城市餐厨垃圾产量也在逐年增长，由此而带来的环境污染和社会危害问题日益严重。据统计，目前我国的城市生活垃圾

8、年产量已达1.5亿吨，其中城市餐厨垃圾所占比例约45%。例如，北京37%，天津54%，上海59%，沈阳62%，深圳57%，广州57%，济南42%等，受国内饮食习惯的影响，餐厨垃圾产生量比发达国家高。由于目前国家还没有出台相关法律来约束，大部分饭店、食堂等排放量大且集中的餐厨垃圾多数被郊区的养猪户等收集，再经简单的加热处理后喂猪，餐饮业排放的油脂被不法黑加工点收集及加工，甚至形成地下产业链溜回到餐桌上，“垃圾猪”和“地沟油”等危害社会的现象屡禁不绝。恶性的食物循环链和疾病传播链仍在严重威胁着消费者的食品安全和身体健康。目前仍有部分城市（如北京、上海等）出台专项法规进行强制性规定及管理。还有，目前

9、排放的城市生活垃圾中含有大量的餐厨垃圾，混合排放的餐厨垃圾不仅难以进行分离和资源化再利用，而且给国内占主导地位的生活垃圾填埋处理会产生大量的垃圾渗透液和填埋气体难以有效处理而带来二次污染等困惑。因此，餐厨垃圾的源头实时进行预处理及资源化利用的需求越来越迫切。近年来，国内相关研究和开发部门作了很多积极的探索，取得了一定的成效。例如，利用筛选、重选、磁选、电选、水选、光电分选等不同手段，在混合收集的生活垃圾中分理出餐厨垃圾等有机物进行堆肥处理；针对国内餐厨垃圾盐分高的特点探讨除盐最佳工艺等。然而，资源化产业化方面仍面临很多难题，在国内一些城市目前虽然建立了大型餐厨垃圾堆肥处理厂，有的地方大量引进国

10、外处理工艺及设备等，但由于对餐厨垃圾处理难度缺乏深刻的认识和对实用性没有足够的探讨，导致其处理效果达不到资源化要求而不能形成产业链，甚至造成大量劣质“堆肥”卖不出去，只能再送往填埋场进行填埋等，很多不同规模的城市垃圾堆肥厂不能正常运行或处于关闭状态灯现象屡屡出现，国内餐厨垃圾无害化、资源化处理行业发展步履艰难。纵观我国的城市餐厨垃圾处理现状，存在的主要问题可以归纳为两个方面，一是政策及一是层面，二是技术层面。在政策及意识层面，目前国家相关法律法规不健全，城市餐厨垃圾排放企业责任意识谈薄和缺乏规范化管理，餐厨垃圾不正当利用现象屡禁不止，餐厨垃圾与其他生活垃圾混合排放，不但增加了城市生活垃圾后续处

11、理的成本及难度，而且阻碍城市餐厨垃圾资源化处理的产业化发展进程。在技术层面，城市餐厨垃圾收运和资源化处理技术水平参差不齐，餐厨垃圾源头处理模式不健全、缺乏相应的关键技术。很多研究部门将城市餐厨垃圾资源化处理问题只局限于单一处理环节，缺乏对整个循环利用系统全过程的关键工艺和产品研发以及产业化可行性的探讨，导致城市餐厨垃圾有效利用循环产业链的各个环节衔接不畅，难以形成可操作性的良性循环利用系统。三、 餐厨垃圾处理技术的探讨目前餐厨垃圾处理的主要技术包括填埋、焚烧、厌氧发酵、好氧堆肥、微生物处理等。下面就各种处理技术的特点简要介绍。3.1填埋处理技术填埋法是城市生活垃圾处理的主要方法之一，将生活垃圾

12、填埋在地下，利用好好氧微生物和厌氧微生物将其降解。但填埋处理技术不适合餐厨垃圾的处理，主要因为餐厨垃圾中的渗滤液会导致水质的污染和环境污染，同时占地面积大，不适合我国国情。3.2 焚烧处理技术焚烧处理就是将可燃性固体在高温下燃烧，以便氧化分解。但焚烧处理不适合餐厨垃圾的处理，主要是因为：餐厨垃圾含水率太高（通常达70%以上），如果采用焚烧需要添加大量的助燃剂，同时在燃烧过程中会产生二噁英，对环境造成更为严重的二次污染。3.3 好氧堆肥技术好氧堆肥就是将垃圾堆码在一起，让垃圾自然升温发酵降解的过程。该方法工艺简单原始，是生活垃圾处理的方法之一，但用于处理餐厨垃圾有一定的局限性。主要是好氧堆肥对餐

13、厨垃圾的无害化处理不够彻底，同时处理周期长、现场环境差、产品的附加值低等。3.4 厌氧发酵技术厌氧发酵就是指在无分子氧的条件下，通过厌氧微生物的作用，将有机物分解转化为沼气的过程。厌氧处理实现垃圾能源化处理，降解处理彻底，污泥排量少、运行费用低等有点，目前是倍受青睐的处理方法。但厌氧发酵处理技术同样存在不足之处，如占地面积大，先期投资大、操作条件苛刻、沼液的处理问题等。本文将重点对厌氧发酵技术的工艺及装备进行介绍。四、 餐厨垃圾厌氧发酵技术工艺简介餐厨垃圾厌氧发酵技术应满足以下基本要求：技术成熟、设备可靠； 资源化程度高、二次污染及能耗小； 符合无害化处理要求。以下为典型餐厨垃圾厌氧发酵的工艺

14、流程图（1）餐厨垃圾厌氧发酵技术在德国 德国自20世纪60年代起，厌氧技术在德国就得到初步应用。至上世纪90年代，厌氧技术的工程使用日益成熟，厌氧沼气工程开始在德国及整个欧洲大规模、广泛投入使用。 根据德国沼气协会数据，截至到2010年，德国境内总共有约5000个沼气工程运行使用，占欧洲全部沼气工程的80%以上。年发电2000MW，提供的上网电量约占德国全年供电量的2%。2010年德国政府按照新能源法开始对沼气工程发电进行补贴，进一步促进了厌氧沼气工程的发展。按照德国政府的规划，到2020年，新能源发电将占德国全年总发电量的43%，替代核能在能源供应体系中的位置。 生活污泥中有机物的含量比较高

15、，首选处置方法是中温厌氧消化，这样既可以杀死对人体有害的病菌，还可以产生沼气。德国自己不产石油，产生沼气就是好事情，每个污水处理厂都有小型的燃气发电机，还可用于冬天的取暖五、 餐厨垃圾厌氧发酵技术关键设备的介绍我国餐厨垃圾处理还处于起步阶段，普遍认为采用厌氧发酵技术是比较好的发展方向，国外在在这方面的技术比较成熟，国内正在引进该技术，如重庆环卫集团引进的是瑞典普拉克公司技术。但在实际应用中由于国内餐厨垃圾自身的特点，导致国外技术在我国有点“水土不服”。关键是我国餐厨垃圾在分选上不如国外细致，杂物含量多。给餐厨垃圾的预处理提出更高的要求，餐厨垃圾厌氧发酵处理的技术关键是预处理与制浆。重庆江北机械

16、有限公司于重庆环卫集团联合对餐厨垃圾厌氧发酵处理的关键设备进行开发，其成套处理能力按500T/d设计。本成套系统的关键设备主要包括餐厨垃圾处理的自动破袋分选系统、除杂制浆一体机、卧式螺旋卸料沉降螺离心机和碟式分离机。自动破袋分选系统的功能是将餐厨垃圾进行破袋和粗分选；除杂制浆一体机的功能是将经粗分选的垃圾进行粉碎和制浆，并将非有机质分选出来；卧式螺旋卸料沉降螺离心机和碟式分离机均为分离设备，其功能是将餐厨垃圾的油、水和有机质分离，油可做生物柴油，有机质在经厌氧发酵后可产沼气，这样就实现餐厨垃圾的资源化。下面就关键设备作简要介绍。5.1餐厨垃圾处理的自动破袋分选系统。餐厨垃圾自动破袋分选机主要功

17、能是对回收的餐厨垃进行破袋的同时进行初步的分选，如将餐厨垃圾中较粗大的包装盒、玻璃瓶、塑料瓶等与食物残渣等半流体物质分开。餐厨垃圾破袋分选机的基本结构由破袋装置、螺旋输送机，机架、壳体、格栅组成。餐厨垃圾进入破袋装置进行破袋然后再进行分选，最后被螺旋推动排出机外。在这个过程中，尺寸较小、流动性好的食物残渣漏过格栅；尺寸较大的玻璃瓶、塑料瓶等物一直被推到输送机尾部；塑料袋、布料等物则一部分漏过格栅网，一部分被推到输送机尾部。这样就完成了餐厨垃圾的初步分选。同时CX1200餐厨垃圾分选机在分选过程中可以加洗水，用于洗涤粗大物料上附着的油脂等有机物。表1 CX1200-N破袋分选机的主要技术参数机器

18、型号：CX1200破袋分选机技术参数参数值螺旋直径1200mm螺旋转速79r/min主电机型号Y2-160M-6主电机功率7.5kw破袋机转速可调处理能力25m3/h机器重量4500kg餐厨垃圾自动破袋分选机的技术关键包括： 我国餐厨垃圾在分类上不如国外细致，杂物含量及品种多，常有如玻璃瓶等易碎物品，如何解决在破袋的同时保证易碎物不碎问题。 由于餐厨垃圾中塑料袋很多，在破带分选过程中如何解决缠绕问题。 整机的耐磨要求：回转部件长期与餐厨垃圾进行撞击，对其结构的设计、材质的选择、零部件的工艺性等都有特殊的要求。 由于在分选过程中有大量块状物料，很容易堵网如何解决堵网问题。5.2除杂制浆一体机除杂

19、制浆一体机是整个餐厨垃圾的最关键设备。该一体机的功能、原理及参数如下：除杂制浆一体机的功能是将经过初步处理(自动破袋分选机)后的餐厨垃圾中杂质（如竹木、塑料、纸类、骨类、织物、金属等）物质分选出来，保证去除率达到90%以上，同时要保证食物残渣等有机质保留下来，并将有机质粉碎制浆。除杂制浆一体机的工作原理是餐厨垃圾经除杂制浆一体机的前端进料口进入除杂制浆内，机内设有高速旋转的转子，在转子上设计有破碎锤，在破碎锤的作用下餐厨垃圾中的有机质被破碎为细小颗粒经筛网排出，而不能破碎的竹木、塑料、纸类、骨类、织物、金属等物质从除杂制浆一体机的后端出口排出，实现餐厨垃圾中竹木、塑料、纸类、骨类、织物、金属等

20、物质的分选。除杂制浆一体机破碎机构的运动轨迹为螺旋线，其功能是驱动物料横向移动和向圆周分离，同时撞击破碎物料。表2 CCJ-1200除杂制浆一体机基本技术参数机器型号：CX1200-N破袋分选机技术参数参数值筛网直径1200mm主机转速600 r/min电机功率90 kW主电机功率7.5kw处理能力20 T/h机器重量13800Kg杂制浆一体机的技术关键包括： 我国餐厨垃圾在分选上不如国外细致，杂物含量及品种多，要达到20t/h的处理能力，壳体的容积、壳体与回转部件的距离，进出料口的设置等有待综合考虑。 该机要能同时实现破碎（有用物质）、避让（无用物质）和驱动功能，将杂质去除与制浆集成在一起，

21、还要保证无用物质去除率和有用物质的损失率。则避让功能的实施方式、破碎装置的结构及布置等有待试验验证。 整机的耐磨要求：回转部件长期与餐厨垃圾进行撞击，对其结构的设计、材质的选择、零部件的工艺性等都有特殊的要求。 该机外形尺寸较大，很多又是铆焊件，如何控制零部件的变形，比较经济地满足整机的性能是一个难题。5.3卧式螺旋卸料沉降螺离心机关于固液分离、油水分离及离心脱水设备固液分离与离心脱水设备均为卧式螺旋卸料沉降离心机（简称卧螺离心机），其工作原理为待分离的悬浮液经进料管连续输送到机内，经螺旋输送器的料仓加速后，进入高速旋转的转鼓内，在离心力场作用下，悬浮液在转鼓内形成一环形液流，固相颗粒在离心力

22、作用下快速沉降到转鼓的内壁上，由差速器产生的转鼓和螺旋的差速，由螺旋将沉渣推送到转鼓锥端的干燥区，经过螺旋推力和离心分力的双向挤压，以使沉渣得到进一步挤压脱水后，从转鼓小端排渣口排出。环形液流的液层深度，可通过转鼓大端的溢流挡板进行调节获得沉渣和清液不同的分离效果。分离后的清液经溢流口排出，沉渣和分离液分别被收集到机壳内各自的收集仓内，最后在重力作用下卸出机外。依据具体工艺要求分别需要两相和三相卧螺离心机，两相分离是将固相和液相分离，而三相分离则是将固相、水、和油分离。LW520卧式螺旋卸料沉降离心机主要技术参数设备名称卧式螺旋卸料沉降离心机规格型号LW520*2184-N1转鼓内径520 m

23、m2转鼓有效长度2184 mm3转鼓转速3000 rmin4分离因数31605螺旋差速525（可调） r/min6主电机型号功率Y3-250M-4-IMB355 kW工作电源频率三相交流380V频率50Hz防护等级IP55绝缘等级F级7辅电机型号功率YPT160L-4-IMB3/15 kW工作电源频率三相交流380V频率50Hz防护等级IP54绝缘等级F级8处理能力20m3/h9主机净重8000 kg卧螺离心机的技术关键： 由于餐厨垃圾中含有大量坚硬的颗粒，离心机高速运行时，坚硬物质对离心机转鼓、螺旋的耐磨很大，如何解决转鼓、螺旋问题。 餐厨垃圾的粘度大，如何对转鼓、螺旋结构进行优化设计，以便

24、满足对餐厨垃圾分离要求。 离心机的转速高，通常分离因数在3000G,如何解决转子的动平衡技术。4.4碟片分离机碟式分离机在本工艺中用于油水分离，其目的是将卧螺离心机所分离的液相（含有油、水、渣）作进一步的分离，以便获得满足工艺需求的油。工作原理为：转鼓装在立轴上端，通过传动装置由电动机驱动而高速旋转。转鼓内有一组互相套叠在一起的碟形零件（碟片）；碟片与碟片之间留有很小的间隙。待分离物料由位于转鼓中心的进料管加入转鼓。当混合液（混浊液）流过碟片之间的间隙时，固体颗粒在离心机作用下沿碟片下表面滑动而脱离碟片并积聚在转鼓内直径最大的部位形成渣层，通过排渣机构（人工、连续、间隙）排出转鼓；轻相液体沿碟

25、片上表面向转鼓中心运动，通过离心力从转鼓上部出液口排出转鼓；重相液体则聚在紧靠渣层的中间部位，沿特别设计的重相液流道从转鼓上部出液口排出转鼓。碟片分离机的技术关键是： 碟片是碟片分离机的关键部件，又是薄壁件如解决碟片成形与加工技术 碟片分离机的分离因数更高，通常在5000G，转子必须进行高速动平衡，如何解决转子的动平衡是技术关键。 排渣装置的优化设计。六、 餐厨垃圾资源化成套设备的市场前景分析目前国内餐厨垃圾产生量在6000万吨/年左右，如果处理按50%率计，每年实际处理量为3000万吨/年，即日储量量为8万吨。则需建日处理量500吨/天的垃圾处理成套系统160套。日处理量500吨/天的垃圾处理成套系统需要的设备费用按2000万计，目前成套系统设备的市场需求量为32亿元。综上所述，餐厨垃圾资源化成套设备的市场前景广阔，值得研发。