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餐廚垃圾處理,地坤環保生物技術

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餐廚垃圾處理,地坤環保生物技術

 

摘要:餐廚垃圾,俗稱泔腳,亦稱潲水、泔水等,主要集中產生於餐飲行業、食堂及家庭,主要是指由人們的飲食行為產生的極易腐爛變質的生活汙廢,其具有水分、油脂、無機鹽含量高的特點。本文梳理餐廚垃圾處理技術,普及公眾對餐廚垃圾處理的相關知識,增強社會對餐廚垃圾處理的意識。

關鍵詞:餐廚; 汙廢; 廚餘; 垃圾;

餐廚垃圾占城市生活垃圾的比重較大,約占50%。因餐廚垃圾為“人類副產的優質有害生物培養基”,極易自發滋生蚊蠅病菌,產生有毒、惡臭、可燃氣體,帶來消防隱患和環保、公眾健康問題。不當利用餐廚垃圾的地溝油、泔水豬危害巨大,餐廚垃圾因油脂和其他有機物含量較為豐富,脫水後熱值較高,是可利用的資源,故對餐廚垃圾的處理形式進行梳理是十分必要的。

1 分類

按處理媒介分為非生物處理和生物處理:其中非生物處理包括機械破碎、衛生填埋、焚燒發電、氣化等;生物處理包括厭氧發酵、好氧發酵、製備生態飼料等。

(1)機械破碎。充分利用城市汙水處理係統,將家庭垃圾通過垃圾粉碎機破水後進入市政汙水係統進行處理。機械破碎過程中餐廚垃圾並未發生化學變化,僅降低了粒徑,該方法實質上是將餐廚垃圾汙水汙泥化,不是消解處理而是轉移汙廢,僅適用於具有新規劃的能接納該部分汙廢處理的城市或區域,否則勢必會對原有的市政汙水處理係統造成挑戰。

(2)衛生填埋。將餐廚垃圾填埋於地下,包括持續的微生物對有機物降解過程即為餐廚垃圾衛生填埋。微生物的生化處理過程為近期的研究熱點,一般性結論為微生物優先分解有機物並將其轉化為自身生長繁殖所需的營養物質,在有機物富餘的情況下可進一步將有機物生化降解為無機物增加土壤的肥沃程度。

衛生填埋具有操作簡單,費用低的優點,同時具有占地麵積大且需占用時間長,存在滲濾液二次汙染,釋放臭氣,副產沼氣易引發爆炸重大安全隱患。隨著人們對環境問題日益看重和土地資源日趨緊張,餐廚垃圾的衛生填埋率在逐年下降。

(3)焚燒發電。餐廚垃圾含水率較高不宜直接燃燒,須先進行脫水處理,而後在焚燒爐中徹底氧化分解,一般以不低於1000℃的溫度過氧燃燒,可將固狀物減量65%(±15%),燃燒的高品位熱一般用於發電,低品位熱可用來供暖。灰渣可作為生產建築材料的原料。為保證焚燒過程連續穩定,一般可摻燒20%的煤炭。

目前垃圾焚燒技術主要分為層狀燃燒、流化床燃燒和旋轉燃燒技術(即轉窯式)3大類。

該方式處理速率高,轉化產生的動力蒸汽用來發電,低品位熱量用來供熱,減量化程度大,實現了餐廚垃圾的資源、減量化;但是常規的垃圾焚燒不可避免地產生呋喃、二噁英、飛灰等大氣汙染物,另外焚燒爐灰渣(一般為燃前的5%~20%)重金屬含量較高,汙染環境較為嚴重。

(4)厭氧發酵。厭氧發酵是指微生物在氧氣不足甚至無氧氣的厭氧條件下通過自身代謝,將一部分有機質轉化為微生物本體,另外一部分則分解為CH4(有的工藝可直接分解為H2)、CO2,亦可通過選擇不同的微生物製備有機酸或醇。溫度、酸堿度、碳氮比、微量元素、含氧量顯著製約著厭氧發酵的速率和轉化率[3],目前厭氧發酵技術已經在歐洲得到長足的發展,國內應用代表工藝有Biomax。

集中厭氧發酵技術相對成熟,具有自動化程度高,能生產燃氣或有機酸、醇,資源化程度好,經濟性較高,渣可製成有機肥等優點,廣泛應用於城市生活垃圾處理,為餐廚垃圾清潔資源化的有效途徑。

(5)好氧發酵。餐廚垃圾好氧堆肥[1]是指人工培育的菌種或自然的好氧微生物在氧氣充裕的條件下對餐廚垃圾的生物降解過程,與厭氧發酵類似,將一部分有機質轉化為微生物本體,與厭氧發酵不同的是另一方麵轉化為有機肥而不產生CH4或H2。

餐廚垃圾好氧發酵目前的核心技術主要集中在好氧微生物的優選馴化,反應器的合理化改進等方麵。餐廚垃圾好氧發酵主要壓榨脫水、油水分離、生化降解、尾氣處理、廢水淨化、有機肥處理等工藝過程,其中生化降解過程通常以破碎至粒徑為1.5~8cm餐廚垃圾為原料,添加菌種及輔料,進行為期約4周的發酵。

如餐廚垃圾的油脂、鹽分過高則會降低微生物的活性,另外集中好氧發酵占地麵積大,會產生汙染性臭氣,經濟效益不高。國內無害化堆肥處理廠數目逐年下降,與城市垃圾混合堆放、分離成本高、堆肥企業經濟效益低有關。

值得推薦的是高溫好氧快速降解技術,利用高效微生物菌群,好氧發酵1天將餐廚垃圾轉化為有機肥,該方法速率快、鹽度適應性好、高溫活躍性好(甚至能達到80℃)。相對好氧堆肥而言,高溫好氧反應過程無任何有害物質產生,產出的氣體比較小、耗時短、過程可控製、易操作、降解快、資源化效果好,可以處理混合環保垃圾,運行費用低。而且90%的有機垃圾在前段垃圾預處理的過程中汙水達標排放、油脂回收利用。10%的固體排放物作為有機肥原料用於生態種植養殖。整個處理過程無公害,不存在二次汙染。符合國家餐廚垃圾處理的“減量化、無害化、資源化”就地處理原則。目前已有餐廚垃圾一體化設備投入市場,並且已經推廣應用。

(6)製備生態飼料。生態飼料[1]是指以餐廚垃圾為原料製備的飼料。製備生態飼料的餐廚垃圾處理方法主要分為發酵生產菌體蛋白、青貯法、脫水法3大類。國內應用較多的是發酵法製備菌體蛋白;青貯法的典型做法為乳酸菌發酵;脫水製備幹飼料通常包括直接高溫幹燥、煮沸幹燥、真空油炸等方法。

(7)氣化。雖諸如煤化工等領域主流的氣化技術種類繁多,但因餐廚垃圾含水量較高,能運行穩定、經濟合理的應用於餐廚垃圾處理的氣化技術僅有極為有限的數種,這裏僅推薦高溫等離子炬氣化技術[8]。該技術具有反應速率快、附加值高、本質環保的特點,核心技術為國外掌握,主要在美國、加拿大、日本有應用。該技術處理餐廚垃圾可將簡單脫水處理後的固狀物連同油脂一並氣化,因高溫等離子氣化反應溫度高,氣流停留時間合理,基本不產生二噁英、呋喃等有機汙染物,合成氣有效成分為CO、H2。固渣可作為建築保溫原料,但目前國內應用不多,需要引進核心技術。

2 結語

目前國內主流的非生物餐廚垃圾處理方法是焚燒發電,高溫等離子炬氣化發電技術是希望替代焚燒的技術。規模化的垃圾氣化技術尚在推廣應用階段,市場潛力巨大。

厭氧發酵和傳統好氧堆肥處理可以實現餐廚垃圾資源化和減量化的目的。總體來講微生物處理餐廚垃圾的優點是工藝簡單,初期投資較低,自動化程度較高,二次汙染小;雖具有耗能高,減量化程度小,鹽度適應性較差,往往需要添加輔料等缺點,但可以實現資源化,有一定的產出。目前小型化餐廚垃圾一體化設備正在作為一種新的垃圾解決方案被廣泛應用於機關單位食堂、學校食堂、酒店、賓館、餐廳、住宅小區、食品加工廠、機場、街道社區,大型工廠,農貿批發市場,果蔬生產基地,食品加工廠等。

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