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有机垃圾预处理技术与厨余垃圾主要处理方式优缺点

2020-04-17 08:26:33

【一】、预处理技术概述
  虽然厌氧消化能在实现餐厨垃圾无害化处理的同时回收其中的能量,但由于水解速率较慢导致厌氧消化周期长,餐厨垃圾中木质素或高度不溶性有机聚合物含量高时尤为明显。餐饮垃圾处理水解速率与餐厨垃圾中有机物种类和含量有关,其他条件相同时,就碳水化合物、蛋白质、脂肪、纤维素、木质素五类物质而言,水解速率依次减小。同类有机物,水解速率与分子量有关,分子量越大水解越困难水解速率越小。对颗粒状有机物而言,其水解速率与颗粒粒径有关,粒径越大,颗粒状有机物的比表面积越小水解越困难,相应地水解速率也就越小。此外餐厨垃圾大量可降解有机物存在于絮体、胶团和细胞内,这些结构的破解较为困难,影响了整体的厌氧消化速率和产气量。
  为加快厌氧消化速率,提高沼气产量,人们通常会对餐厨垃圾进行预处理,常用预处理方法主要分为物理预处理、化学预处理、生物预处理和复合预处理。物理预处理主要通过减小餐厨垃圾的颗粒尺寸、破解絮体、胶团和细胞等结构来增加可溶性、增大餐厨垃圾和微生物或酶的接触面积来加速水解反应。物理预处理方法主要有机械粉碎、超声波、微波、高压、加热、冷冻等方法。研究热预处理(55~160℃)对中温厨余垃圾厌氧发酵降解特性的影响,结果表明热预处理能强化厨余垃圾两相厌氧消化,热预处理温度在90~120℃为佳。
  化学预处理方法主要有酸、碱、臭氧氧化等方法,它主要通过生化反应促进餐厨垃圾水解,如促进多糖的糖普键断裂形成低聚糖、麦芽糖和单酪。生物预处理包括淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、脂肪酶等预处理方式。
  对餐厨垃圾进行预处理往往意味着额外的工艺,需要额外的设备、试剂或者能量。工程应用中往往要考虑预处理的经济收益,对一些耗能高的预处理方式如高压和加热等,厌氧消化所获得的额外能源还不足以补偿预处理所消耗的能量,因而限制了其实际应用。总体而言,能耗低、成本小、绿色环保、作用效果好是餐厨垃圾预处理方法的发展方向。
  【二】、厨余垃圾主要处理方式优缺点
  目前,厨余垃圾的处理方式主要有焚烧、填埋、粉碎直排、制作肥料、制作饲料、能源生产,现就每一处理方式的利弊加以分析。
  1、填埋
  厨余垃圾和其他生活垃圾一起被运到垃圾场进行填埋处理。此法不用进行垃圾的分类,简单易行,成本低,在我国被广泛采用,但填埋需要专门的垃圾填埋场,占用土地较多,且自然腐败过程中会产生臭气,滋生蚊蝇,对周围的环境造成很大的影响,尤其在城市中,垃圾填埋存在土地有限,填埋场选址困难等问题。
  2、粉碎直排
  粉碎直排是指在厨房的下水口处安装餐厨垃圾处理设备,把厨余垃圾粉碎后,直接排到下水道中的处理方式。该处理方式可以对厨余垃圾进行及时的处理,防止腐败变质,处理起来比较方便,缺点是处理量有限,且容易造成下水道的堵塞,并且粉碎直排需要专用的器械,处理成本相对较高,在收入比较低的家庭推广难度较大。目前在我国只有少数家庭使用。
  3、堆肥
  包括有氧、厌氧、蚯蚓堆肥等。
  1、有氧堆肥
  将厨余垃圾堆放在一起或至于专门的发酵容器中,然后添加复合微生物菌剂,进行有氧发酵。据研究餐厨垃圾生产的有机肥所含的有机质、氮、磷、钾均高于多数的传统堆肥原料指标。在大力倡导有机农业、生态农业的今天,利用厨余垃圾生产有机肥发展前景广阔。该法简单易行,但发酵所需时间较长,且密闭不好易产生臭气,目前,已有适合家庭使用的堆肥发酵桶上市。
  2、厌氧堆肥
  将厨余垃圾放到密闭的容器中进行厌氧发酵,使有机大分子的有机物分解转化为以甲烷为主的沼气的过程。沼气是具有很高经济价值的燃料,可用来生火做饭,沼液、沼渣可作为肥料,发酵过程密闭,不会对周围环境造成污染,但需要修建专用的沼气池,前期投入大,技术要求高。现在部分农村地区有所采用。
  3、蚯蚓堆肥
  通过蚯蚓的摄食来消化厨余垃圾,蚯蚓本身是良好的饲料和中药材,而蚯蚓粪是上好的有机肥料。蚯蚓养殖需要的技术环境条件。高盐分、高油脂的剩菜等厨余垃圾不适合用来养殖蚯蚓。
  四、畜禽饲料生产
  厨余垃圾营养物质丰富,制作饲料优势明显。厨余垃圾制作饲料的方法主要有物理法和生物法。物理法是把厨余垃圾经过脱水、干燥、消毒和粉碎等过程,直接制成饲料,该方法工艺简单,操作容易,成本低,但存在较大的隐患。生物法是先利用酵母菌、乳酸菌等微生物对厨余垃圾进行发酵,然后烘干,制成蛋白饲料。在我国,饲料的需求量比较大,将厨余垃圾制成饲料的技术潜力巨大,但由于厨余垃圾收集、运输等过程中分类不,导致可能混进一些有害物质,因此存在的隐患。