消解反应器(餐厨垃圾处理技术概述)

Posted 2023-06-01

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消解反应器(餐厨垃圾处理技术概述)

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北极星固废网讯:摘要：餐厨垃圾，俗称泔脚，亦称潲水、泔水等，主要集中产生于餐饮行业、食堂及家庭，主要是指由人们的饮食行为产生的极易腐烂变质的生活污废，其具有水分、油脂、无机盐含量高的特点。本文梳理餐厨垃圾处理技术，普及公众对餐厨垃圾处理的相关知识，增强社会对餐厨垃圾处理的意识。

关键词：餐厨；污废；厨余；垃圾；

餐厨垃圾占城市生活垃圾的比重较大，约占50%。因餐厨垃圾为“人类副产的优质有害生物培养基”，极易自发滋生蚊蝇病菌，产生有毒、恶臭、可燃气体，带来消防隐患和环保、公众健康问题。不当利用餐厨垃圾的地沟油、泔水猪危害巨大，餐厨垃圾因油脂和其他有机物含量较为丰富，脱水后热值较高，是可利用的资源，故对餐厨垃圾的处理形式进行梳理是十分必要的。

1 分类

按处理媒介分为非生物处理和生物处理：其中非生物处理包括机械破碎、卫生填埋、焚烧发电、气化等；生物处理包括厌氧发酵、好氧发酵、制备生态饲料等。

（1）机械破碎。充分利用城市污水处理系统，将家庭垃圾通过垃圾粉碎机破水后进入市政污水系统进行处理。机械破碎过程中餐厨垃圾并未发生化学变化，仅降低了粒径，该方法实质上是将餐厨垃圾污水污泥化，不是消解处理而是转移污废，仅适用于具有新规划的能接纳该部分污废处理的城市或区域，否则势必会对原有的市政污水处理系统造成挑战。

（2）卫生填埋。将餐厨垃圾填埋于地下，包括持续的微生物对有机物降解过程即为餐厨垃圾卫生填埋。微生物的生化处理过程为近期的研究热点，一般性结论为微生物优先分解有机物并将其转化为自身生长繁殖所需的营养物质，在有机物富余的情况下可进一步将有机物生化降解为无机物增加土壤的肥沃程度。

卫生填埋具有操作简单，费用低的优点，同时具有占地面积大且需占用时间长，存在渗滤液二次污染，释放臭气，副产沼气易引发爆炸重大安全隐患。随着人们对环境问题日益看重和土地资源日趋紧张，餐厨垃圾的卫生填埋率在逐年下降。

（3）焚烧发电。餐厨垃圾含水率较高不宜直接燃烧，须先进行脱水处理，而后在焚烧炉中彻底氧化分解，一般以不低于1000℃的温度过氧燃烧，可将固状物减量65%（±15%），燃烧的高品位热一般用于发电，低品位热可用来供暖。灰渣可作为生产建筑材料的原料。为保证焚烧过程连续稳定，一般可掺烧20%的煤炭。

目前垃圾焚烧技术主要分为层状燃烧、流化床燃烧和旋转燃烧技术（即转窑式）3大类。

该方式处理速率高，转化产生的动力蒸汽用来发电，低品位热量用来供热，减量化程度大，实现了餐厨垃圾的资源、减量化；但是常规的垃圾焚烧不可避免地产生呋喃、二噁英、飞灰等大气污染物，另外焚烧炉灰渣（一般为燃前的5%～20%）重金属含量较高，污染环境较为严重。

（4）厌氧发酵。厌氧发酵是指微生物在氧气不足甚至无氧气的厌氧条件下通过自身代谢，将一部分有机质转化为微生物本体，另外一部分则分解为CH4（有的工艺可直接分解为H2）、CO2，亦可通过选择不同的微生物制备有机酸或醇。温度、酸碱度、碳氮比、微量元素、含氧量显著制约着厌氧发酵的速率和转化率[3]，目前厌氧发酵技术已经在欧洲得到长足的发展，国内应用代表工艺有Biomax。

集中厌氧发酵技术相对成熟，具有自动化程度高，能生产燃气或有机酸、醇，资源化程度好，经济性较高，渣可制成有机肥等优点，广泛应用于城市生活垃圾处理，为餐厨垃圾清洁资源化的有效途径。

（5）好氧发酵。餐厨垃圾好氧堆肥[1]是指人工培育的特效菌种或自然的好氧微生物在氧气充裕的条件下对餐厨垃圾的生物降解过程，与厌氧发酵类似，将一部分有机质转化为微生物本体，与厌氧发酵不同的是另一方面转化为有机肥而不产生CH4或H2。

餐厨垃圾好氧发酵目前的核心技术主要集中在好氧微生物的优选驯化，反应器的合理化改进等方面。餐厨垃圾好氧发酵主要压榨脱水、油水分离、生化降解、尾气处理、废水净化、有机肥处理等工艺过程，其中生化降解过程通常以破碎至粒径为1.5～8cm餐厨垃圾为原料，添加菌种及辅料，进行为期约4周的发酵。

如餐厨垃圾的油脂、盐分过高则会降低微生物的活性，另外集中好氧发酵占地面积大，会产生污染性臭气，经济效益不高。国内无害化堆肥处理厂数目逐年下降，与城市垃圾混合堆放、分离成本高、堆肥企业经济效益低有关。

值得推荐的是高温好氧快速降解技术，利用高效微生物菌群，好氧发酵1天将餐厨垃圾转化为有机肥，该方法速率快、盐度适应性好、高温活跃性好（甚至能达到80℃）。相对好氧堆肥而言，高温好氧反应过程无任何有害物质产生，产出的气体比较小、耗时短、过程可控制、易操作、降解快、资源化效果好，可以处理混合环保垃圾，运行费用低。而且90%的有机垃圾在前段垃圾预处理的过程中污水达标排放、油脂回收利用。10%的固体排放物作为有机肥原料用于生态种植养殖。整个处理过程无公害，不存在二次污染。符合国家餐厨垃圾处理的“减量化、无害化、资源化”就地处理原则。目前已有餐厨垃圾一体化设备投入市场，并且已经推广应用。

（6）制备生态饲料。生态饲料[1]是指以餐厨垃圾为原料制备的饲料。制备生态饲料的餐厨垃圾处理方法主要分为发酵生产菌体蛋白、青贮法、脱水法3大类。国内应用较多的是发酵法制备菌体蛋白；青贮法的典型做法为乳酸菌发酵；脱水制备干饲料通常包括直接高温干燥、煮沸干燥、真空油炸等方法。

（7）气化。虽诸如煤化工等领域主流的气化技术种类繁多，但因餐厨垃圾含水量较高，能运行稳定、经济合理的应用于餐厨垃圾处理的气化技术仅有极为有限的数种，这里仅推荐高温等离子炬气化技术[8]。该技术具有反应速率快、附加值高、本质环保的特点，核心技术为国外掌握，主要在美国、加拿大、日本有应用。该技术处理餐厨垃圾可将简单脱水处理后的固状物连同油脂一并气化，因高温等离子气化反应温度高，气流停留时间合理，基本不产生二噁英、呋喃等有机污染物，合成气有效成分为CO、H2。固渣可作为建筑保温原料，但目前国内应用不多，需要引进核心技术。

2 结语

目前国内主流的非生物餐厨垃圾处理方法是焚烧发电，高温等离子炬气化发电技术是最有希望替代焚烧的技术。规模化的垃圾气化技术尚在推广应用阶段，市场潜力巨大。

厌氧发酵和传统好氧堆肥处理可以实现餐厨垃圾资源化和减量化的目的。总体来讲微生物处理餐厨垃圾的优点是工艺简单，初期投资较低，自动化程度较高，二次污染小；虽具有耗能高，减量化程度小，盐度适应性较差，往往需要添加辅料等缺点，但可以实现资源化，有一定的产出。目前小型化餐厨垃圾一体化设备正在作为一种新的垃圾解决方案被广泛应用于政府机关单位食堂、学校食堂、酒店、宾馆、餐厅、住宅小区、食品加工厂、机场、街道社区，大型工厂，农贸批发市场，果蔬生产基地，食品加工厂等。

参考文献：

[1]胡新军，张敏，余俊锋，等.中国餐厨垃圾处理的现状、问题和对策[J].生态学报，2012，32（14）：4575-4584.

[2]陈丽媛，徐冲，陈杰，等.城市生活垃圾的微生物处理技术[J].微生物学杂志，2016，6（36）：91-95.

[3] 张壁.青岛市餐厨垃圾处理工艺及运行管理研究[D].青岛理工大学，2015.

[4]陈浩，朴光玄.韩国城市生活垃圾管理制度探析[J].当代世界，2010，（11）：57-59.

[5]付婉霞，王会红.餐厨垃圾资源化技术及应用[J].建设科技；2008（Z2）.

[6] 成都市中心城区餐厨垃圾处理技术论证方案.城市建设研究院.2011（12）

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