厨余垃圾处理技术适应性及能源化分析

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厨余垃圾处理技术适应性及能源化分析

文_郭松波 四平中科能源环保有限公司

摘要：厨余垃圾其物理及化学性质具有较强的特殊性，要积极采用科学的应用技术对其加以有效处理，同时促进其能源化利用效果的提升。本文分析厨余垃圾的产量及成分构成，探讨厨余垃圾能源化处理技术及其适应性。

关键词：厨余垃圾；能源化；处理技术；适应性

Adaptability and Energy Analysis of Kitchen Waste Treatment Technology

Guo Song-bo

[ Abstract ] The physical and chemical properties of kitchen waste have strong particularity. We should actively adopt scientific application technology to effectively treat it, and promote its energy utilization effect. This paper analyzes the output and composition of kitchen waste, and discusses the energy treatment technology and adaptability of kitchen waste.

[ Key words ] kitchen waste; energy; treatment technology; adaptability

厨余垃圾占生活垃圾比例较大，含水率相对较高，其物理及化学性质的特殊性使其处理难度较大。因此，如何有效利用各种新型处理技术和工艺措施，加强对厨余垃圾的能源化处理，在保证处理效果的同时，产出更为优质的能源，值得广大科研人员更为深入地探索。

1 厨余垃圾产量及主要成分

1.1 其他国家及我国厨余垃圾产出情况

其他国家及我国厨余垃圾产出情况统计如表1所示。由表1可知发达国家产生厨余垃圾占据生活垃圾的比例通常低于发展中国家。但厨余垃圾均属于各国生活垃圾当中的重要组成部分，因此对其进行合理处置具有非常重要的现实意义，有利于人居环境的改善。

表1 其他国家及我国厨余垃圾产出情况统计表

国家年份年产量/万t占生活垃圾比例/%

韩国2014 1.731

新西兰201523.121

澳大利亚201658827

美国2016186917

中国2015900036～52

1.2 厨余垃圾的性质特征

我国幅员辽阔，各地区因为生活习惯的差异，所产生厨余垃圾在性质与特征方面具有较大的差异。重庆及四川等地区盛行吃火锅，因此厨余垃圾当中的油脂含量要明显高于其他地区。此外，有相关研究表明，武汉地区厨余垃圾的含盐量大概是1.24%。因此，我国厨余垃圾有着高油脂、高含盐量等特征。我国厨余垃圾的化学组成及元素组成如表2和表3所示。

表2 中国厨余垃圾的化学组成（干基） /%地区蛋白质脂肪总糖含水率（湿基）挥发性固体VS 四川15.024.151.576.094.5

河北16.210.769.465.0

北京11.619.547.079.0

上海8.110.250.785.099.1

江苏21.116.145.174.095.2

表3 中国厨余垃圾的元素组成

C（干基）/%N（干基）/%P（干基）/%C/N比

50.8 2.70.2618.8

2 厨余垃圾能源化处理技术及其适应性

2.1 焚烧法

利用焚烧法对厨余垃圾进行处理能够呈现出非常高的效率，最终会产生约5%便于处理的残余物。焚烧过程需要在特制焚烧炉当中进行，其热效率相对较高，所产出的热能可以转化为电能或者蒸汽。不过，厨余垃圾的含水量较大、热值较低，因此在焚烧过程中需要添加部分辅助燃料。对厨余垃圾进行脱水处理要耗费大量能量，焚烧所产生的尾气需要经过相应技术化处理才能够达到相应的排放标准。总体来讲，利用焚烧法对厨余垃圾进行处理存在费用投入较大、尾气排放受限等诸多问题，导致其很难实现大范围推广应用。

论 坛·FORUM 52

2.2 热分解法

热分解法是让垃圾处于高温条件之下完成热解，让厨余垃圾中所包含的能量转换为油、炭以及燃气等形式，再加以综合利用。在热解过程当中，厨余垃圾中所含有的氨、氦、硫等始终保持还原状态，所以对处理装置所形成的腐蚀作用较小。因此，热分解法有着非常广阔的开发与应用前景，但其相关技术仍未达到实用推广阶段，目前的应用案例较少。

2.3 生物发酵制氢

氢是一种高质量、高清洁度的高效能源，被普遍认为是替代煤炭、石油等传统能源的新型能源。而生物发酵制氢的处理方式具备反应条件温和与能源消耗较低的特征，所以受到了人们的普遍关注。

生物发酵主要包括2种方法，即光和细菌产氢以及发酵产氢，涉及到光合细菌与发酵细菌这两类微生物菌群。国内外许多研究人员对其展开了理论与实践探究，在活性污泥当中提取出微生物，针对化学成分组成不同的厨余垃圾分别开展发酵制氢实验，获得结论：糖类垃圾的实际产氢能力约为蛋白质类与酯类垃圾的20倍。通过实验探究产氢过程当中乳酸细菌所呈现的抑制作用，获得结论：在发酵之前针对底物作预热处理能够有效降低此种影响的程度。

生物发酵制氢方法所利用的原料主要包括生活垃圾、城镇污水以及粪便等相关有机废物，不仅能够制取氢气供人类使用，还能净化水环境，起到良好的环保效果。所以，不管是从环保方面来说，还是从新能源开发方面来说，生物制氢均有着非常良好的发展前景。

2.4 生产生物柴油

经相关研究统计发现，每吨厨余垃圾经过提炼能够产出20～80kg废油脂，在经过集中化加工与处理之后，便可制作成低碳酯类物质（比如脂肪酸甲酯等），即生物柴油。目前最为常用的生物柴油制备工艺包括超临界甲醇制程和生物酶法，前者主要利用甲醇处于超临界状态之下的物理及化学性质，跟废油脂之间发生反应，继而产出生物柴油。这一垃圾处理工艺并不需要添加催化剂，而且没有副产物形成，所以无需对其产物作分离处理，在反应过程中不会产出大量废水。此外，该处理过程的反应效率非常高，仅需2～4min便能达到反应平衡状态，并且对于原料纯度方面的要求较低，水分及脂肪酸对于反应所形成的影响较小。生物酶法是对可再生油脂原料进行转化，以制备生物柴油的一种新型工艺。该处理技术具有较强的环境友好特征，经相关检测研究发现，其产品相关关键技术指标均能符合德国、美国等发达国家的生物柴油标准，同时也能符合我国的0号柴油标准。

由于厨余垃圾当中含有大量杂质，在生物柴油制备过程中，需要采用具有良好适用性的预处理措施与处理工艺，继而确保其转化率符合相关要求，同时保证产品纯度不会受到影响。在实际生产过程中，需要严格确保酯交换反应的完全性，充分去除其中的甘油等副产品，防止发动机运行失常等问题的出现。除此之外，虽然生物柴油具备非常优质的环境效益，但是所需经济成本较高，国外主要采取减税甚至免税的方式，使其生产成本与正常柴油接近。厨余垃圾生产生物柴油流程图如图1所示。

图1 厨余垃圾生产生物柴油流程简图

3 结语

针对厨余垃圾采取能源化处理措施具有非常重要的现实作用和意义，对资源节约型、环境友好型社会的建设起到良好的助力。作为环保研究人员，在日常工作中应该积极探索，对国外关于厨余垃圾的先进处理技术和经验加以借鉴，继而与我国厨余垃圾产出情况进行有效融合，创建出一套更加符合我国国情的厨余垃圾能源化处理体系，为国家环保和新能源事业的发展注入源源不断的活力。

参考文献

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