餐厨垃圾与堆肥预处理的玉米秸秆混合厌氧发酵
餐厨垃圾处置方式及其碳排放分析
餐厨垃圾处置方式及其碳排放分析一、引言餐厨垃圾是指餐厅、家庭和其他饮食服务场所产生的厨余废弃物,包括食物残渣、糖果包装、植物纤维等。
这些垃圾的产生量庞大,如果不正确处理,会对环境造成严重的污染。
同时,垃圾处理过程中产生的二氧化碳(CO2)排放也是一个值得关注的重要问题。
本文将探讨餐厨垃圾的处置方式及其对碳排放的影响。
二、餐厨垃圾处置方式1. 垃圾填埋垃圾填埋是目前餐厨垃圾处置的一种常见方式。
这种方法的原理是将垃圾倒在一个土坑中,并用土壤覆盖。
填埋过程中会有一些有机物发酵产生沼气,其中包括大约50%的甲烷(CH4),这是一种温室气体,对全球变暖起到了重要作用。
2. 储存与堆肥堆肥是一种将有机垃圾分解成肥料的方式。
餐厨垃圾通常通过与其他有机废物混合,放置在适当的环境下进行堆肥处理。
堆肥过程中会产生一定量的二氧化碳和甲烷,但相对于填埋来说,排放量较低。
3. 厌氧消化(AD)过程厌氧消化是一种将餐厨垃圾沉浸在无氧条件下进行分解的过程。
这个过程会产生大量的甲烷气体,但其在产生的同时可以被捕获和利用作为能源源。
相比于填埋,在AD过程中产生的二氧化碳排放较少。
三、碳排放分析1. 填埋的碳排放填埋餐厨垃圾时产生的沼气中含有大量甲烷,这是一种温室气体,其温室效应是二氧化碳的约25倍。
填埋餐厨垃圾产生的碳排放量很高,对全球变暖起到了重要作用。
2. 堆肥的碳排放堆肥过程中会产生一定量的二氧化碳和甲烷。
尽管堆肥过程中的甲烷排放较低,但由于堆肥产生的二氧化碳量较高,所以其碳排放量较填埋方式稍高。
3. 厌氧消化的碳排放厌氧消化过程中产生的甲烷能被捕获和利用作为能源源,所以其甲烷排放相对较低。
另外,由于厌氧消化过程中产生的二氧化碳能替代化石燃料,所以其碳排放也较低。
四、结论餐厨垃圾的正确处理对于环境的保护和碳排放的减少至关重要。
从碳排放的角度来看,厌氧消化是一种较为可取的餐厨垃圾处理方式,因为它能够同时减少甲烷和二氧化碳的排放,并且将甲烷转化为能源。
餐厨垃圾处理方法
餐厨垃圾处理方法
餐厨垃圾是指由食品加工、食堂、餐馆和家庭生产的废弃物。
妥善处理餐厨垃圾是保护环境和人类健康的重要任务。
本文将介绍
一些常见的餐厨垃圾处理方法。
1. 分类回收:将餐厨垃圾与其他种类的垃圾分开收集、分类、
回收利用。
这种方法有助于减少垃圾的体积和危害,提高资源利用
效率。
2. 厌氧发酵:餐厨垃圾可以通过厌氧发酵处理,产生有机肥料
和沼气。
这种方法不仅可以减少垃圾量,还可以利用垃圾中的有机
物质,减少对化石燃料的依赖。
3. 堆肥处理:将餐厨垃圾与其他有机废弃物一起进行堆肥处理。
堆肥过程中,餐厨垃圾中的有机物质会分解为肥料,可以用于植物
的生长。
这种方法对农业生产具有重要意义。
4. 油脂回收:餐厨垃圾中的油脂可以通过回收再利用。
回收油
脂不仅可以减少餐厨垃圾的体积,还可以节约资源,减少环境污染。
5. 生物转化:餐厨垃圾可以通过生物转化技术处理,将有机废弃物转化为有用的产品,例如生物燃料、生物塑料等。
这种方法具有较高的资源回收率和环境友好性。
总之,餐厨垃圾处理方法多种多样,每种方法都有其适用的场景和优势。
我们应当根据具体情况选择合适的方法,从而实现餐厨垃圾的有效处理和资源利用。
餐厨垃圾处理技术要求规范(CJJ184-2012)
餐厨垃圾处理技术规范(CJJ 184-2012 )1总则1.0.1 为贯彻国家有关餐厨垃圾处理的法规和技术政策,保证餐厨垃圾得到资源化、无害化和减量化处理,使餐厨垃圾处理工程建设规范化,制定本规范。
1.0.2 本规范适用于新建、扩建、改建餐厨垃圾收集和处理工程项目的设计、施工及验收。
1.0.3 餐厨垃圾处理工程建设,应采用先进、成熟、可靠的技术和设备,做到工艺技术先进、运行可靠、消除风险、控制污染、安全卫生、节约资源、经济合理。
1.0.4 餐厨垃圾收集和处理工程的设计、施工及验收除应符合本规范外,尚应符合国家现行有关标准的规定。
2术语2.0.1 餐饮垃圾 restaurant food waste餐馆、饭店、单位食堂等的饮食剩余物以及后厨的果蔬、肉食、油脂、面点等的加工过程废弃物。
2.0.2 厨余垃圾 food waste from household家庭日常生活中丢弃的果蔬及食物下脚料、剩菜剩饭、瓜果皮等易腐有机垃圾。
2.0.3 餐厨垃圾 food waste餐饮垃圾和厨余垃圾的总称。
2.0.4 泔水油 oil in food waste从餐厨垃圾中分离、提炼出的油脂。
2.0.5 煎炸废油 waste fried oil餐馆、饭店、单位食堂等做煎炸食品后废弃的煎炸用油。
2.0.6 地沟油 oil made from restaurant drainage sewage从餐饮单位厨房排水除油设施分离出的油脂和排水管道或检查井清掏污物中提炼出的油脂。
2.0.7 干热处理 dry thermal treatment将餐厨垃圾预脱水后,利用热能进行干燥处理,同时杀灭细菌的处理过程。
2.0.8 湿热处理 hydrothermal treatment基于热水解反应,在适当的含水环境中,利用热能对餐厨垃圾进行处理,并改变垃圾后续加工性能的餐厨垃圾处理过程。
2.0.9 含固率 ratio of dry solid to total material (TS)物料中含有的干物质的重量比率。
餐厨垃圾中温湿式厌氧发酵产沼气的研究
中国资源综合利用 China Resources Comprehensive Utilization
Vol.39 No.6 2021年6月
餐厨垃圾中温湿式厌氧发酵产沼气的研究
肖扬帆,孙仕善,李昭君,周君杰,罗志刚
(宜昌建投水务有限公司,湖北 宜昌443000)
摘要:根据宜昌餐厨垃圾项目稳定运行一年的工况,本研究对生产数据进行分析。分析指标不仅包括挥发
益增强项目可持续运行能力。厌氧发酵作为项目工艺 的主流选择,因此项目沼气产量和影响产气因素的研 究具有深远的意义。本文根据宜昌餐厨垃圾项目稳定 运行一年的数据,分析餐厨垃圾中温湿式厌氧发酵系 统产生沼气的运行工况,以期为类似项目提供借鉴。
1工艺流程
1.1项目概况 宜昌餐厨垃圾处理项目是全国第二批试点项目,
XIAO Yangfan, SUN Shishan, LI Zhaojun9 ZHOU Junjie, LUO Zhigang (Yichang Construction Investment Water Co., Ltd., Yichang 443000, China) Abstract: According to the operating conditions of the Yichang Food Waste Project during one year of stable operation, this study analyzes the production data. The analysis indicators include not only the content of volatile solids (VS), but also the pH, temperature, daily biogas production and methane content o£ the anaerobic fermentation system. The organic load of the two anaerobic fermentation systems is between 1.02 〜 3.08 kgVS/(m3 • d), the biogas production rate is maintained at 651.34 ~ 2 371.03 Nm3/tVS, and the methane production rate is maintained at 312.71 ~ 1 493.75 Nm3/tVS. The best operating parameters are as follows: the organic load is 1 〜 2 kgVS/(m3 ■ d), the anaerobic fermentation temperature is 34 ~ 35 乞,and the pH is between 7.6 〜7.8. Keywords: food waste; medium temperature; anaerobic fermentation; biogas
餐厨垃圾的厌氧处理
浅析餐厨垃圾的厌氧处理一引言随着中国城市经济快速增长,人口不断增加和人们生活水平的不断提高,餐厨垃圾产出量不断增加,成为城市垃圾收集、运输和处理的主要难题。
餐厨垃圾主要指城市中餐厅与厨房产生的易腐、易生物降解的废弃物(主要是残羹剩饭),脱水性能较差,高温易腐,发出难闻的异味。
与其他垃圾相比,具有含水量、有机物含量、油脂含量及盐分含量高,营养元素丰富等特点,具有很大的回收利用价值。
餐厨垃圾处置不当将污染环境、损害居民身体健康且造成巨大的资源浪费。
而餐厨垃圾占城市生活垃圾的30%~60%,因此如何处理餐厨垃圾是我国城市化发展所面临的重要问题。
2.1国内的现状在我国,餐厨垃圾没有固定的处理渠道,也没有专门的处理公司,没有形成专业化,产业化。
当下餐厨垃圾多数被作为饲料喂养家畜。
但是餐厨垃圾并没有经过处理,里面可能含有有害的物质或者垃圾里病菌滋生,影响家畜的健康,如果再流向市场,被人所食用,最终会影响人类的健康。
少量的餐厨垃圾未经处理直接排入下水道,以致出现地沟油提炼食用油,影响人们健康;另外在我国城市生活垃圾几乎没有经过分选,从而餐厨垃圾常同生活垃圾混合进行处理。
而餐厨垃圾极易腐败,散发出恶臭气体,给暂存地点、转运过程中的环境造成很大的影响。
因此实现餐厨垃圾的资源化、减量化、无害化,对中国城市环境有着非常重要的影响。
以下是国内一些城市的处理现状:表2 国内城市餐厨垃圾处理现状日产量t/d管理现状处理现状①饲养猪北京 1 050尚未完成全面化管理②同生活垃圾混合处理③规划建四座处理规模为200 ~400 t/d处理厂杭州 1 000无序化状态①82.5% 喂猪②7.2% 非法制油③9.3% 同生活垃圾混合处理上海 1 000未完成全面化管理①饲养猪②同生活垃圾混合处理③建规模为40 t/d机械化生产线[5]深圳800未完成全面化管理①91.62% 喂猪②同生活垃圾混合处理重庆600无序化管理①喂猪②非法制油③同生活垃圾混合处理④公司回收率小于10%西安500无序化管理①喂猪②非法制油③同生活垃圾混合处理乌鲁木齐400未完成全面化管理①喂猪②同生活垃圾混合处理③建规模为50t/d综合处2.2国外研究现状在国外,许多国家建立了独立的餐厨垃圾管理体系。
餐厨垃圾处理技术方案
餐厨垃圾处理技术方案餐厨垃圾是指在餐饮业中产生的剩余食物、废弃食材以及与食物相关的包装材料等垃圾。
这些垃圾的处理不仅会带来环境问题,还会给人们的生活带来诸多不便。
因此,开发高效、环保的餐厨垃圾处理技术方案是十分重要的。
本文将介绍几种优秀的技术方案,以期为餐饮企业提供参考。
一、生物降解处理技术生物降解处理技术是一种基于生物学原理,通过微生物的活动将有机物分解为可被大自然循环的物质的方法。
在餐厨垃圾处理中,通常使用的是厌氧发酵和好氧堆肥两种技术。
1、厌氧发酵:将餐厨垃圾放入密封的容器中,通过控制温度、湿度和通气条件,使垃圾中的有机物被微生物分解为甲烷和二氧化碳等气体以及液体和固体的有机肥料。
这种方法的优点是处理过程中不会产生异味和噪音,并且产出的沼气可用作能源,具有经济效益。
2、好氧堆肥:将餐厨垃圾与适量的填料混合,通过适宜的通风条件和环境温度,利用细菌和真菌的作用将有机物分解成稳定的有机肥料。
堆肥过程中会产生热量,可以有效杀灭垃圾中的病原微生物和虫卵,减少环境污染风险。
二、生物转化技术生物转化技术是指利用特定的微生物菌种,将餐厨垃圾中的有机物质转化为有用的生物质能源或生物化学品的方法。
1、沼气发酵:通过选择性加热处理餐厨垃圾,在高温和湿化的条件下,有效分离出油脂和蛋白质等可发酵的有机物,然后通过厌氧发酵过程,将其转化为沼气。
这种方法能够实现垃圾资源化利用,同时产出的沼渣可以当作有机肥料利用,具有较高的综合效益。
2、蛋白质发酵:选择性分离餐厨垃圾中的蛋白质,利用特定的微生物菌株将其转化为蛋白质饲料或生物活性肽。
这种方法可以最大程度利用餐厨垃圾中的有机物质,减少资源浪费,并且产出的蛋白质饲料具有高营养价值。
三、物理处理技术物理处理技术是指通过物理手段将餐厨垃圾进行分离、压实、破碎等处理,以减少其体积和改变其物理特性。
1、压实机处理:采用专用的压实机对餐厨垃圾进行压实处理,使其体积变小。
这种方法适用于高密度居住区域中垃圾存储的空间有限的情况,可以减少垃圾的存放频次和运输成本。
餐厨垃圾厌氧发酵处理的工艺流程
餐厨垃圾厌氧发酵处理的工艺流程餐厨垃圾厌氧发酵处理的工艺流程如下:一、预处理在餐厨垃圾进入厌氧发酵处理环节之前,需要进行一系列的预处理。
首先,需要对垃圾进行分类,将其中的蔬菜、水果、肉类等不同类型的垃圾分别收集。
接下来,需要将这些垃圾进行挑拣,去除其中的金属、陶瓷、玻璃等无机物以及塑料等有机物。
这个过程中,可以充分利用重力分选技术,将垃圾按照密度和质量的差异进行分离。
完成垃圾分类和挑拣后,需要进行破碎处理。
这个步骤主要是将大块的垃圾破碎成小块,以便于后续的厌氧发酵处理。
同时,破碎还能将垃圾中的有机物质充分释放出来,提高厌氧发酵的效率。
二、厌氧发酵在预处理完成后,餐厨垃圾便可以进入厌氧发酵环节。
在这个过程中,厌氧菌种会被添加到垃圾中,这些菌种会分解垃圾中的有机物质,产生沼气。
在厌氧发酵过程中,温度的控制非常重要。
一般情况下,发酵温度需要保持在30℃左右。
同时,发酵过程中的气体也需要进行管理。
这些气体主要包括沼气和二氧化碳等,其中沼气可以用于发电、供暖等,而二氧化碳则可以用于制作干冰等产品。
三、残渣处理在厌氧发酵完成后,会产生一些残渣。
这些残渣也需要进行适当的处理。
一般而言,残渣可以分为有机残渣和无机残渣两部分。
对于有机残渣,可以进一步进行堆肥处理,将其转化为有机肥料;对于无机残渣,可以进行填埋处理。
在残渣处理过程中,需要注意避免产生二次污染。
比如,在堆肥处理时,需要将残渣中的重金属等有害物质充分去除;在填埋处理时,需要注意避免对地下水和土壤造成污染。
总之,餐厨垃圾厌氧发酵处理的工艺流程包括预处理、厌氧发酵和残渣处理三个环节。
在这个过程中,需要充分考虑各个环节的优化和环境保护问题,实现资源的有效利用和废弃物的减量化、无害化、资源化处理。
菌糠—餐厨垃圾好氧发酵与厌氧消化处理效果及物质转化对比分析
菌糠—餐厨垃圾好氧发酵与厌氧消化处理效果及物质转化对比分析好氧发酵与厌氧消化是处理生物质废物高效且成熟的技术。
菌糠和餐厨垃圾都属于生物质废物,可以采用好氧发酵与厌氧消化技术实现废物的资源化。
菌糠和餐厨垃圾联合生物处理具有理化性质和营养成分互补的优势。
好氧发酵与厌氧消化作为生物处理的两种方式,目前在国内广泛应用。
本实验以菌糠和餐厨垃圾为实验材料,分析了好氧发酵与厌氧消化可行性,并对典型有机物降解转化与微生物多样性进行了比较。
具体内容如下:(1)菌糠-餐厨垃圾联合好氧发酵过程伴随着理化性质指标的变化,表现在:温度随着堆体高度增加而升高;不同高度ORP值波动趋势一致,ORP可以作为反映好氧发酵进程的指标之一;pH值由初始6.0逐渐升到7.5,后稳定在中性偏碱。
机械翻抛与强制通风好氧发酵工艺各有优缺点,将机械翻抛与强制通风结合可以进一步提高堆肥的效果。
(2)菌糠-餐厨垃圾原料BMP产甲烷潜力实验表明,餐厨垃圾、平菇菌糠与金针菇菌糠的产甲烷潜力分别为252.1、16.4和115.6 ml·gTS-1。
采用了正交试验筛选厌氧消化的最佳条件,平菇菌糠-餐厨垃圾(TS)1:2、2%NaOH预处理和35℃中温培养为正交试验的最优组合;正交实验#9累积产甲烷量最大,高达(12950±184)ml。
(3)无论是好氧发酵还是厌氧消化,都伴随着有机物质的降解转化。
还原糖、蛋白质和粗脂肪在两种生物转化体系中易降解,半纤维素在两种生物体系中减少了 16.1%~41.1%。
(4)借助高通量测序,对好氧发酵与厌氧消化结束时样品的微生物组成与多样性进行分析。
真菌、细菌和古菌在好氧发酵与厌氧消化这两种生物体系中微生物组成差异很大。
厌氧消化体系微生物的丰富度和多样性比好氧发酵高。
餐厨垃圾的厌氧处理
餐厨垃圾的厌氧处理浅析餐厨垃圾的厌氧处理⼀引⾔随着中国城市经济快速增长,⼈⼝不断增加和⼈们⽣活⽔平的不断提⾼,餐厨垃圾产出量不断增加,成为城市垃圾收集、运输和处理的主要难题。
餐厨垃圾主要指城市中餐厅与厨房产⽣的易腐、易⽣物降解的废弃物(主要是残羹剩饭),脱⽔性能较差,⾼温易腐,发出难闻的异味。
与其他垃圾相⽐,具有含⽔量、有机物含量、油脂含量及盐分含量⾼,营养元素丰富等特点,具有很⼤的回收利⽤价值。
餐厨垃圾处置不当将污染环境、损害居民⾝体健康且造成巨⼤的资源浪费。
⽽餐厨垃圾占城市⽣活垃圾的30%~60%,因此如何处理餐厨垃圾是我国城市化发展所⾯临的重要问题。
2.1国内的现状在我国,餐厨垃圾没有固定的处理渠道,也没有专门的处理公司,没有形成专业化,产业化。
当下餐厨垃圾多数被作为饲料喂养家畜。
但是餐厨垃圾并没有经过处理,⾥⾯可能含有有害的物质或者垃圾⾥病菌滋⽣,影响家畜的健康,如果再流向市场,被⼈所⾷⽤,最终会影响⼈类的健康。
少量的餐厨垃圾未经处理直接排⼊下⽔道,以致出现地沟油提炼⾷⽤油,影响⼈们健康;另外在我国城市⽣活垃圾⼏乎没有经过分选,从⽽餐厨垃圾常同⽣活垃圾混合进⾏处理。
⽽餐厨垃圾极易腐败,散发出恶臭⽓体,给暂存地点、转运过程中的环境造成很⼤的影响。
因此实现餐厨垃圾的资源化、减量化、⽆害化,对中国城市环境有着⾮常重要的影响。
以下是国内⼀些城市的处理现状:表2 国内城市餐厨垃圾处理现状⽇产量t/d管理现状处理现状①饲养猪北京 1 050尚未完成全⾯化管理②同⽣活垃圾混合处理③规划建四座处理规模为200 ~400 t/d处理⼚杭州 1 000⽆序化状态①82.5% 喂猪②7.2% ⾮法制油③9.3% 同⽣活垃圾混合处理上海 1 000未完成全⾯化管理①饲养猪②同⽣活垃圾混合处理③建规模为40 t/d机械化⽣产线[5]深圳800未完成全⾯化管理①91.62% 喂猪②同⽣活垃圾混合处理重庆600⽆序化管理①喂猪②⾮法制油③同⽣活垃圾混合处理④公司回收,回收率⼩于10%西安500⽆序化管理①喂猪②⾮法制油③同⽣活垃圾混合处理乌鲁⽊齐400未完成全⾯化管理①喂猪②同⽣活垃圾混合处理③建规模为50t/d综合处2.2国外研究现状在国外,许多国家建⽴了独⽴的餐厨垃圾管理体系。
玉米秸秆化学预处理后进行厌氧干发酵试验的研究
氢氧化钠预处理是利用木质素能够溶于碱性溶液的特点,脱除木质纤维原料中的木质素,引起木质纤维原料润胀。
造纸工业的碱法制浆工艺就是利用氢氧化钠预处理来脱除植物纤维原料中的木质素和半纤维素而获得纤维素组分。
本实验采用2%的稀氢氧化钠在80和108℃处理玉米秸秆,控制不同的预处理时间,对预处理后的玉米秸秆纤维组分进行分析(表3)。
表3稀碱处理前后玉米秸秆的有机组分分析序号温度,℃时间/h纤维素,(%)半纤维素“%)木质素,(%)预处理过程中纤维物料的质量损失以及纤维素、半纤维素和木质素的去除率是反映预处理效果的重要参数[引。
玉米秸秆在稀酸预处理过程的物料损失和纤维素、半纤维素以及木质素的去除率见表4。
表4稀酸预处理对玉米秸秆质量损失和主要成分去除率序温度,时间,失重率,纤维素去半纤维索去木质素去号℃h(%)除率,(%)除率/(%)除率,i%)表5稀碱预处理对玉米秸秆质量损失和主要成分去除率序温度/时间/失重率,纤维素去半纤维素去木质素去号℃h(%)除率/(%)除率,(%)除率/(%)表5显示了玉米秸秆在稀氢氧化钠预处理过程中物料的质量损失和主要成分的去除率。
氢氧化钠预处理对玉米秸秆中木质素的脱除率较高,达到了83.94%,脱除的木质素进入碱处理液中形成造纸工业上所谓的制浆黑液。
玉米秸秆的氢氧化钠预处理过程中也有20.3l%的半纤维素因溶解而去除,但纤维素的去除率仅为5%左右。
4.3秸秆内部结构分析取未处理的样品和108oC稀硫酸和稀氢氧化钠处理3h后的样品,做扫描电镜实验,分析其内部结构,电镜照片见图3。
由表4可以看出,稀硫酸预处理过程中物料的质量损失随时间的增加而增大,这主要由于玉米秸秆中半纤维素随着反应的进行而不断水解所导致,表4中半纤维素的去除率随时间的延长而增大也证明了这一结论。
稀硫酸处理对玉米秸秆中半纤维素的去除程度较高,1%的稀硫酸在108℃处理3h后,半纤维素的去除率达到了74.27%,但对木质素的去除率仅为10.76%。
国内餐厨垃圾处理工艺简介
国内餐厨垃圾处理工艺简介餐厨垃圾,又称餐厨废弃物,是指家庭、学校、机关公共食堂以及餐饮行业的食物废料和食物残余,由于国内垃圾分类工作还不完善,餐厨垃圾中常混有部分生活垃圾,杂质较多,成分复杂。
目前,国内餐厨垃圾处理工程主要的处理工艺有:厌氧发酵、好氧堆肥、饲料化处理、生化处理机。
1、厌氧发酵原理:利用不同的微生物厌氧菌的新陈代谢作用,将餐厨垃圾中有机物转化为沼气。
工艺流程:餐厨垃圾在接收仓经过滤分成液相和固相。
液相部分进行油水分离,分离出的油可制成生物柴油或其他化工原料,分离出的水和少量渣作为调配水;固相部分经粗分选后,除去体积较大的杂质,剩下的物料与调配水一起经浆化处理、调质匀浆,进入厌氧消化系统。
厌氧消化处理产生沼气用于制压缩天然气、锅炉燃料或热电联产;厌氧消化后的消化液经固液分离,固相为沼渣可生产有机肥,液相为沼液可用于生产液态肥或进入污水处理系统。
分类:厌氧发酵工艺类型较多,从不同的角度可以将厌氧发酵工艺分为以下几类:根据发酵温度的不同可分为常温、中温和高温发酵;按照投料运转方式可分为连续和序批式发酵;按照发酵物料中固含量的多少分为湿式和干式厌氧发酵;按照反应是否在同一反应器进行分为单相和两相厌氧消化。
a常温、中温和高温发酵:常温发酵一般是物料不经过外界加热直接在自然温度下进行消化处理,发酵温度会随着季节气候昼夜变化有所波动常温发酵工艺简单造价低廉,但是其缺点是处理效果和产气量都不稳定。
中温发酵是指发酵温度一般在30℃~40℃范围之间,中温发酵加热量少,发酵容器散热较少,反应和性能较为稳定,可靠性高,如果物料有较好的前处理,会提高反应速度和气体发生量;受毒性抑制物阻害作用较小,受抑制后恢复快,会有浮渣、泡沫、沉砂淤积等问题,对浮渣、泡沫、沉砂的处理是工艺难点,其诸多优点使其得到广泛的应用并有很多的成功案例。
高温发酵温度在50℃~60℃之间,需要外界持续提供较多的热量,高温厌氧消化工艺代谢速率、有机质去除率和致病细菌的杀灭率均比中温厌氧消化工艺要高,但是高温发酵受毒性抑制物阻害作用大,受抑制后很难恢复正常,可靠性低;高温厌氧产气率比中温厌氧稍有提高,提高的是杂质气体的量,但沼气中有效成分甲烷的含量并没有提高,限制的高温厌氧的应用;高温发酵罐体及管路需要耐高温耐腐蚀性能好的材料,运行复杂,技术含量高。
餐厨垃圾处理工艺
餐厨垃圾处理工艺餐厨垃圾处理是指对餐厨垃圾进行有效的收集、分类和处理的过程。
随着城市化的加速,餐厨垃圾的数量逐渐增加,不当处理会对环境和人类健康造成严重影响。
因此,开发高效的餐厨垃圾处理工艺显得尤为重要。
餐厨垃圾包括剩余食物、果皮、菜叶、骨头等可食用垃圾,以及油脂、酱料等不可食用垃圾。
根据垃圾的特点和处理要求,目前主要有以下几种主要的餐厨垃圾处理工艺。
首先是物理处理工艺,常见的有压榨和沉淀工艺。
压榨工艺是指通过机械设备将餐厨垃圾压榨出其中的油水,并将压榨出的油和水分开收集。
这种工艺可以将厨余垃圾中的油分离出来,方便后续的油脂回收和利用;沉淀工艺是指让餐厨垃圾中的重质颗粒沉淀,从而达到分类和减少垃圾体积的目的。
这些物理处理工艺可以有效地减少餐厨垃圾的体积,方便后续处理。
其次是生化处理工艺,主要包括厌氧发酵和好氧堆肥工艺。
厌氧发酵工艺是指将餐厨垃圾置于密闭容器中,在无氧条件下进行微生物发酵,产生沼气和有机肥料。
这种工艺可以将垃圾分解为有机物质,同时产生沼气用于能源供应;好氧堆肥工艺是指将餐厨垃圾和废弃农作物等有机废弃物进行混合,通过氧气供应进行微生物降解,产生有机肥料。
生化处理工艺是一种环保、高效的处理方法,可以将餐厨垃圾转化为有价值的资源。
此外,还有热解处理和生物质气化工艺。
热解处理工艺是指将餐厨垃圾在高温条件下进行热解,将垃圾中的有机物质转化为油、气和固体残渣;生物质气化工艺是指将餐厨垃圾通过高温和缺氧条件下进行气化反应,产生可燃性气体,用于能源供应。
这些工艺可以将餐厨垃圾转化为可再生能源,实现资源的循环利用。
综上所述,餐厨垃圾处理工艺多样,各有其特点和适用范围。
在选择工艺时应综合考虑垃圾的特性、处理能力、处理效果和经济效益。
值得注意的是,餐厨垃圾的有效处理不仅需要依赖工艺手段,还需要全社会的参与和支持,如餐厅和居民的正确分类投放和政府的政策扶持等。
只有通过共同努力,才能实现餐厨垃圾的科学、高效处理,为环境保护和可持续发展做出贡献。
餐厨垃圾处理技术规范(CJJ 184-2012)
餐厨垃圾处理技术规范(CJJ 184-2012)餐厨垃圾处理技术规范(CJJ184-2012)为了确保餐厨垃圾得到资源化、无害化和减量化处理,本规范旨在规范餐厨垃圾处理工程建设,并适用于新建、扩建、改建餐厨垃圾收集和处理工程项目的设计、施工及验收。
餐厨垃圾处理工程建设应采用先进、成熟、可靠的技术和设备,做到工艺技术先进、运行可靠、消除风险、控制污染、安全卫生、节约资源、经济合理。
同时,设计、施工及验收应符合国家现行有关标准的规定。
术语方面,餐厨垃圾包括餐饮垃圾和厨余垃圾,而泔水油、煎炸废油和地沟油则是从餐厨垃圾中分离、提炼出的油脂。
干热处理是指将餐厨垃圾预脱水后,利用热能进行干燥处理,同时杀灭细菌的处理过程。
湿热处理则是基于热水解反应,在适当的含水环境中,利用热能对餐厨垃圾进行处理,并改变垃圾后续加工性能的餐厨垃圾处理过程。
含固率是指物料中含有的干物质的重量比率。
反当动物饲料是用来喂养具有反刍消化方式动物的饲料,如羊、骆驼、鹿、长颈鹿、羊驼、羚羊等。
在餐厨垃圾的收集与运输方面,应采用密闭式进行收集,避免臭气和细菌的扩散。
同时,收集和运输过程中应注意卫生和安全,防止污染和交叉感染。
收集车辆应配备密闭式压缩装置,减少体积和重量,提高运输效率。
运输途中应避免过度挤压和震动,以免对垃圾造成二次污染。
最后,需要注意的是,收集和运输应定期清洗和消毒,以保证卫生和安全。
3.0.1 餐饮垃圾产生者应该单独存放和收集垃圾,并且餐饮垃圾的收运者应该单独收运,不得混入有害垃圾和其他垃圾。
3.0.2 餐饮垃圾不应该随意倾倒、堆放,也不应该排入雨水管道、污水排水管道、河道、公共厕所和生活垃圾收集设施中。
3.0.3 对于餐饮单位的垃圾,应该实行产量和成分登记制度,并且采取定时、定点的收集方式收集。
3.0.4 应该单独收集和运输煎炸废油,不应该与餐饮垃圾混合收集。
3.0.5 应该实施分类收集和分类运输厨余垃圾。
3.0.6 餐厨垃圾应该采用密闭、防腐专用盛装,并且采用专用收集车进行收集。
餐厨垃圾无害处理三种方法
餐厨垃圾无害处理三种方法〔一〕厌氧发酵一、概述•餐厨垃圾,指的是食品加工、餐饮效劳、单位供餐活动中产生的食品剩余和加工废料。
•我国13亿人口,每日餐厨垃圾达13万吨,每年约产生5000万吨之巨,以每年8%的速度增长。
•我国餐厨垃圾存在问题:无序管理、任意处置等问题;混入生活垃圾;直接喂猪;产地沟油;直排下水管道,污染城市生态环境,影响人类安康。
二、开展餐厨垃圾资源化处置的必要性餐厨垃圾的危害•餐厨垃圾在存放、收集、转运及处置过程中,因其含水率和有机物含量较高,极易在较短的时间腐烂发臭和滋生蚊蝇,污染城市环境;•未经处理的餐厨垃圾中可能含有口蹄疫病原体、非洲猪瘟病菌等有害病菌,特别是高温季节能导致病原微生物等有害物质迅速大量繁殖;•各地发生的地沟油事件触目惊心;•目前餐厨垃圾产生量分散、难以收集和处理,经常被简单的作为生猪饲料;与其他垃圾一起混合处理;•大量资源浪费。
餐厨垃圾分类收集政策•城市垃圾分类收集:生活垃圾分为可回收垃圾、厨房垃圾、有毒有害垃圾和其他垃圾四类。
•政府大力宣传,公共设施投入,公众意识提高,自觉配合。
•餐厨垃圾有效处理:垃圾分类有效开展。
餐厨垃圾的价值•餐厨垃圾具有高有机质含量、营养丰富等特点•可加工成高能蛋白优质饲料、制取生物柴油•我国每年5000-6000万吨餐厨垃圾 =500万吨的优质饲料=1000万亩耕地〔大豆玉米〕三、国外餐厨垃圾处理现状•较兴旺国家餐厨垃圾处理方法:资源化、减量化、无害化方向开展。
•开展中国家:建立独立的餐厨垃圾管理体系。
•美国、日本等兴旺国家,餐厨垃圾处理早已实现了法制化和产业化,成了一项成熟的环保产业。
美国各州对处理餐厨垃圾的政策和方式都有所不同,很多州针对当地的具体情况,建立了自己的餐厨垃圾处理回收体系,例如在加利福尼亚,该州正在推广利用餐厨垃圾发电的技术,并取得了一定成绩,同时在美国的中西部地区,蚯蚓堆肥、密封式容器堆肥处理餐厨垃圾的应用也越来越多。
餐厨垃圾处理技术要求规范(CJJ 184-2012)
餐厨垃圾处理技术规范(CJJ184-2012)1总则2术语foodwaste餐馆、饭店、单位食堂等的饮食剩余物以及后厨的果蔬、肉食、油脂、面点等waste将餐厨垃圾预脱水后,利用热能进行干燥处理,同时杀灭细菌的处理过程。
treatment基于热水解反应,在适当的含水环境中,利用热能对餐厨垃圾进行处理,并改变垃圾后续加工性能的餐厨垃圾处理过程。
ofdrysolidtototalmaterial(TS)物料中含有的干物质的重量比率。
animalfeed用来喂养具有反刍消化方式动物的饲料。
反刍动物一般包括羊、骆驼、鹿、长颈鹿、羊驼、羚羊等。
3餐厨垃圾的收集与运输4123512;3412应做到资源化程度髙、二次污染及能耗小;3应符合无害化处理要求。
1物质流顺畅,各工段不应相互干扰;2应留有足够的设备检修空间;3进料和预处理工段应与主处理工段分开;4应有利于车间全面通风的气流组织优化和环境维护。
5.4总图设计6餐厨垃圾计量、接受与输送1应有导水措施,防止污水横流。
2带式输送机上方应设密封罩,并对密封罩实施机械排风。
3设有人工分拣工位的带式输送机的移动速度宜为0.1m/s?0.3m/s。
123752581721除。
234分选后的餐厨垃圾中不可降解杂物含量应小于5%。
1餐厨垃圾破碎工艺应根据餐厨垃圾输送工艺和处理工艺的要求确定。
2破碎设备应具有防卡功能,防止坚硬粗大物破坏设备。
103破碎设备应便于清洗,停止运转后应及时清洗。
1应根据餐厨垃处理主体工艺的要求确定油脂分离及油脂分离工艺。
2餐厨垃圾液相油脂分离收集率应大于90%。
3应对分离出的油脂进行妥善处理和利用。
1地沟油提炼过程中产生的废气应得到妥善处理,并应达标排放。
2提炼出的地沟油和残渣均不得用于制作饲料或饲料添加剂。
3提炼后的残渣和废液应进行无害化处理。
℃?160℃,处理时间不应小于20min。
℃?120℃?3812345611061餐厨垃圾采用好氧堆肥方式处理时,应对餐厨垃圾进行水分调节、盐分调节、脱油、碳氮比调节等处理,物料粒径应控制在50mm以内,含水率宜为45%?65%,碳氮比宜为12(20?30):1。
餐厨垃圾厌氧发酵工艺介绍及分类
餐厨垃圾厌氧发酵工艺介绍及分类餐厨垃圾中厌氧发酵是指在缺氧或无氧的环境下,餐厨垃圾有机大分子在兼性菌、厌氧菌的作用下降解为小分子物质,最终转化为沼气的过程。
其工艺是餐厨垃圾处理目前主流的技术手段。
从下列我国涉足餐厨垃圾处理的代表性企业可以看出,目前具有厌氧发酵技术企业数量占据主导地位,厌氧发酵技术使用占比达80%。
餐厨垃圾的厌氧发酵处理工艺分类一般根据餐厨垃圾中有机质浓度大小可分为干式厌氧发酵和湿法厌氧发酵;根据反映级数可分为单相和两相厌氧发酵;根据运行的连续性可分为连续和间歇厌氧发酵;根据温度又可分为常温、中温和高温三种厌氧发酵形式。
在实际工程应用中可根据不同餐厨垃圾的特点选择合适的厌氧发酵工艺。
2.工艺流程介绍厌氧发酵一般工艺流程如下图所示:将收集的餐厨垃圾进行初步的固液分离、分选、破碎除杂处理后,再通过固液分离系统进行油脂分离。
有机质干渣和水进入厌氧发酵系统,产出的沼液经脱氮、脱盐、脱硫处理后制成液体有机肥,沼渣制成颗粒有机肥,发酵产出的气体可进行发电、热电联产、制作CNG。
3.工艺特征国外干式发酵技术对比分析见下表所示。
由于餐厨垃圾所具备的特性,其厌氧发酵工艺特征和传统的畜禽粪污及秸秆的处理等有着一定的区别。
(1)预处理工艺。
餐厨垃圾预处理工艺包括分类、破碎、分选、除油脂和消毒。
相比畜禽粪污及秸秆所含的油脂和杂质更多,增加了除油脂和消毒的处理工艺。
(2)发酵工艺。
餐厨垃圾有易酸化的特点,在厌氧发酵初级阶段产生大量酸,导致餐厨厌氧装置对防腐和耐磨要求相对高很多。
(3)沼液用途。
目前餐厨垃圾厌氧发酵后产生的沼液有两种处理方法:一是沼液经二次厌氧处理,达到COD标准,再和生活污水混合共同处理;二是采用高级处理工艺,目前以膜工艺为主,进行消毒处理。
但因餐厨沼液盐分超标,易导致土地盐碱化,目前很多企业都是对沼液进行深度处理后进行排放处置,很少有企业对厌氧发酵后的沼液制作有机。
餐厨垃圾资源化处理预处理方案对比分析
餐厨垃圾资源化处理预处理方案对比分析餐厨垃圾是指由餐饮行业产生的废弃物,包括食品残渣、果皮、菜叶、餐具、包装等。
由于餐厨垃圾具有潮湿、易腐烂、难以处理的特点,其处理方式一直备受关注。
目前,餐厨垃圾资源化处理的预处理方案有很多种,本文将就这些预处理方案进行对比分析,以期找出最优的处理方案。
一、传统填埋处理传统填埋处理是将餐厨垃圾直接运往垃圾填埋场进行填埋,这种方法简单粗暴,但也存在着很多问题。
填埋产生的渗滤液对地下水造成污染,填埋过程中会产生大量的甲烷等温室气体,对环境造成不良影响。
填埋处理过程中,餐厨垃圾中的有机物质难以降解,导致填埋场的使用寿命缩短。
传统填埋方式并不适合处理餐厨垃圾。
二、堆肥处理堆肥处理是将餐厨垃圾进行堆肥发酵,通过微生物降解有机物质,产生有机肥料。
堆肥处理能够有效减少餐厨垃圾的数量,同时也可以产生有机肥料,具有较好的资源化利用效果。
堆肥处理需要一定的土地面积和操作技术,同时需要控制发酵过程中的气味和渗滤液,因此对场地和技术要求较高。
四、厌氧消化处理厌氧消化处理是将餐厨垃圾置于密闭的容器内,利用微生物在无氧条件下进行降解,产生甲烷和二氧化碳等气体,并生成有机肥料。
厌氧消化处理具有占地少、处理效率高、温室气体收集利用等优点,但是对设备和技术要求较高,同时需要建立完善的气味和渗滤液处理系统,因此成本较高。
针对上述四种餐厨垃圾资源化处理的预处理方案,分别具有各自的优缺点,下面将对这些方案进行对比分析。
首先是传统填埋处理,这种方式成本低,技术要求低,但是污染环境,同时浪费了资源,因此并不适合处理餐厨垃圾。
其次是堆肥处理,虽然资源化利用效果较好,但是需要土地和技术支持,因此并不适合于城市餐厨垃圾处理。
再次是生物转化处理,具有较好的资源化利用效果,但是对技术和设备要求高,需要一定的前期投入和技术支持。
最后是厌氧消化处理,具有占地少、处理效率高的优点,但是成本较高,同时需要考虑气味和渗滤液处理等问题。
餐厨废弃物处置相关技术、规范与标准分析
餐厨废弃物处置相关技术、规范与标准分析“十二五”期间,我国餐厨垃圾处理技术主要有厌氧发酵、好氧堆肥、饲料化3种,厌氧发酵约占80%。
各种技术各有其优缺点,《餐厨垃圾处理技术规范CJJ 184-2012》与《餐厨垃圾处理技术规范》(征求意见稿)对餐厨垃圾从预处理到主流工艺做了详尽的要求。
1、预处理餐厨垃圾预处理设施和设备应具有耐腐蚀、耐负荷冲击等性能和良好的预处理效果。
餐厨垃圾的分选应符合下列规定:(1)餐厨垃圾预处理系统应配备分选设备将餐厨垃圾中混杂的不可降解物有效去除。
(2)餐厨垃圾分选系统可根据需要选配破袋、大件垃圾分选、风力分选、重力分选、磁选等设施与设备。
(3)分选出的不可降解物应进行回收利用或无害化处理。
(4)分选后的餐厨垃圾中不可降解杂物含量应小于5%。
餐厨垃圾的破碎应符合下列规定:(1)餐厨垃圾破碎工艺应根据输送工艺和处理工艺的要求确定。
如采用湿式厌氧工艺,则需将餐厨垃圾破碎至较小粒度,以利于提高物料的流动性。
如采用干式厌氧工艺,则不需将餐厨垃圾破碎至太小粒度,以节省运行费用。
餐厨垃圾黏性较大,易于在表面粘连、结垢,因此本条要求破碎设备要便于清洗、及时清洗,防止长期结垢造成清洗困难。
(2)破碎设备应具有防卡功能,防止坚硬粗大物破坏设备。
(3)破碎设备应便于清洗,停止运转后应及时清洗。
泔水油的分离应符合下列规定:(1)根据餐厨垃处理主体工艺确定油脂分离及油脂分离工艺。
(2)餐厨垃圾液相油脂分离收集率应大于90%。
(3)应对分离出的油脂进行妥善处理和利用。
餐饮单位厨房下水道清掏物可用于提炼地沟油,地沟油的提炼应符合下列规定:(1)地沟油提炼过程中产生的废气应得到妥善处理,并达标排放。
(2)提炼出的地沟油和残渣均不得用于制作饲料或饲料添加剂。
(3)提炼后的残渣和废液应进行无害化处理。
利用湿热处理方法对餐厨垃圾进行预处理时,湿热处理温度宜为120℃-160℃,处理时间不应小于20min。
利用干热处理方法对餐厨垃圾进行预处理时,物料温度宜为95℃-120℃,此温度下物料的停留时间不应小于25min。
餐厨垃圾处理技术要求规范(CJJ184-2012)
餐厨垃圾处理技术规范(CJJ 184-2012)1 总则1.0.1 为贯彻国家有关餐厨垃圾处理的法规和技术政策,保证餐厨垃圾得到资源化、无害化和减量化处理,使餐厨垃圾处理工程建设规范化,制定本规范。
1.0.2 本规范适用于新建、扩建、改建餐厨垃圾收集和处理工程项目的设计、施工及验收。
1.0.3 餐厨垃圾处理工程建设,应采用先进、成熟、可靠的技术和设备,做到工艺技术先进、运行可靠、消除风险、控制污染、安全卫生、节约资源、经济合理。
1.0.4 餐厨垃圾收集和处理工程的设计、施工及验收除应符合本规范外,尚应符合国家现行有关标准的规定。
2 术语2.0.1 餐饮垃圾restaurant food waste餐馆、饭店、单位食堂等的饮食剩余物以及后厨的果蔬、肉食、油脂、面点等的加工过程废弃物。
2.0.2 厨余垃圾food waste from household家庭日常生活中丢弃的果蔬及食物下脚料、剩菜剩饭、瓜果皮等易腐有机垃圾。
2.0.3 餐厨垃圾food waste餐饮垃圾和厨余垃圾的总称。
2.0.4 泔水油oil in food waste从餐厨垃圾中分离、提炼出的油脂。
1.0.5 煎炸废油waste fried oil餐馆、饭店、单位食堂等做煎炸食品后废弃的煎炸用油。
1.0.6 地沟油oil made from restaurant drainage sewage从餐饮单位厨房排水除油设施分离出的油脂和排水管道或检查井清掏污物中提炼出的油脂。
1.0.7 干热处理dry thermal treatment将餐厨垃圾预脱水后,利用热能进行干燥处理,同时杀灭细菌的处理过程。
1.0.8 湿热处理hydrothermal treatment基于热水解反应,在适当的含水环境中,利用热能对餐厨垃圾进行处理,并改变垃圾后续加工性能的餐厨垃圾处理过程。
1.0.9 含固率ratio of dry solid to total material (TS)物料中含有的干物质的重量比率。
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餐厨垃圾与堆肥预处理的玉米秸秆混合厌氧发酵徐明;毕捷;季祥;成杰;曹菊梅;蔡禄【摘要】The corn stalk compost was used to promote the anaerobic digestion of food waste at the thermophilic condition.Food waste were mixed with corn stalk compost or corn stalk with different volatile solids ratios (0∶ 10,2∶8,4∶6,6∶8,8∶2,10∶0).The results showed that all treatment groups were well fired the Modified Gompertz model.With the corn stalk compost,the ratio of 8∶2 achieved the highest methane production rate of 49 mL · g-1 VSd-1 (methane production potential 543 mL · g-1V S).Both corn stalk and corn stalk compost could reduce the build-up of armnonium nitrogen (TAN) and free ammonia ([NH3]) in the sludge,thus subdued the subsequent inhibition for the anaerobic digestion.The values of pH and CO2/CH4 implied that the stability of anaerobic digestion of food waste system could be improved by adding corn stalk compost.%试验采用经堆肥处理过的玉米秸秆与餐厨垃圾混合厌氧发酵来提升厌氧发酵系统的稳定性.结果表明:经Modified Gompertz模型拟合,餐厨垃圾与堆肥预处理的玉米秸秆以8∶2配比有最高的甲烷产气速率49 mL·g-1VSd-1(甲烷积累量543 mL·g-1VS).对发酵结束时氨氮和游离氨氮浓度的分析结果显示,餐厨垃圾与玉米秸秆或经过堆肥预处理的玉米秸秆混合发酵均能降低发酵体系中的氨氮和游离氨氮浓度.对发酵过程中pH值和CO2/CH4进行分析显示,玉米秸秆经堆肥预处理可以使厌氧发酵系统更稳定.【期刊名称】《中国沼气》【年(卷),期】2017(035)004【总页数】6页(P27-32)【关键词】餐厨垃圾;厌氧消化;玉米秸秆;堆肥预处理【作者】徐明;毕捷;季祥;成杰;曹菊梅;蔡禄【作者单位】内蒙古自治区生物质能源化利用重点实验室,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学生命科学与技术学院,内蒙古包头014010;内蒙古自治区生物质能源化利用重点实验室,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学生命科学与技术学院,内蒙古包头014010;内蒙古自治区生物质能源化利用重点实验室,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学生命科学与技术学院,内蒙古包头014010;内蒙古自治区生物质能源化利用重点实验室,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学生命科学与技术学院,内蒙古包头014010;包头市排水产业有限责任公司,内蒙古包头014010;内蒙古自治区生物质能源化利用重点实验室,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学生命科学与技术学院,内蒙古包头014010【正文语种】中文【中图分类】S216.4;X705项目来源:内蒙古自治区重大基础研究开放课题资助项目(201503001-4-3);包头市应用研发资金科技计划项目(2015Z2010-3);内蒙古自治区研究生科研创新项目(S20151012709)现今城市有机废弃物成为了城市垃圾处理的重要问题,其处理不当会污染环境。
餐厨垃圾作为城市有机废弃物的主要成分,目前最有效的处理手段是厌氧发酵技术。
厌氧发酵技术能够高效地处理餐厨垃圾,而产生的沼气也可以作为清洁的能源加以利用[1]。
餐厨垃圾在厌氧发酵过程中快速降解所产生的挥发性脂肪酸(VFAs)会抑制厌氧发酵体系中的甲烷菌,同时游离氨氮也会伴随着挥发性脂肪酸的积累而产生,到达一定浓度时抑制甲烷菌的活性,为了避免酸化和游离氨氮的产生[2],餐厨垃圾往往和其它有机废弃物混合发酵:餐厨垃圾与牛粪混合发酵时,厌氧发酵全程不用调节pH值,并提高41.1%产气量[3];餐厨垃圾与玉米秸秆混合发酵,既可以提高COD去除率,还可以减少游离氨氮的产生[4]。
内蒙古地区有大面积的盐碱化土地,其农田的主要作物是耐盐碱和干旱的玉米,但玉米秸秆利用率极低,主要用于焚烧,因此对周边地区的环境造成污染,本实验使用玉米秸秆与餐厨垃圾作为原料,研究其混合厌氧发酵过程,以期达到将农业废弃物和城市垃圾进行综合能源化利用的目的。
预处理是厌氧发酵的重要环节之一。
使用堆肥的方法预处理物料,相当于提升了接种量:Neumann[5]等发现添加能源作物堆肥物的厌氧发酵体系,发酵初期甲烷八叠球菌的相对比例提升了14%,27天后氢营养型古生菌相对比例提升了6%。
而甲烷八叠球菌和氢营养型古生菌是甲烷化过程中的主要功能菌群,它们在发酵系统中占据主导并建立优势会减小VFAs积累所造成的影响,并使发酵系统高效稳定的运行。
堆肥不仅能够驯化氢营养型甲烷菌,同时也能向厌氧发酵系统中引入一些可以增强纤维素和半纤维素分解的乙酸氧化菌。
评价单一批次厌氧发酵系统稳定性的参数通常由pH值,VFAs浓度,产气速率,甲烷含量等判断,其中Li[6]等研究pH值与VFAs的积累呈负相关变化,但在高浓度氨氮的条件下,pH值很难对VFAs的积累做出评价,而Ghanimeh[2]等研究发现在氨氮浓度升高的条件下,CO2/CH4与VFAs的积累呈正相关变化,所以pH值和CO2/CH4相结合可以简单有效的评价发酵起始阶段VFAs对系统的影响。
同时Hansen[7]等的研究表明,pH值可以计算发酵结束时的游离氨氮并评价游离氨氮对体系的影响;Schnürer[8]等人发现CO2/CH4也能对甲烷类菌群的营养途径偏向性做出初步的判断,利用Modified Gompertz模型能够准确的对甲烷类菌群生长状况做出描述[9]。
我们通过实验设计,平行比较经堆肥预处理的玉米秸秆和餐厨垃圾混合厌氧发酵实验组与玉米秸秆和餐厨垃圾混合厌氧发酵实验组之间的差别,来进一步的评价堆肥物对厌氧发酵系统稳定性的影响,并为餐厨垃圾厌氧共消化工艺的优化提供一定的理论基础。
玉米秸秆取自包头市周边农户,粉碎筛分20目以下粒径备用。
餐厨垃圾取自内蒙古科技大学食堂,高温蒸煮除油后打浆密封-4℃冰柜保存,油脂作为生物柴油材料。
接种物为污水处理厂AOA池污水,参考Xiang[10]等方法污水经3000转离心10 min后弃去上清液,污泥密封备用。
原料基本理化性质见表1。
实验装置参照刘丹[11]等如图1:发酵装置采用500 mL三角瓶,使用橡胶塞密封,与玻璃管和乳胶管(直径5 mm)相连接,集气装置为1 L铝箔气体采样袋。
温控装置由恒温水浴锅控制,发酵温度为37 ℃中温发酵。
玉米秸秆的堆肥方法参照高白茹等[12],并添加堆肥专用的EM菌剂,经5天左右。
在300 mL单一批次全混式发酵体系中:餐厨垃圾由NaOH溶液调节pH值约为7,进料量为1.311 gVS(湿重10.00 g;有机负荷4.37 gVS·L-1),接种物与底物挥发性固体量之比约为73∶27(离心后接种物为50.00 g)。
实验设计见表2。
TS,VS由重量法测定; TKN由凯式定氮法测定;氨氮(TAN)使用KDN-102C定氮仪测定;TOC采用重铬酸钾氧化—分光光度法;产气量使用150 mL注射器计数;pH值采用pHS-2C型pH计进行测定;CH4和CO2浓度使用Gasboard-3200P红外气体分析仪(武汉)测定;游离氨浓度由Hansen等[7]方法计算,如公式(1):NH3/TAN={1+10^(-pH)/10^[-(0.09018+2729.92/T(K)]}^-1式中:NH3为游离氨氮的浓度; TAN是游离氨氮,NH3和氨盐离子的总和;T(K)为开尔文温度。
利用Modified Gompertz模型拟合甲烷积累量与时间变化,从而得到最大积累产气量、最大产气速率和滞留时间3个模型参数,由此推算VS产气量、产气速率[13]。
如公式(2):y(t)=Hm×exp{-exp[(Rm×e)/Hm×(λ-t)+1]}式中:y(t)为时间t时的积累产气量,mL; Hm为最大积累产气量; Rm为最大产气速率;λ为滞留时间; exp为exp(1)=2.7128。
甲烷积累产气量如图2和图3,餐厨垃圾与玉米秸秆或玉米秸秆堆肥物不同混合比下厌氧发酵27 d,在高接种比、玉米秸秆颗粒直径小于2.00 mm及餐厨垃圾除油后初始pH值调节至7.0的条件下,使发酵相对的较早结束[4,14-16]。
FW实验组有最多的甲烷积累量579±32 mL·g-1VS与其它研究的甲烷积累量范围570~622 mL·g-1VS相似[3,15],CS实验组与CCS实验组有最低的甲烷积累量(369±54 mL·g-1VS,415±36 mL·g-1VS)。
随着玉米秸秆或玉米秸秆堆肥物在发酵体系中增加,甲烷积累量逐渐下降,说明餐厨垃圾有着更高的生物可降解性,其主要原因是餐厨垃圾的主要成分为淀粉、蛋白质、脂肪等,而秸秆主要由难以降解的木质素、纤维素、半纤维素等组成[15]。
虽然玉米秸秆生物可降解性较低,但添加其与餐厨垃圾混合发酵可以平衡C/N,避免酸化,减少游离氨氮的产生,同时各种分解类酶(木质素酶等)也会增多,进一步的提高难降解物质的降解率[17]。
笔者实验中餐厨垃圾与玉米秸秆混合发酵的4个实验组相对于餐厨垃圾与玉米秸秆堆肥物混合发酵的4个实验组的平均甲烷积累产气量下降比例为1.69%,经5 d左右堆肥的玉米秸秆并未消耗过多的有机物(VS/TS下降0.02),而堆肥中的一些微生物也会保留在厌氧发酵体系中增强木质素等分解[18],从而提升甲烷产气量。
采用Modified Gompertz模型对甲烷积累量随时间变化进行拟合如表3。