餐厨垃圾工艺

一、餐厨垃圾的性质

餐厨垃圾的组成、性质和产生量受社会经济条件、地区差异、居民生活习惯、饮食结构、季节变化的不同而有所差别，但一般表现出以下共同特征：

（1）产生量大

我国是世界上人口最多的国家，13亿人口的饮食消费数量巨大，加上一些不良的饮食习惯，每年在餐桌上的浪费惊人。据相关统计数据表明，2009年我国餐厨垃圾的年清运量已达5000万t以上，部分特大城市的餐厨垃圾日产生量达到1000t以上。

（2）含水率高

餐厨垃圾的含水率一般高达80%左右，流动性大，非常容易渗漏，这给其收集、运输和处理都带来很大的难度。

（3）易腐烂

餐厨垃圾中有机物含量高（约占干物质质量的95%以上），在温度较高的条件下易发酵、腐烂，其中可能含有大量病毒、致病菌、病原微生物等，易造成疾病的传播、引发新的污染。

（4）含油率高

餐厨垃圾内含大量废食用油脂，是制取生物柴油的理想原料。

以上4项特征表明，餐厨垃圾具有废物与资源的双重特性，一方面具有较高的利用价值，另一方面必须对其进行适当的处理，防止其污染环境，实现餐厨垃圾的资源化、减量化、无害化处理，促进社会

效益、经济效益和环境效益的统一。

二、餐厨垃圾成分

餐厨垃圾性质、组分见表1、表2和表3。

表1餐厨垃圾理化性质表

表2 餐厨垃圾组分

表3 餐厨垃圾成分

三、餐厨垃圾处理方法综述

餐厨垃圾处理方式因各地区实际情况而异，但最终都必须以减量化、资源化、无害化为处理目标，从技术应用方面看，国内外普遍采用的技术方法主要有：厌氧发酵、高温好氧发酵、高温消毒制饲料、热解法等方式。

1、厌氧发酵

餐厨垃圾厌氧发酵是指在没有溶解氧和硝酸盐氮的条件下，微生物将有机物转化为腐殖质、无机物和沼气的过程，其中沼气主要成分

为甲烷与二氧化碳。餐厨垃圾的厌氧发酵工艺源于工业污水、污泥的厌氧处理技术，是一种应用较成熟的技术。

（1）餐厨垃圾厌氧发酵机理

餐厨垃圾厌氧发酵是在缺氧条件下，利用微生物将有机物分解，最终产物除了二氧化碳和甲烷外，还有氨、硫化氢和其他有机酸等物质。厌氧发酵过程大致分为产酸和产甲烷两个阶段。产酸阶段主要是水解和发酵菌群将复杂的有机物分解为简单的有机物进而降解为各种有机酸；产甲烷阶段主要是产甲烷菌将部分简单有机物转化为甲烷和二氧化碳，厌氧过程没有氧参加，酸化过程产生的能量较少，许多能量保留在有机酸分子中，在甲烷细菌作用下以甲烷气体的形式释放出来。

（2）餐厨垃圾厌氧发酵的主要影响因素

1）餐厨垃圾成分

厌氧发酵的限速步骤对于不同的基质是不同的。例如，对于富含溶解性糖类的有机物，产甲烷是整个反应的限速步骤；而对于纤维素含量高的有机物，水解酸化则是其限别。因此不同性质的餐厨垃圾即使在同样的发酵条件下，产气量也会有很大差别。同时餐厨垃圾中的有害成分会对厌氧发酵产生不利影响。餐厨垃圾中最常见的有毒物质是高浓度的氨氮，普遍认为高浓度的氨氮会对厌氧发酵产生毒性抑制，而游离氨是氨氮产生抑制作用的主要原因。

2）餐厨垃圾粒径

餐厨垃圾粒径大小对于垃圾厌氧发酵产沼气具有十分明显的影

响。用机械预处理可使进料的颗粒粒径变小，颗粒尺寸减小引起比表面积增大，提高了有机质的可生化性。从而缩短了发酵时间，提高产气量。垃圾粒径过大，一方面不利于垃圾的流态化处理和搅拌及反应器内料液均匀分布；另一方面也不利于垃圾颗粒和产甲烷菌接触，降低了产气率和产气速度。但是垃圾粒径越小，处理费用越高，经济性降低。因此粒径大小只要能够保证比较高的产气率和便于流态化处理就满足要求。

3）温度

甲烷菌对温度变化非常敏感，温度对其活性有很大的影响，最终影响甲烷产量。厌氧发酵过程中，通常在两个温度下甲烷菌活性较高：中温37℃和高温55℃，在这两个温度下易于获得得高甲烷产量。而在更低温(≤30℃)和更高温(>60℃)条件下，甲烷菌只产生少量的甲烷气体。由于中温(370℃)厌氧发酵的运行费用较低，因此在实际中应用的较多。而高温厌氧发酵可以比中温发酵有更短的固体停留时间和更小的反应器容积，且高温条件对于有机废物的降解和病原菌的杀灭更有效。但是高温条件下会产生比中温条件更高的NH4+浓度，会对厌氧发酵产生毒性抑制。

4）碳氮比

在厌氧消化过程中，碳氮比例(C/N)是稳定运行以及微生物生长和新陈代谢的先决条件。C/N值太高，含氮量不足，缓冲能力低，pH 值容易降低；反之若C/N值太低含氮量过高，pH值则上升，有机物分解则受到抑制。一般C/N值宜控制在20左右。

5）pH值

pH值是影响厌氧生物处理过程的重要因素，厌氧微生物的生命活动、物质代谢与pH值有密切的关系，pH值的变化直接影响着发酵过程和发酵产物，不同的微生物要求不同的pH值，过高或过低的pH值对微生物代谢有明显影响。产甲烷菌对生长环境的pH值极为敏感，甲烷菌最适宜的pH值范围为6.8~7.5，若pH<6.3，将使二氧化碳增加，促使大量水溶性有机酸和硫化氢产生，硫化物含量的增加会抑制甲烷菌生长。若pH>8.0，NH4+转变成非离子化的NH3，会产生毒性抑制。

6）搅拌强度

搅拌强度也会影响甲烷产量。有机物的厌氧发酵是依靠微生物的代谢活动来进行的，需要通过搅拌使微生物不断接触到新的食料进行发酵，并使微生物与发酵产物及时分离，提高发酵效率、增加产气量和缩短反应周期。

（3）餐厨垃圾厌氧发酵制沼气工艺流程

餐厨垃圾的厌氧发酵包括破碎、调配进料等前处理过程以及厌氧发酵、沼气净化和综合利用等环节。首先是通过利用破碎机对垃圾中粗大的物体进行破碎，有利于后续发酵单元的顺利进行，然后利用机械进行物料的水分调节以适于厌氧发酵；调配好的物料进入厌氧发酵系统，通过投加厌氧菌和兼性菌，强化物料中有机组分的分解，使生成较稳定的以甲烷为主的发酵气体。甲烷是一种具有较高经济利用价值的气体，经过净化装置去除发酵气中的杂质气体后，进行发电等综