通過與德國餐廚垃圾處理企業合作,引進世界領先的餐廚垃圾處理工藝及設備,采用成熟工藝及高效設備完成餐廚垃圾的厭氧處理,真正實現餐廚垃圾的無害化,資源化,減量化處理。
本工藝為連續式、中溫、濕法、兩相厭氧發酵工藝,與其他厭氧發酵工藝相比,該工藝有如下特點:
表4.1 工藝特點
工藝名稱 與其他厭氧工藝相比的特點
4. 自動化程度較高
4.1.1.機械化預處理過程
餐廚垃圾經收運車輛運輸后到達處理場,處理過程的開端是物料接收池。垃圾被直接傾倒入接收池內,經過螺旋輸送器運送至粉碎分揀裝置,在這個輸送過程中可實現破袋,粗粉碎等過程。
根據不同工藝設計,破袋后的垃圾原料可進行除油分離處理。油脂在垃圾中以游離態和固態存在。游離態的油脂可通過油水分離去除,固態油脂經過高溫析出,以游離態存在,再經過油水分離去除。分離出來的油脂可作為工業原料制取具有經濟價值的產品,剩余的廢水仍然具有較高的有機物含量,進入發酵系統發酵,制取沼氣
分揀粉碎階段主要是實現餐廚垃圾中輕重物質的分離,雜質的去除,垃圾顆粒的減小,上海聞源環境公司引進德國先進設備,在同一設備運行過程中可同時實現以上這三個目的,能夠極大地提高處理效率,優化處理結果,降低運行成本。經過粉碎分揀后分離出來的雜質進入衛生填埋場填埋,雜質的去除率可達99%。分揀出來的輕重物質主要是有機合成物及金屬物等,可回收再利用,創造經濟價值,實現物質的循環利用,也符合垃圾處理循環利用的要求。
經過粉碎分揀后的垃圾物料再次進行高溫殺菌消毒處理,這是影響到垃圾處理后沼液,沼渣作為有機肥料使用能否達標的重要過程。我公司嚴格按照歐洲現行針對非食用類動物副產品殺菌消毒標準(EG 1774/2002)對餐廚垃圾進行殺菌消毒處理,餐廚垃圾在70℃高溫下經過1個小時的下毒,避免由此而產生的危害人類健康,導致自然界污染等情況的產生,完全做到餐廚垃圾的無害化,無毒化處理。
4.1.2.水解酸化過程
經過一系列機械化預處理過程后,餐廚垃圾被制成均質漿液,漿液被泵入水解罐內進行水解酸化處理。水解酸化是整個有機物厭氧降解開始,有機物在水解罐內被從大分子水解開,逐漸轉變為中小分子的有機酸,同時伴隨釋放出部分氣體。餐廚垃圾的水解酸化有厭氧菌類參與,由于水解酸化菌類發揮最佳活性的環境條件與產甲烷菌類發揮最佳活性的環境條件有較大差別,因此為實現最佳的降解效果,本工藝設計為水解酸化過程與產甲烷過程分別獨立進行的兩相發酵過程,避免出現其他單相工藝容易出現的反應器內酸化,導致整個厭氧降解過程受到抑制的不利情況。最大限度的保證厭氧發酵過程的穩定性。
兩相厭氧發酵工藝在德國眾多有機垃圾厭氧降解工程中得到應用。由于實現了不同降解過程的獨立進行,大大提高的整體的厭氧降過程的穩定性,同時也提高了產氣效果,增加收益。
4.1.3.產沼氣過程
經過水解酸化過程后產生的有機酸類物質通過管道輸送進入發酵罐中,在適當的溫度,pH值等條件下,在產甲烷菌類的作用下進一步降低分子數最終轉化成為甲烷。這一過程是整個餐廚垃圾厭氧發酵的核心過程,從技術角度講,是否能夠控制好產氣過程,將會決定一個餐廚垃圾處理項目的成敗。
本工藝采用帶有中央攪拌器的完全混合式發酵罐,圓柱形罐體,材質為帶玻璃纖維內襯鋼制,具有效率高、穩定性強、產氣效果好、使用壽命長等特點。發酵罐有機負荷可達3.5 kgoTS/m3.d,垃圾中有機物的降解率可達88%,而通常厭氧發酵中有機物的降解率只有65% - 75% 。發酵罐體積為有機物降解率的提高意味著單位重量垃圾經過過發酵后沼氣產量的提高,本工藝中每噸餐廚垃圾可產沼氣207.6m3,目前年國內投入運行的餐廚垃圾厭氧處理廠每噸垃圾的沼氣產量僅為86.4m3。本工藝在產氣能力是該項目的2.4倍。
與傳統的傾斜式攪拌器相比,中央攪拌器具有系列優點:
1) 物料在發酵罐內的分布更加均勻
2) 發酵罐內溫度、pH值的分布更加均勻
3) 避免發酵罐內出現沉淀
4) 攪拌死角更小
5) 維修更換方便快捷
6) 能耗較低
此外,本工藝獨創性地采用了再發酵技術。即在發酵罐后單獨設立再發酵罐。經過發酵后的物質進入再發酵罐中再次降解,最大限度的提高垃圾原料中有機物質的降解率,從而提高沼氣的產量,增加發電量,獲取更多的經濟利益。
位于再發酵罐頂部還安裝有雙層膜沼氣儲柜,該氣柜具有重量輕,容量大,耐腐蝕,壽命長等特點。并且在氣柜中配有測量控制設備,可以時時監控沼氣的生產情況及沼氣品質,通過相應的控制閥門對進入沼氣發電機的氣量進行控制調節,保證發電機組能夠連續穩定運行。
4.1.4.沼氣發電過程
本工藝設計厭氧裝置產氣量約為432.45m3/h,經過發電機組后每年可發電約800萬度,按照北京市普通三口之家每年用電2400度電計算,厭氧產沼氣發出的電量可以滿足約3000多個普通三口之家一年的用電需求。
除發電利用外,產生的沼氣在經過提純凈化處理符合國家有關標準后,還可以進入城市市政天然氣管道作為家用燃氣使用,或是作為清潔汽車原料使用。在德國,瑞典等國已經有數量眾多的此類車用燃氣站投入使用,可實現溫室氣體的減排,延緩溫室效應,改善環境。
4.1.5.發酵后沼液,沼渣處理利用過程
厭氧發酵后產物中仍然含有部分有機物,同時含有大量的氮,磷,鉀以及微量元素。這些元素是植物生長所必需的優質營養成分,如果白白放棄十分可惜,形成極大的資源浪費。
目前在歐洲,發酵后產物直接被用作農業肥料適用,餐廚垃圾處理廠周邊的農戶將這些產物用車輛運走,直接噴灑在自家的田地上,節省了購買肥料的經費。做到了垃圾的減量化處理。
在我國,由于條件所限,這種發酵后產物的利用方式目前還不能得到大范圍推廣使用,本工藝設計了發酵后產物脫水處理過程,解決發酵后產物問題。
經過脫水后產生了含水量極高的沼液(99%)以及含水量相對較低的沼渣(65%)。沼液經過脫氮等處理達標后可直接排放,沼渣可繼續制成固體肥料或營養土,可廣泛應用于農業、林業、水果蔬菜種植業、市政園林、沙化土壤改良、重金屬污染土壤治理后恢復等多個領域。
4.1.6.廢棄油脂處理再利用過程
廢棄油脂主要是指餐飲企業,食堂廢棄物中的油脂部分,使用過的食用油以及餐廚垃圾中含有的油脂部分。這其中前面兩種就是人們常說的“地溝油”的主要來源。不法商販通過各種手段將這些廢棄的油脂回收,加工煉制成為廉價食用油,重新流入市場回到人們的餐桌上,進入人體危害人們的身體健康。
本工藝在處理餐廚垃圾的同時考慮到“地溝油”的危害性,設計了廢棄油脂的處理再利用工藝,將分離出來的餐廚垃圾中的油脂與“地溝油”共同處理。油脂在餐廚垃圾中以游離態和固態存在。游離態的油脂通常與餐廚垃圾中的水份混合在一起,這部分油脂的分離可采用油水分離的方式,根據水與油的密度不同,利用溫度的高低變化,實現油從水相中的分離。固態油脂通常是指肉類中含有的脂肪,以固態形式存在,不能夠利用油水分離方式析出。采用高溫析出的方法,使固態的脂肪形態改變,以游離態存,再經過油水分離去除。分離出來的油脂可作為工業原料制取具有經濟價值的產品,如生物柴油等。分離后剩余的廢水仍然具有較高的有機物含量,再次進入發酵系統發酵,與原有的餐廚垃圾混合,制取沼氣。
化學原理上講,油脂類物質是高級脂肪酸甘油酯,通過化學酯交換反應或生物酶合成反應可將油脂轉化為生物柴油。生物柴油是清潔可再生能源,具有硫含量低,燃燒后含硫廢氣排放少,燃燒性好,安全性好等優點,可作為鍋爐,渦輪機,柴油機等的燃料使用。加之生物柴油具有獨特的可再生性,可以說取之不盡,用之不竭,應用前景極為廣闊。
5.結語
餐廚垃圾處理作為一個新生事物在中國還并不成熟,雖然厭氧發酵技術在國內科研較多,但針對餐廚垃圾的厭氧發酵處理在實際的工程應用上幾乎是一片空白,只有通過引進國外先進技術工藝并加以消化吸收改造,才能夠在較短的時間內追趕上國際領先水平伺機超越。公司引進先進成熟經驗技術,與中國實際情況相結合,進一步消化吸收改進,走符合中國國情的餐廚垃圾厭氧處理道路,真正實現餐廚垃圾無害化,資源化,減量化處理,改善人民生活環境,保證人民身體健康,共同創建清潔,美好,幸福的和諧社會!