餐廚垃圾先強(qiáng)化水解后水選資源化處理利用技術(shù)

更新時(shí)間：2015-09-25 11:38 來源：東莞市金茂污泥處置有限公司作者: 閱讀：3930

目前，國內(nèi)餐廚垃圾的主流處理技術(shù)是“前分選+機(jī)械制漿+強(qiáng)化水解+厭氧生化”處理技術(shù)(清華大學(xué)首創(chuàng))。前分選已經(jīng)成為此技術(shù)推廣應(yīng)用的最大瓶頸，原因是：中國餐廚垃圾的特點(diǎn)是含水率高、含油率高、成分復(fù)雜(含塑料、竹木、金屬、玻璃等雜質(zhì))，所以其分選需要先加入大量的水稀釋后，再經(jīng)過繁雜的機(jī)械甚至人工才能完成，費(fèi)用高、效果差，難以大規(guī)模推廣應(yīng)用，嚴(yán)重影響了后續(xù)生化處理效果，導(dǎo)致整個(gè)處理工藝占地大、耗時(shí)長、成本高。

為了解決上述問題，本人整合了垃圾強(qiáng)化水解處理技術(shù)及污泥深度壓濾脫水技術(shù)提出了如下餐廚垃圾先強(qiáng)化水解后水選資源化處理利用技術(shù)方案。

本技術(shù)方案的特點(diǎn)是：采用創(chuàng)新的立式旋轉(zhuǎn)強(qiáng)化水解罐，使餐廚垃圾不經(jīng)過分選即可進(jìn)行強(qiáng)化水解處理，然后再進(jìn)行水選;水選產(chǎn)生的泥漿先進(jìn)行高溫水解酸化，然后經(jīng)污泥深度壓濾脫水壓濾脫除SS(懸浮物)形成惰性泥餅，其壓濾液是澄清透明的中溫小分子酸化液，送入快速連續(xù)厭氧反應(yīng)器進(jìn)行產(chǎn)沼氣反應(yīng)。

強(qiáng)化水解處理是現(xiàn)有垃圾處理技術(shù)，也稱為濕解、濕熱、消解、水解、水熱、濕化、蒸煮、steamautoclaving處理技術(shù)，即利用高溫高壓水蒸汽與垃圾直接接觸進(jìn)行處理的技術(shù)，能得到如下效果：

1.均質(zhì)化：

高溫高壓水蒸汽可以破壞餐廚垃圾中生物質(zhì)的細(xì)胞及組織結(jié)構(gòu)，起到粉碎的作用，進(jìn)一

步還可以使大分子變成小分子，使生物質(zhì)均質(zhì)化，而非生物質(zhì)無變化，很容易去除。

2.無害化：

餐廚垃圾中含有大量病毒、病菌，如果不做到無害化，制成的飼料必將危害整個(gè)食物鏈。

無害化的條件：

①《醫(yī)療廢物高溫蒸汽集中處理工程技術(shù)規(guī)范》(HJT276-2006)規(guī)定：醫(yī)療廢物蒸汽處理過程要求在殺菌室內(nèi)處理溫度不低于134℃、壓力不小于220KPa(2.2公斤/平方厘米)的條件下進(jìn)行，相應(yīng)處理時(shí)間不應(yīng)少于45分鐘。

②《病死動物無害化處理技術(shù)規(guī)范》(農(nóng)醫(yī)發(fā)〔2013〕34號)規(guī)定：(濕化法)處理物中心溫度≥135℃，壓力≥0.3MPa(絕對壓力)，處理時(shí)間≥30min(具體處理時(shí)間隨需處理動物尸體及相關(guān)動物產(chǎn)品或破碎產(chǎn)物種類和體積大小而設(shè)定)。

而生物質(zhì)的均質(zhì)化、細(xì)化是其消毒徹底的必要條件。

3.資源化：

餐廚垃圾中的油脂及飼料成分是其潛在的最有價(jià)值的資源。經(jīng)蒸煮后，餐廚垃圾中

的油脂成分全部液化并浮于表面而易于分離，強(qiáng)致癌物苯并芘及黃曲霉素由于是脂溶性的，所以都溶于油脂中一并分離出去，余下的飼料成分就更可能制成合格的飼料;如果不適合做飼料，經(jīng)過厭氧生化處理，可以產(chǎn)生更多的生物質(zhì)清潔能源——沼氣。

4.快速化：

餐廚垃圾由于含水率高，處理過程必然產(chǎn)生大量高濃度廢水，處理途徑一般是厭氧生化

處理產(chǎn)沼氣。經(jīng)過強(qiáng)化水解的物料，由于大分子變成小分子，使厭氧生化反應(yīng)速度加快、時(shí)間縮短，可從現(xiàn)有技術(shù)的20多天縮短為4天，大大節(jié)省了設(shè)備投資、運(yùn)行費(fèi)用和占地面積。

5.經(jīng)濟(jì)化：

先強(qiáng)化水解可省去繁雜的前分選、機(jī)械制漿工序，也不用加水稀釋，節(jié)省了加熱熱能，

高溫、高壓蒸汽熱能可實(shí)現(xiàn)循環(huán)梯級利用，節(jié)省了后續(xù)厭氧生化處理所需的加熱熱能，厭氧生化處理時(shí)間大幅縮短，使整個(gè)處理工藝簡單、高效、節(jié)能、耐用、占地少，大大降低了建設(shè)投資及運(yùn)行費(fèi)用。

●關(guān)于餐廚垃圾強(qiáng)化水解處理的政策及文獻(xiàn)：

①《“十一五”863計(jì)劃資源環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域“城市生物質(zhì)垃圾厭氧消化關(guān)鍵技術(shù)研究”重點(diǎn)項(xiàng)目申請指南》中提到：要針對生物質(zhì)垃圾固體有機(jī)物含量高、消化過程中水解限速的瓶頸問題，開發(fā)以物理、化學(xué)手段為主的強(qiáng)化水解改性技術(shù)，促進(jìn)有機(jī)物從固相向液相轉(zhuǎn)移，改善物料的生物降解和固液分離特性。

②《餐廚垃圾濕熱處理的影響因素及對脫水脫油性能的影響》清華大學(xué)聶永豐等

③《濕熱法處理實(shí)現(xiàn)廚余垃圾飼料化的研究》清華大學(xué)聶永豐等

④《城市生物質(zhì)廢物熱水解-ASBR厭氧消化研究》清華大學(xué)王偉等

摘要：通過熱水解預(yù)處理提高城市生物質(zhì)廢物的固體有機(jī)物溶解率，熱水解的優(yōu)化條件為175℃、60分鐘。

⑤《熱水解污泥的厭氧消化試驗(yàn)研究》清華大學(xué)王偉等

摘要：先用熱水解對污泥進(jìn)行預(yù)處理，然后進(jìn)行厭氧消化試驗(yàn)。結(jié)果表明，最適宜的熱水解溫度為170℃、反應(yīng)時(shí)間為30分鐘;經(jīng)熱水解污泥的厭氧消化性能和系統(tǒng)的處理效率都得到顯著提高，COD去除率最大時(shí)提高了20.18%,日均產(chǎn)氣量則增加了79.20%～99.55%。

●目前國內(nèi)采用垃圾濕解處理技術(shù)的公司有：

1.煙臺潤達(dá)垃圾處理股份有限公司(先濕解后分選)

2.上海季明環(huán)保設(shè)備有限公司(先分選后濕解)

3.江蘇潔凈環(huán)境科技有限公司(先分選后濕解)

●目前國外采用垃圾濕解處理技術(shù)的公司有(先濕解后分選)：

1.英國Graphite公司

2.南非Prestigethermal公司

本技術(shù)方案是在總結(jié)國內(nèi)外同類技術(shù)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的基礎(chǔ)上研發(fā)的，有如下創(chuàng)新點(diǎn)：

1.采用立式旋轉(zhuǎn)強(qiáng)化水解罐：使餐廚垃圾強(qiáng)化水解反應(yīng)均勻、時(shí)間短、壓力低，裝排料快捷、安全、節(jié)能，裝罐前不需分選，可采用抓斗直接裝罐，大大提高了裝罐速度。

2.先強(qiáng)化水解后水選：餐廚垃圾強(qiáng)化水解后排入池中，由于含水率高(都變成了游離水)，其中各種組分依比重不同而分層：浮于水面的是熱值較高的輕垃圾，如塑料、竹木、油脂等;沉于水底的是重垃圾，如玻璃、金屬等;中間是生物質(zhì)成分變成的泥漿，這樣就很容易將各組分分離。

3.采用現(xiàn)有成熟的“污泥深度壓濾脫水技術(shù)”對泥漿進(jìn)行壓濾脫水：形成含水率低于40%的泥餅(可節(jié)省烘干費(fèi)用)，可用于生產(chǎn)飼料。

4.利用強(qiáng)化水解后泥漿的高溫進(jìn)行快速兩段式厭氧生化處理(在不適合制飼料時(shí))：泥漿在60-70℃間進(jìn)行高溫水解酸化3天，使強(qiáng)化水解產(chǎn)生的小分子盡可能水解酸化而溶出，形成小分子脂肪酸，然后進(jìn)行壓濾脫水，這樣的泥漿既容易壓濾脫水，又可以減少泥餅的量和臭味，使泥餅成為穩(wěn)定的惰性物質(zhì)，其壓濾液顏色澄清透明，SS(懸浮物)含量極低，是良好的酸化液，溫度還保持在35℃左右，連續(xù)送入現(xiàn)代快速厭氧反應(yīng)器(如EGSB)中(停留時(shí)間最多只需1天)進(jìn)行中溫快速厭氧消化產(chǎn)沼氣反應(yīng)。

本技術(shù)方案實(shí)施方法：

餐廚垃圾首先被傾倒進(jìn)儲池中，不經(jīng)分選，直接用行車抓斗(經(jīng)漏斗)送入若干個(gè)大型立式旋轉(zhuǎn)強(qiáng)化水解罐中，然后通入水蒸汽，保持壓力在8公斤/平方厘米左右1小時(shí)，使生物質(zhì)成分變成泥漿、大分子變成小分子，塑料等其它成分無變化，然后泄壓至常壓，打開罐蓋，旋轉(zhuǎn)罐口朝下，將垃圾傾倒進(jìn)水選池中，垃圾的各種組分依比重不同而分層：浮于水面的是熱值較高的輕垃圾，如塑料、竹木、油脂等;沉于水底的是重垃圾，如玻璃、金屬等;中間是泥漿。然后用行車抓斗將輕垃圾和重垃圾分別抓出：輕垃圾既可回收利用(如生產(chǎn)再生塑料粒)，也可就近送焚燒廠焚燒發(fā)電;油脂用潷油器潷出用于生產(chǎn)生物柴油;重垃圾提取金屬后填埋處理。泥漿送入高溫水解酸化池停留3天，然后泵送至現(xiàn)有成熟的污泥深度壓濾脫水機(jī)進(jìn)行壓濾脫水，形成含水率低于40%的泥餅，可用做燃料、肥料;其壓濾液連續(xù)泵送至現(xiàn)代快速厭氧反應(yīng)器(如AF)中進(jìn)行中溫快速厭氧消化產(chǎn)沼氣反應(yīng)，產(chǎn)完沼氣的污水濃度大大降低，可達(dá)到三級排放標(biāo)準(zhǔn);蒸煮所用水蒸汽來自蒸汽鍋爐，其燃料為自產(chǎn)沼氣，煙氣排放可滿足最嚴(yán)格環(huán)保標(biāo)準(zhǔn);全部廠房負(fù)壓密閉操作，臭氣全部抽入鍋爐中作為助燃空氣。整個(gè)處理過程只需4小時(shí)。

上述方案的優(yōu)點(diǎn)是：資源循環(huán)利用率高、能耗低、利用可再生能源、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)低、無二次污染、處理時(shí)間短、操作容易、占地少、投資少、運(yùn)行費(fèi)用低。

最受關(guān)注的問題：此技術(shù)方案能耗是經(jīng)濟(jì)的嗎?

答：本技術(shù)充分利用了所消耗的熱能，通過梯級利用這些熱能，達(dá)到了最佳的經(jīng)濟(jì)效益，物有所值，論述如下：

1.據(jù)測試，在相同時(shí)間內(nèi)，生物質(zhì)經(jīng)過強(qiáng)化水解處理后，后續(xù)產(chǎn)沼氣量比未經(jīng)強(qiáng)化水解處理高一倍多，所以能產(chǎn)生更多的清潔能源;產(chǎn)沼氣時(shí)間由20多天縮短為4天;

2.由于采用旋轉(zhuǎn)強(qiáng)化水解罐，內(nèi)部攪拌均勻，所以需要的蒸汽壓力低、蒸煮時(shí)間短，節(jié)能;

3.強(qiáng)化水解為放熱反應(yīng)，可節(jié)省大量外加熱能;蒸煮完畢，泄壓的高溫蒸汽被引入新裝滿垃圾的強(qiáng)化水解罐中做為預(yù)熱蒸汽，不浪費(fèi)熱能;

4.強(qiáng)化水解罐內(nèi)壓力泄至常壓后，垃圾仍有100℃的溫度，經(jīng)過水選、篩分后，泥漿溫度降至60℃-70℃，正好是進(jìn)行高溫水解酸化的溫度，比常溫水解酸化時(shí)間縮短幾倍，水解酸化池的體積可大大縮小，大大節(jié)省了建筑費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用;

5.釋放到空氣中的熱量都隨臭氣被抽入蒸汽鍋爐中燃燒，既消除了臭氣(臭氣也有熱值)，又提高了爐溫，充分利用了熱能;

6.泥漿經(jīng)過高溫水解酸化后，容易進(jìn)行超深度壓濾脫水，脫水泥餅量可減少2/3，無機(jī)化程度高，臭氣很少，減少了后續(xù)處理費(fèi)用;壓濾液溫度仍有35℃左右，而且SS(懸浮物)含量極低，正好適合進(jìn)行中溫快速厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣反應(yīng)，比常溫厭氧反應(yīng)速度快幾倍，大大降低了快速厭氧反應(yīng)器的體積、設(shè)備造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用。

本技術(shù)方案所用蒸汽的熱源來自自產(chǎn)沼氣，屬清潔能源。