CN102744243A - 餐厨垃圾的综合资源化处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种餐厨垃圾的综合资源化处理方法，涉及资源回收循环利用处理技术领域。其包括如下工艺步骤：杂物分离、油渣分离、有机固态物处理、油水分离、液态油脂处理、废水处理、沼气利用、沼液、沼渣利用、膜过滤废水处理。本发明与传统的处理工艺方法相比，处理后的餐厨垃圾实现了真正的无害化处理，餐厨垃圾充分回收利用，处理过程中产生的固态有机物、沼气、沼渣、沼液都得到了最有效的利用，不仅使以往很难处理的餐厨垃圾变废为宝，而且处理成本低，可以实现工业化大规模的生产，同时也产生了很好的经济、社会效益。

Description

餐厨垃圾的综合资源化处理方法

技术领域

本发明涉及资源回收循环利用处理技术领域，特别是涉及一种餐厨垃圾的综合资源化处理方法。

背景技术

餐厨垃圾是城市日常生活中产生的最为普遍的废弃物，属于城市生活垃圾，其主要成分包括淀粉类食物、植物纤维、动物蛋白和脂肪类等有机物，具有含水率高，油脂、盐份含量高，易腐烂发臭，不利于普通垃圾车运输等特点。这类垃圾若不经分类专项处理，会对环境造成极大的危害。

餐厨垃圾主要来源于餐饮服务业、家庭和企事业单位食堂等产生的食物加工下脚料（厨余）和食用残余（泔脚）。随着我们国家城市化进程的逐渐加快，餐厨垃圾的产量呈现出逐年上升的趋势。在国内的大型、特大型城市中，如北京、上海、深圳等，餐厨垃圾的日产量已达数千吨，全国餐厨垃圾的年产量达到千万吨，单纯填埋的话，占用大量土地，且产生的垃圾渗滤液和填埋气体也需要后期处理，耗费大量人力，物力。

餐厨垃圾目前在很多城市尚未进行规范化管理，收集容器摆放地环境脏乱，孳生和招引蚊、蝇、鼠、蟑螂等害虫，易成为疾病传染源。

1．餐厨垃圾的填埋

目前我国的餐厨垃圾大部分采用的仍然是与其他生活垃圾混杂在一起，直接进入填埋场进行填埋。这种工艺的优点是方法简单，运行的费用低廉，而且处理量巨大。缺点是占用大量土地资源，耗费大量的土地征用费用。餐厨垃圾填埋后因其含水率高，有机物含量高等特点，会形成垃圾渗滤液，臭气等直接影响到地下水和大气等自然资源，形成二次污染，危害人类的健康。另外，餐厨垃圾直接填埋也白白浪费掉了垃圾中蕴含的能量，使得资源没有得到有效利用。

在当前土地资源紧缺、人们对环境问题的关注度越来越高，餐厨垃圾产量日趋增高的前提下，填埋处理技术已明显不适合我国餐厨垃圾处理的实际情况。

2．餐厨垃圾的焚烧

将垃圾中的可燃物燃烧后产生热量进行发电，从而达到垃圾资源化利用的一种垃圾处理工艺。该工艺的优点是处理量大，垃圾的减量效果明显。焚烧后产生的热量可以发电，实现垃圾资源化利用。但是焚烧工艺对垃圾的热值较高的要求，餐厨垃圾中的含水量通常在80%-90%间，过高的含水率使得餐厨垃圾的热值也很低，如果使用焚烧技术进行处理，将会极大地增加处理成本。同时由于不完全燃烧产生的气体固体产物排放后会危害人类的健康。

近年来我国垃圾焚烧项目在实施过程中引起的争议较大，人民群众对焚烧技术的信任程度与接受认可程度均不高，因此无论从技术上看，还是从社会影响上看，焚烧技术应用在餐厨垃圾处理项目上的可行性很低。

3．餐厨垃圾的好氧堆肥

好氧堆肥技术是指有机物在有氧条件下，在好氧微生物（主要是菌类）的作用下，将高分子有机物降解成为无机物的过程。好氧堆肥的技术比较成熟，在国外的应用比较广泛。该工艺的优点是技术比较简单，好氧处理后的产物可作为农产品使用，实现了垃圾的再利用。但是好氧堆肥技术主要应用于绿色植物垃圾（市政维护产生的树枝，树叶等）及秸秆等富含组织结构的垃圾处理，对于餐厨垃圾这样不含有组织结构的垃圾处理没有技术上的优势。此外，好氧堆肥占地面积较大，处理周期加长，增大运行成本。好氧过程在非密闭环境内进行，产生的臭气会形成二次污染，影响周围环境。

由于餐厨垃圾的含水量较大，在好氧堆肥技术上液体的处理也是技术上的难点。该工艺没有考虑到有机质中能量的回收，本身耗能较高，餐厨垃圾的好氧堆肥并不最佳选择。

4．餐厨垃圾的饲料化处理

餐厨垃圾的饲料化处理是指餐厨垃圾经过固液分离后，含固率较高的部份经过高温杀菌消毒烘干后，加入适当的菌类将有机物降解成为生物饲料的过程。其他的液体垃圾部分经过厌氧发酵产沼气，含有的油脂经过油水分离后可制成工业原料或生物柴油。

饲料化处理的优点是机械化程度高，占地面积较小，垃圾的资源化利用程度高。缺点是制得的有机饲料重新进入食物链，最终回到人体之中，其中的同源性蛋白污染风险无法预测。目前国家有关部委正在评估有关餐厨垃圾饲料化产物利用的风险问题，该处理技术前景暗淡。

5．餐厨垃圾厌氧发酵处理

餐厨垃圾的厌氧发酵处理是指垃圾中的有机物质在厌氧菌的作用下，由高分子物质降解成为小分子物质，最终转化为沼气的过程。

餐厨垃圾经厌氧发酵降解后产生的沼气可通过热电联产发电机组中转化为电能和热能，电能可接入电网供生产生活实用，热能在供应垃圾处理设备自身使用后可补充市政供热设施部份热能需求，实现经济利益与社会效益共赢的局面。

发酵后产生的沼液经过脱氮，脱盐，脱硫处理后可作为液态有机肥料在农业灌溉园林种植等领域广泛使用。沼渣经过好氧堆肥后也可作为肥料使用，从而实现垃圾的减量化，资源化处理。

厌氧发酵技术的优点是垃圾的减量化，资源化处理效果好，产生的沼气发电可作为新能源补充现有常规能源。厌氧发酵过程中无臭气逸出，发酵后不会产生二次污染，社会大众的接受程度较高。该技术成熟，在国外已有较为广泛的应用，工程案例很多。

目前的几种处理工艺，几乎都没有考虑餐厨垃圾制饲料的同源性问题以及生产过程中的循环利用包括废气、废水及其它物质的循环利用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种餐厨垃圾的生态循环综合资源化处理的新方法，以达到在最大程度的回收餐厨垃圾中的可再生利用资源的同时，减少对环境资源的占用和污染，以期获得良好的环境效益、经济效益和社会效益。

本发明解决技术问题的方案是：

本发明餐厨垃圾的综合资源化处理方法，包括以下工艺步骤：

（1）杂物分离：将收集来的泔水和地沟油等餐厨垃圾加热，除去其中的大块垃圾如食品袋、废纸等，并用磁选分离金属杂物；

（2）油渣分离：将步骤（1）处理后的餐厨垃圾中的油水混合物和有机固态物质分离；

（3）有机固态物处理：将所述有机固态物质用于饲养高蛋白昆虫，获得的高蛋白昆虫加工成高蛋白饲料、美容品或高蛋白营养品；

（4）油水分离：通过加热升温从所述油水混合物中提取液态油脂；

（5）液态油脂处理：将所述液态油脂经过叠片分离后，得到较纯净的液态油脂，所述液态油脂经过化学方法或生物方法处理后转变为生物柴油或其他化工工业原料；

（6）废水处理：将（4）处理后的餐厨垃圾油水分离中分出的有机废水经厌氧发酵，获得大量的沼气和沼渣；

（7）沼气利用：将（6）产生的沼气经分离处理后，作为新能源汽车燃料。

（8）沼液、沼渣利用：从（6）得到的沼渣和沼液，所述沼液经膜过滤浓缩后制成液态有机肥，所述沼渣经过好氧堆肥后制成有机肥；

（9）膜过滤废水处理：所述沼液经膜过滤的废水进入好氧生化系统进行处理后回用。

本发明餐厨垃圾的综合资源化处理方法，为利于油脂分离和发酵处理，对收集来的餐厨垃圾先置于蒸汽中加热到100℃，经加热处理的餐厨垃圾，用齿耙从中分拣出大块的垃圾。

本发明餐厨垃圾的综合资源化处理方法，所述的厌氧发酵中，温度控制在50℃-60℃，含固量在5%左右，pH值范围控制在6-8之间。

所述的餐厨垃圾包括餐饮垃圾和厨余垃圾。

所述的饲养高蛋白昆虫目的是通过将有机固态物喂养昆虫，可以彻底解决由于同源性蛋白所造成的病毒传播。高蛋白昆虫主要包括黄粉虫、大麦虫等，由于黄粉虫、大麦虫体内含有较高的蛋白质、脂肪、糖类等营养物质，汁多体软、生活力强，极易饲养。故被国家的动物园以及各地养殖场选作上好饲料。黄粉虫是活体饲料之王，黄粉虫适用于：观赏鱼类、蛙类、珍禽、鸟类、禽类、以及爬行类，食用了黄粉虫的经济动物不但生长周期缩短，而且肉质鲜美、口感极佳、营养丰富！人类长期服用，还可以很好的补充高蛋白等营养元素。

所述的废水处理是指经油水分离后得到的废水，含有水溶性蛋白质、短纤维、淀粉、维生素、氨基酸、微量元素等。

所述的液态油脂处理是指餐厨垃圾中的油脂部分通常在预处理阶段通过油水分离的方式从垃圾中分离出去。经过化学方法或生物方法处理后转变为生物柴油或其他化工工业原料，可实现较好的经济效益。通过油脂的分离处理利用，既实现了废弃资源的重新利用，产生较好的经济回报，又能够从源头上消除“地沟油”的生产，使得“地沟油”不再回到人们的餐桌上，保证食品安全，避免人们的身体健康受到危害。

所述沼气利用主要指发酵后产生的沼气中含有甲烷，二氧化碳，硫化氢，其他气体等。甲烷气具有可燃性，浓度通常可达到60%-75%，通过沼气脱硫、二氧化碳分离技术，达到车用天然气标准，作为新能源汽车的车用天然气燃料。

所述的沼液膜过滤指采用旋转型（超滤/纳滤）膜，该种膜组件的抗污染能力强、通量大、不会发生膜表面堵塞现象，从而解决了在高可溶性有机物环境中膜污染的问题，可长期无堵塞运行，同时通过低成本浓缩沼液，大大降低了沼液的运输成本。

    本发明的具体工艺控制是：

（1）杂物分离：将收集来的泔水和地沟油等餐厨垃圾加热，除去其中的大块垃圾如食品袋、废纸等，并用磁选分离金属杂物。

（2）油渣分离：从步骤（1）处理后的餐厨垃圾中将油水混合物和有机固态物质分离如碎小肉块、骨头、菜叶等。

（3）有机固态物处理：从步骤（2）处理后的餐厨垃圾中分离出的大量有机固态物质用来饲养高蛋白昆虫，最后将高蛋白昆虫加工成高蛋白饲料、美容品、高蛋白营养品等。

（4）油水分离：通过加热升温从步骤（2）处理后的餐厨垃圾油水混合物中提取液态油脂。

（5）液态油脂处理：从步骤（4）处理后的餐厨垃圾油水混合物中提取的液态油脂经过叠片分离后，得到较纯净的液态油脂（地沟油），经过化学方法或生物方法处理后转变为生物柴油或其他化工工业原料。

（6）废水处理：从步骤（4）处理后的餐厨垃圾油水分离中分出的有机废水经厌氧发酵，产生大量的沼气和沼渣。

（7）沼气利用：从步骤（6）处理后的餐厨垃圾油水分离中分出的有机废水发酵后产生的沼气经分离处理后，成为新能源汽车燃料。

（8）沼液、沼渣利用：从步骤（6）处理后的餐厨垃圾油水分离中分出的有机废水发酵后产生的剩余物质经脱水分离后，得到沼渣和沼液，沼液经膜过滤浓缩后制成液态有机肥，沼渣经过好氧堆肥后制成有机肥。

（9）膜过滤废水处理：沼液经膜过滤的废水进入好氧生化系统进行处理后回用。

本发明与传统的处理工艺方法相比，处理后的餐厨垃圾实现了真正的无害化、资源化处理。本发明将餐厨垃圾充分回收利用，处理过程中产生的固态有机物、沼气、沼渣、沼液都得到了最有效的利用，不仅使以往很难处理的餐厨垃圾变废为宝，而且可以实现工业化大规模的生产，产生很好的经济效益和社会效益。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但是本发明要求的保护范围并不局限于实施例表述的范围。

实施例：

首先，将从宾馆、饭店、食堂及食品加工等场所运来的按规定已分类收集的餐厨垃圾倒入加热粗分池，加热粗分池的池底设置有蒸汽加热盘管，中部设有格栅条板，其上部设有自动往复式运动的齿耙，不停的将较大的杂物耙入杂物池，格栅条板下的餐厨垃圾经传送机进入油渣分离设备，在油渣分离机中，通过螺旋压榨，将油水与固态有机质分离，固态有机质被收集后送到昆虫饲养车间，作为昆虫的主要食物来源，饲养的昆虫是黄粉虫品种，饲养条件：温度25℃时，经3-5天即可孵化，幼虫化蛹后要及时与幼虫分开，防治被被虫咬。分开后要把蛹放在通风、温度、干燥的环境中，在20℃以上时，经过一星期基本上能变成黑色甲壳虫。分离出来的油水混合物被送到油水离心分离机中进行离心分离，得到的油脂送入油脂罐中，经过甲醇化处理和蒸馏后得到的生物质柴油送到储油罐。分离出的废水将温度控制在50℃-60℃，含固量在5-10%左右，pH值范围控制在6-8之间，然后送入厌氧罐发酵处理，发酵产生的沼气经水封、脱硫、送入二氧化碳分离系统，分离后二氧化碳收集压缩制备干冰，分离后的甲烷气加压、加臭后做为车用天然气燃料使用。发酵剩余的物质经格栅后被送入固液离心机中离心分离，得到的固体物即沼渣转入调节罐，经调节好营养成分后送入烘干机中，经烘干后送入造粒机造粒成型的有机肥，进行包装成袋。固液分离机分离出的液体物即沼液送入膜过滤设备中，经过膜浓缩处理后的浓缩液即液体有机肥由包装机包装成袋。膜过滤的上清液经进一步的好氧生化处理后作为回用水使用。

Claims (3)

1.一种餐厨垃圾的综合资源化处理方法，其特征在于包括以下工艺步骤：

（1）杂物分离：将收集来的泔水和地沟油等餐厨垃圾加热，除去其中的大块垃圾如食品袋、废纸等，并用磁选分离金属杂物；

（2）油渣分离：将（1）处理后的餐厨垃圾中的油水混合物和有机固态物质分离；

（3）有机固态物处理：将所述有机固态物质用于饲养高蛋白昆虫，获得的高蛋白昆虫加工成高蛋白饲料、美容品或高蛋白营养品；

（4）油水分离：通过加热升温从所述油水混合物中提取液态油脂；

（5）液态油脂处理：将所述液态油脂经过叠片分离后，得到较纯净的液态油脂，所述液态油脂经过化学方法或生物方法处理后转变为生物柴油或其他化工工业原料；

（6）废水处理：将（4）处理后的餐厨垃圾油水分离中分出的有机废水经厌氧发酵，获得大量的沼气和沼渣；

（7）沼气利用：将（6）产生的沼气经分离处理后，作为新能源汽车燃料；

（8）沼液、沼渣利用：从（6）得到的沼渣和沼液，所述沼液经膜过滤浓缩后制成液态有机肥，所述沼渣经过好氧堆肥后制成有机肥；

（9）膜过滤废水处理：所述沼液经膜过滤的废水进入好氧生化系统进行处理后回用。

2.如权利要求1所述的餐厨垃圾的综合资源化处理方法，其特征在于：为利于油脂分离和发酵处理，对收集来的餐厨垃圾先置于蒸汽中加热到100℃，经加热处理的餐厨垃圾，用齿耙从中分拣出大块的垃圾。

3.如权利要求1所述的餐厨垃圾的综合资源化处理方法，其特征在于：所述的厌氧发酵中，温度控制在50℃-60℃，含固量在5%左右，pH值范围控制在6-8之间。