CN103497011A - 一种餐厨垃圾脱盐并除盐后回收再利用的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种餐厨垃圾脱盐并除盐后回收再利用的处理方法，通过对电解条件的优化控制实现了对固体餐厨垃圾的脱盐及分解去除，即通过对待处理餐厨垃圾的预加热至55℃-110℃以及加入酸性介质调节pH值并电解餐厨垃圾中的盐分，使其泔水pH值达到并保持在特定范围，从而使固体餐厨垃圾中的盐陆续被脱出溶于泔水之中，方便快捷的将盐电离转化成次氯酸钠等物质，达到了除盐脱盐的效果。而次氯化钠同时又可将泔水中的长菌和短菌及其他杂质一并氧化生成其它无害分子，使最终得到的天然肥可达到能够回收利用。同时，处理后的泔水也能达到国家排放标准，彻底实现餐厨垃圾变废为宝，并回收再利用的目的，产生了显著的社会环保和经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种餐厨垃圾的处理方法，具体涉及一种将餐厨垃圾经脱盐并除盐后再回收利用的处理方法。
背景技术
餐厨垃圾即剩余饭菜骨头，因每个城市的餐厅、食堂，每天有数百吨剩余垃圾，当前处理方式一般是分别运往专门处理工厂，进行焚烧和掩埋，造成极大的资源浪费和资金投入，如能就地处理，生成可回收再利用的天然有机肥料，将会产生巨大的社会环保和经济效益，如何将这些剩余垃圾就地转变成肥料，达到回收再利用的标准，为此需要脱盐，因含盐量的垃圾不能作为肥料使用，会使土壤变得板硬，而不利于植物生长发育。
当前餐厨垃圾就地处理，一般采用是将泔水和餐食固体垃圾及油脂分开处理，①将油脂与泔水分离，将油脂储存，另将泔水用加入二种生物酶将其泔水中长菌和短菌吞噬，即生化法②再将固体垃圾烘干，但其中的盐没有被脱出，也没有被反应除掉，不能作为有机肥使用或再利用，所以达不到可直接回收再利用的标准，仅达到就地处理和减少运输量化而已。
此外，现有多家企业采用加入一种叫植物菌的物质来实现对餐厨垃圾的吞噬处理，目的是吞噬餐厨中的长菌和短菌，即臭味和大肠杆菌等，这种植物菌本身没有除盐的功能，即不能改变盐的存在形式而仅是吞噬菌体本身，且植物菌无法吞噬盐，所以最终盐还是一个整体分子式存在于固体垃圾之中，为了进一步达到餐厨垃圾，可用于肥料，其必须将固体垃圾回收后在进行二次加工，其方法是加入草木灰或秸秆加以稀释，使其百分比含盐量降低而最终达到农用肥含盐量使用标准，但盐分本身并没有被反应除掉，仍存在于肥料之中，只不过是通过加入大量秸秆稀释后相对含量降低而已。
将饱和食盐水电解为次氯酸盐可用于消毒杀菌已是现有技术，但目前未见对固体餐厨垃圾进行脱盐并除盐以实现其回收再利用的相关报道，有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对餐厨垃圾进行电解脱盐后回收再利用的方法，简化餐厨垃圾的处理流程降低回收成本。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种餐厨垃圾脱盐并除盐后回收再利用的处理方法，包括：
步骤1：将待处理的餐厨垃圾加热至55℃-110℃，加入pH调节剂使pH值达到并保持在3-5.5或8.5-13；
步骤2：输入直流电流使通过极板电流密度达到14-22A/dm2，将餐厨垃圾中的盐电解成次氯酸盐；
步骤3：当餐厨垃圾内含盐量达标准值后，加入pH调节剂将pH值调至6-8，停止电解，将物料排入脱水甩干离心机甩干，经粉碎后排入到烘干机进行烘干处理，然后排放固体天然肥。
其中，当餐厨垃圾中油的含量过高时，为了获得更好的处理效果，本发明所述方法还可以进一步包括对油的分离处理，此处所述的水油分离可发生在电解处理前，或电解结束后脱水甩干前，或脱水后对其进行水油分离，以实现餐厨垃圾处理后得到更理想的回收利用，具体的分离手段或装置为现有技术。
本发明采用将待处理的餐厨垃圾加温并保持到55℃-110℃，优选65℃-85℃（这可更方便将盐从垃圾中脱出并溶于泔水中）；其二是加入pH调节剂，使其PH值始终保持在3-5.5或8.5-13，以更好地促成电解；其三是输入直流阴阳极板进行电离，将极板浸入待处理餐厨垃圾中，进行电解反应；最终，使其盐生成次氯酸钠，达到除盐的目的。众所周知同时次氯酸钠又可将餐厨垃圾中的长菌和短菌等一并杀除，最终将盐分解转成其他分子，达到脱盐、除盐、除菌的效果，再进行甩干脱水和烘干及粉碎，使餐厨泔水中所含剩饭菜、骨头等变成可回收再利用的天然肥料，直接可达到用于施肥国标用途。
本发明所述方法适用于各种餐厨垃圾的处理，由于提出了理想的电解条件，无论餐厨垃圾中含盐量多少，均可以采用本发明所述的方法来进行脱盐除盐，并取得理想的处理效果。本申请所述的餐厨垃圾包括但不限于含盐量在0.05-7%左右，优选含盐量为0.5-0.9%的各种餐厨垃圾。
其中，步骤1中优选加入pH调节剂使pH值达到并保持在4.5-5.5或10-11。
本发明技术方案中，步骤1将pH值调至并保持在8.5-13时，也可将盐脱出和除盐杀菌的功能，中水也能达到排放标准，但固体肥料会产生少部分块状油脂物体，即形成肥皂的成份，不利于后续回收利用，故本发明更优选将pH值调至酸值范围，即4.5-5.5。
步骤1将待处理的餐厨垃圾加热至65℃-85℃。
为了获得更好的处理效果，本发明优选控制步骤1中待处理餐厨垃圾的含水量不低于10%，进一步优选含水量为15-25%，以提高更理想的电解环境，即能兼顾餐厨垃圾的体积及本发明技术方案的处理力，同时还能确保电解反应的顺利进行，此处含水量的控制为本领域技术人员所掌握，如额外加入水以提高其含量等，所形成的待处理餐厨垃圾在上下文中也可称为“泔水”。
本发明通过加入pH调节剂使pH值达到并保持在3-5.5或将8.5-13之间。理论上所述的pH调节剂可选用现有技术公开的任意可实现pH调节的物质，但为了确保达到天然肥的国家标准，本发明优选所述的pH调节剂为有机酸、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠、氨水中的一种或几种。所述的有机酸可选自食用醋酸等。具体的选择为本领域技术人员所理解，本发明对此不作特别限定。
步骤2中，本发明控制输入直流电流使通过极板电流密度达到14-22A/dm2之间，在该电流密度下能够有效而充分地将泔水中的盐分解成次氯酸钠，最佳值为18-22A/dm2，将盐电解成次氯酸钠的反应式为：2NaCl+2H2O=H2↑+Cl2↑+2NaOH；生成次氯酸根：Cl2+2NaOH=H2O+NaCl+NaClO。除此之外关于电解条件的控制为现有技术，本领域技术人员可依据电流密度加以选择及确认。
此外，为了确保电解条件的稳定性，本发明步骤2中结合pH值监测装置与pH调节剂补加装置控制电解体系内pH值维持在3-5.5或将8.5-13。具体的pH值监测装置与pH调节剂补加装置为现有技术，本发明对此不作特别限定。如可通过pH计探头远程信号的485接口传输给自动添加酸性介质的自动加酸泵，进行定量滴入，一旦盐度传感器显示达到特定值时，界时将pH值回归至6-8为标准，自动停止滴入酸或碱性物质。具体的控制同样为本领域技术人员所掌握。
当餐厨垃圾内含盐量达标准值（如盐度传感器显示达到3-4度当量值），或加入pH调节剂将pH值调至6-8，停止电解，物料经排放口排入脱水甩干离心机，待甩干一定程度时进入粉碎机粉碎，后排入到烘干机进行烘干处理，然后即可得到固体天然有机肥；同时，该过程中产生的中水可选经水油分离器进行分离，所得水已经符合A级中水排放标准，可即时排放，最终固体天然肥和中水中pH值6-8，含盐量5ppm以下，长菌、短菌及COP、BODs，均达到国家中水A级排放标准。
此外，本发明步骤3电解结束后将物料脱水甩干粉碎及油水分离后得到固体天然肥，该过程为本领域技术人员所理解，其中，烘干的温度，含水量的控制可视具体情况而定，可以预见的是，本发明实现了餐厨垃圾的脱盐、除盐处理后，通过本领域常用的处理手段即可以得到所述的固体天然有机肥。
上述方法可采用现有技术公开的各种装置来实现餐厨垃圾电解及处理，但本发明提供了一种优选结构，具体采用如下技术方案：
用于实现上述方法的装置，包括依次连接的电解处理池、脱水甩干离心机、粉碎机及烘干机，所述电解处理池中设有阴阳极板、同时调控池内物料pH值的pH探头及pH调节剂补加装置、盐度测量仪及设于处理池底部和/或四周的加热装置。
此外，本发明所述装置中还设有程控器，由程控器完成对pH调节剂补加装置、盐度测量仪、加热装置等的控制。同时本发明所述装置还可以设有水油分离器，所述水油分离器可设于电解处理池之前（在电解前完成水油分离），或电解处理池与脱水甩干离心机之间（在脱水前完成水油分离），或直接与脱水甩干离心机相连，甩干结束后直接所得液体进行水油分离。
本发明通过对电解条件的优化控制实现了固体餐厨垃圾的快速脱盐及分解去除，即通过对待处理餐厨垃圾的预加热至55℃-110℃以及加入pH调节剂调节pH值并电解餐厨垃圾中的盐分，使其泔水pH值达到并保持在特定范围，从而使固体餐厨垃圾中的盐陆续被脱出溶于泔水之中，方便快捷的将盐电离转化成次氯酸钠等物质，达到了除盐脱盐的效果。而次氯化钠同时又可将泔水中的长菌和短菌及其他杂质一并氧化反应生成其它无害分子，使最终得到的天然肥可达到能够回收利用。同时，处理后的泔水也能达到国家排放标准，彻底实现餐厨垃圾变废为宝，并回收再利用的目的，产生了显著的社会环保和经济效益。
附图说明
图1为本发明用于实现餐厨垃圾脱盐处理的装置结构示意图，
其中1-电解处理池；2-脱水甩干离心机；3-粉碎机4-烘干机；5-极板；6-pH探头；7-pH调节剂补加装置；8-盐度测量仪；9-加热装置。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述。
如图1所示，本发明所述用于实现上述方法的装置，包括依次连接的电解处理池1、脱水甩干离心机2、粉碎机3及烘干机4，所述电解处理池1中设有极板5、用于调控池内物料pH值的pH探头6及pH调节剂补加装置7、盐度测量仪8及设于处理池底部及周围的加热装置9。上述结构中，由程控器完成对pH调节剂补加装置7、盐度测量仪8、加热装置9等的控制。此外，该装置还可以依据实际餐厨垃圾的具体组成增设水油分离器（图中未标示）。
实施例1
餐厨垃圾脱盐后回收再利用的处理方法，包括：
步骤1：通过加热装置9将待处理的餐厨垃圾（含水量为15%，初始含盐量为0.90%）加热至65℃，通过pH调节剂补加装置7加入pH调节剂使pH值达到并保持为5；
步骤2：输入直流电流使通过极板5的电流密度达到20A/dm2，将餐厨垃圾中的盐电解成次氯酸盐；
2NaCl+2H2O=H2↑+Cl2↑+2NaOH；
Cl2+2NaOH=H2O+NaCl+NaClO。
该过程中通过pH探头6实时检测物料的pH值，并经由程控器控制pH调节剂补加装置7定量滴入pH调节剂以控制pH值为5；
步骤3：当盐度测量仪检测8餐厨垃圾内含盐量达标准值后，加入pH调节剂将pH值调至7，停止电解，将物料排入脱水甩干离心机2，甩干后经粉碎机3进行粉碎，后排入到烘干机4进行烘干处理，即得固体天然肥，该步骤中所得中水可直接排放。
采用上述技术方案，本实施例能够快速完成餐厨垃圾的处理及再回收，所得固体有机肥中，盐含量低至2ppm，处理后中水盐含量为3ppm以下；长菌、短菌及COP、BODs分别达到A级中水排放标准，即中水水质标准，中水用于景观环境用水，其水质应符合《城市污水再利用景观环境用水水质》（GB/T18921-2002）的规定。为便于应用，将《城市污水再生利用景观用水水质》（GB/T18920-2002）标准中的景观用水的再生水水质指标列出:
实施例2
餐厨垃圾脱盐后回收再利用的处理方法，包括：
步骤1：通过加热装置9将待处理的餐厨垃圾（含水量为20%，初始含盐量为0.88%）加热至85℃，通过pH调节剂补加装置7加入pH调节剂使pH值达到并保持在5.5以下；
步骤2：输入直流电流使通过极板5的电流密度达到18A/dm2，将餐厨垃圾中的盐电解成次氯酸盐；
2NaCl+2H2O=H2↑+Cl2↑+2NaOH；
Cl2+2NaOH=H2O+NaCl+NaClO。
该过程中通过pH探头6实时检测物料的pH值，并经由程控器控制pH调节剂补加装置7定量滴入pH调节剂以控制pH值为5.5；
步骤3：当盐度测量仪检测7餐厨垃圾内含盐量达标准值后，加入pH调节剂将pH值调至6，停止电解，将物料排入脱水甩干离心机2，甩干后进入粉碎机3粉碎，后排入到烘干机4进行烘干处理，即得固体天然肥，该步骤中所得中水可直接排放。
采用上述技术方案，本发明能够快速完成餐厨垃圾的处理及再回收，所得固体有机肥中，盐含量低至5ppm，处理后中水盐含量5ppm；长菌、短菌及COP、BODs分别为达到A级中水排放标准。
实施例3
餐厨垃圾脱盐后回收再利用的处理方法，包括：
步骤1：通过加热装置9将待处理的餐厨垃圾（含水量为15%，初始含盐量为0.82%）加热至110℃，通过pH调节剂补加装置7加入pH调节剂使pH值达到并保持在4.5；
步骤2：输入直流电流使通过极板5的电流密度达到22A/dm2，将餐厨垃圾中的盐电解成次氯酸盐；
2NaCl+2H2O=H2↑+Cl2↑+2NaOH；
Cl2+2NaOH=H2O+NaCl+NaClO。
该过程中通过pH探头6实时检测物料的pH值，并经由程控器控制pH调节剂补加装置7定量滴入pH调节剂以控制pH值为4.5；
步骤3：当盐度测量仪检测8餐厨垃圾内含盐量达标准值后，加入pH调节剂将pH值调8，停止电解，将物料排入脱水甩干离心机2，甩干后进入粉碎机3进行粉碎，后排入烘干机4进行烘干处理，即得固体天然肥，该步骤中所得中水可直接排放。
采用上述技术方案，本发明能够快速完成餐厨垃圾的处理及再回收，所得固体肥中，盐含量低至5ppm，处理后中水盐含量低至5ppm；长菌短菌及COP、BODs分别达到A级中水国标排放标准。
实施例4
餐厨垃圾脱盐后回收再利用的处理方法，包括：
步骤1：通过加热装置9将待处理的餐厨垃圾（含水量为25%，初始含盐量为0.78%）加热至55℃℃，通过pH调节剂补加装置7加入pH调节剂使pH值达到并保持在8.5-10；
步骤2：输入直流电流使通过极板5的电流密度达到20A/dm2，将餐厨垃圾中的盐电解成次氯酸盐；
2NaCl+2H2O=H2↑+Cl2↑+2NaOH；
Cl2+2NaOH=H2O+NaCl+NaClO。
该过程中通过pH探头6实时检测物料的pH值，并经由程控器控制pH调节剂补加装置7定量滴入pH调节剂以控制pH值为8.5-10；
步骤3：当盐度测量仪检测8餐厨垃圾内含盐量达标准值后，加入pH调节剂将pH值调至8，停止电解，将物料排入脱水甩干离心机2，甩干后进入粉碎机3粉碎，后排入到烘干机4进行烘干处理，即得固体天然肥，该步骤中所得中水可直接排放。
采用上述技术方案，本发明能够快速完成餐厨垃圾的处理及再回收，所得固体肥中，盐含量低至5ppm，处理后中水盐含量低至5ppm；长菌短菌及COP、BODs分别为达到A级中水国标排放标准。
实施例5
餐厨垃圾脱盐后回收再利用的处理方法，包括：
步骤1：通过加热装置9将待处理的餐厨垃圾（含水量为15%，初始含盐量为0.83%）加热至80℃，通过pH调节剂补加装置7加入pH调节剂使pH值达到并保持在11-13；
步骤2：输入直流电流使通过极板5的电流密度达到14A/dm2，将餐厨垃圾中的盐电解成次氯酸盐；
2NaCl+2H2O=H2↑+Cl2↑+2NaOH；
Cl2+2NaOH=H2O+NaCl+NaClO。
该过程中通过pH探头6实时检测物料的pH值，并经由程控器控制pH调节剂补加装置7定量滴入pH调节剂以控制pH值为11-13；
步骤3：当盐度测量仪检测7餐厨垃圾内含盐量达标准值后，加入pH调节剂将pH值调至7，停止电解，将物料排入脱水甩干离心机2，甩干后进入粉碎机3粉碎，后排入到烘干机4进行烘干处理，即得固体天然肥，该步骤中所得中水可直接排放。
采用上述技术方案，本发明能够快速完成餐厨垃圾的处理及再回收，所得固体肥中，盐含量低至6ppm，处理后中盐含量为6ppm，水长菌短菌及COP、BODs分别达到A级中水国标排放标准，即中水水质标准,中水用于景观环境用水，其水质应按《城市污水再利用景观环境用水水质》（GB/T18921-2002）的规定。
对比例1
与实施例1相比，区别点仅在于本对比例在处理过程中，步骤1不对餐厨垃圾进行加热处理，也不对其进行含水量调整（含水量为7%），电解时间为实施例1的2倍，结果表明，步骤3所得固体肥含盐量在50-60ppm左右，处理后的泔水含盐量为10ppm以上，长菌短菌及COP、BODs未能达到A级中水国标排放标准，即使延长电解时间，也无法有效彻底脱除盐分。
对比例2
与实施例1相比，区别点仅在于本对比例在处理过程中，步骤1对餐厨垃圾进行加热至120℃，电解时间同实施例1，结果表明，步骤3所得固体肥含盐量在5ppm以下，处理后的泔水含盐量为5ppm以下，长菌短菌及COP、BODs基本达到A级中水国标排放标准。
对比例3
与实施例1相比，区别点仅在于本对比例在处理过程中不对pH值进行调节控制，电解时间为实施例1的2倍，结果表明，步骤3所得固体肥含盐量在30ppm以上，处理后的泔水含盐量高达10ppm以上，长菌短菌及COP、BODs未能达到A级中水国标排放标准，即使延长电解时间，也无法有效彻底脱除盐分。
对比例4
与实施例1相比，区别点仅在于本对比例在处理过程中，步骤2中将pH值控制在6-8，电解时间为实施例1的2倍，结果表明，步骤3所得固体肥含盐量在30ppm以上，处理后的泔水含盐量高达10ppm以上，长菌短菌及COP、BODs未能达到A级中水国标排放标准，即使延长电解时间，也无法有效彻底脱除盐分。
对比例5
北京**能量环境工程有限公司、北京**生物科技有限公司、北京**科技发展有限公司及北京**环保科技发展有限公司采用生物吞噬，即生化法对餐厨垃圾进行吞噬菌处理方法，并已中标在建设工程，即中国政法大学、华北电力大学、中国石油大学、、北京农学院等大型食堂进行处理，所谓生化法处理“机”，上述单位均采用将处理减量后的固体垃圾物，再运输到另一个固定场所，进行二次添加秸秆、草木灰等稀释方法，将固体垃圾物通过另一种物质量达到稀释其百分比含盐量的目的，以达到百分比含盐量有机肥料使用标准。但其中的盐仍然存留于原固体垃圾物之中，没有被除掉，只是达到了一个百分比含量降低，而刻意达到用于有机肥料的国标使用肥标准而已。
上述实施例中的实施方案可以进一步组合或者替换，且实施例仅仅是对本发明的优选实施例进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中专业技术人员对本发明的技术方案作出的各种变化和改进，均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种餐厨垃圾脱盐并除盐后回收再利用的处理方法，包括：
步骤1：将待处理的餐厨垃圾加热至55℃-110℃，加入pH调节剂使pH值达到并保持在3-5.5或8.5-13；
步骤2：输入直流电流使通过极板电流密度达到14-22A/dm2，将餐厨垃圾中的盐电解成次氯酸盐；
步骤3：当餐厨垃圾内含盐量达标准值后，加入pH调节剂将pH值调至6-8，停止电解，将物料排入脱水甩干离心机甩干，粉碎后排入到烘干机进行烘干处理得固体天然肥。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1中加入pH调节剂使pH值达到并保持在4.5-5.5或10-11。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤1将待处理的餐厨垃圾加热至65℃-85℃。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于：控制步骤1中待处理餐厨垃圾的含水量不低于10%。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于：所述的pH调节剂为有机酸、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠、氨水中的一种或几种。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于：步骤2将盐电解成次氯酸钠的反应式为：2NaCl+2H2O=H2↑+Cl2↑+2NaOH；生成次氯酸根：Cl2+2NaOH=H2O+NaCl+NaClO。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于：步骤2中结合pH值监测装置与pH调节剂补加装置控制电解体系内pH值维持在3-5.5或8-13。
8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于：步骤3含盐量的标准值即盐度传感器显示达到3-4度当量值。
9.用于实现权利要求1-8任一项所述方法的装置，其特征在于，包括依次连接的电解处理池、脱水甩干离心机、粉碎机及烘干机，所述电解处理池中设有极板、用于调控池内物料pH值的pH探头及pH调节剂补加装置、盐度测量仪及设于处理池四周和/或底部的加热装置。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置还设有程控器和水油分离器。
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