CN104030738A

CN104030738A - 一种餐厨垃圾资源化、无害化的处理方法

Info

Publication number: CN104030738A
Application number: CN201310069594.7A
Authority: CN
Inventors: 习建华; 习枫; 李勇
Original assignee: 习建华; 习枫
Priority date: 2013-03-05
Filing date: 2013-03-05
Publication date: 2014-09-10

Abstract

本发明公开了一种餐厨垃圾资源化、无害化的处理方法，涉及资源回收循环利用技术领域。针对现有的餐厨垃圾处理方法中，肥料产品中含盐量偏高，易引起土壤盐碱化及对垃圾全部进行厌氧发酵存在设备投资大的问题。方法步骤：（a）餐厨垃圾分选；（b）水浴除盐：加水加温并搅拌以稀释盐分；（c）固液分离：将垃圾脱水；（d）固含物好氧发酵：将脱水后的固含物粉碎成细小颗粒，经好氧发酵和干燥处理后，制成有机肥料；（e）废液厌氧发酵：将废液油水分离，油脂回收，污水厌氧发酵，产生的沼渣沼液制成液态肥料，产生的沼气作为沼气锅炉的燃料。本发明尤其适用于对餐厨垃圾进行资源化、无害化处理。

Description

一种餐厨垃圾资源化、无害化的处理方法

技术领域

[0001] 本发明涉及资源回收循环利用技术领域，尤其涉及一种餐厨垃圾资源化、无害化的处理方法。

背景技术

[0002] 中国饮食文化源远流长，作为中华民族饮食文化的支柱行业一餐饮业，在满足广大人民群众物质文明和合理饮食的条件下，也衍生出一些与生活环境密切相关的不良产物，即餐厨垃圾和地沟油。餐厨垃圾的大量出现，极大地危害了我们赖以生存的水土、大气环境和人民生活健康。

[0003] 在这些餐厨垃圾中，含有大量的动植物油脂、淀粉、有机物等物质，这些富含动植物油脂、蛋白质和氨基酸等的有机物质若不经过处理直接排入水体，所含有机物将迅速被氧化而大量消耗水体中的溶解氧，造成水体严重缺氧。同时，由于油脂类等不溶物的存在，致使水面复氧能力严重下降，从而影响鱼类和其他水生动物的生存。废水中的悬浮物在厌氧条件下极易分解产生臭气，恶化环境，特别是在高温季节易腐烂变质，导致病原微生物、霉菌毒素等有害物质的大量繁殖。尤为严重的是，由于中国人的饮食习惯所致，餐厨垃圾中还含有大量的盐分，过多的盐分会使土地盐碱化，因此，餐厨垃圾如果得不到妥善处理，将会对环境和人体健康造成严重的不利影响。

[0004]目前，国内餐厨垃圾处理主要采用厌氧发酵和好氧发酵堆肥两种方法。存在以下问题:一、好氧发酵堆肥在实际操作中，由于固液分离后的渗滤液无法处理或是处理成本高，而将渗滤液排入下水道，或者处理后没有达到下水道纳管标准就排放；二、餐厨垃圾处理设备中均未配置除盐系统，垃圾处理后生产的肥料含盐量偏高易使土壤盐碱化；三、由于物料发酵时需保持一定的温度，大多的垃圾处理设备采用电加热或热水加温，消耗大量的电能和热能，增加了处理成本。

[0005] 中国发明专利号ZL200610116478.6，授权公告号CN100537063C，名称为一种餐厨

垃圾资源化利用方法的技术方案中，对浙去水分的餐厨垃圾进行高温高压蒸煮，使消毒后的餐厨垃圾进行厌氧发酵，待提取其中的液态油脂后，将垃圾中的固态物干燥和粉碎制成饲料原料，废液制作工业用油脂和肥料。采用这种处理方法，垃圾中的盐分去除效果差，导致肥料中含盐量偏高，长期使用这种肥料易引起土壤盐碱化；另外，对餐厨垃圾全部进行厌氧发酵，设备投资巨大，目前国内采用的处理量大于100T/D的进口厌氧发酵设备尚不能成熟运行，因国外餐厨垃圾油脂含量低，其研制的厌氧发酵设备不适合处理国内油脂含量大的餐厨垃圾。可见，这种餐厨垃圾处理方法在实践中还需进一步改进。

发明内容

[0006] 针对现有的餐厨垃圾处理方法中，肥料产品中含盐量偏高，易引起土壤盐碱化及对垃圾全部进行厌氧发酵存在设备投资大的问题，本发明的目的是提供一种餐厨垃圾资源化、无害化、效率高，设备体积小及处理成本低的处理方法。[0007] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案步骤如下:

[0008] (a)餐厨垃圾分选；

[0009] (b)水浴除盐:向分选后的餐厨垃圾中加入水，加温并搅拌以稀释盐分；

[0010] (c)固液分离:将经步骤(b)稀释的垃圾脱水；

[0011] (d)固含物好氧发酵:将经步骤(C)脱水后的固含物粉碎，经好氧发酵和干燥处理后，制成有机肥料；

[0012] (e)废液厌氧发酵:将经步骤(C)的废液油水分离，油脂回收，污水厌氧发酵，产生的沼渣沼液制成液态肥料，产生的沼气作为燃料。

[0013] 进一步地，它还包括步骤(f)热能利用，所述步骤(e)中所述沼气加热锅炉产生的蒸汽一部分用于所述固含物好氧发酵及所述废液厌氧发酵的加温，其另一部分用来加热生活用水，太阳能提供的热量用于弥补沼气热量的不足，用于给所述锅炉供热。

[0014] 进一步地，它还包括步骤(g)臭气处理，所述臭气处理是对发酵后产生的臭气进行光解氧化除臭。

[0015] 优选地，所述步骤(b)中，加入的水与餐厨垃圾体积比为1.5~2.5，搅拌时间8~15min，温度 20 ~30°C。

[0016] 优选地，所述步骤(d)中，调节固含物含水率至50%~60%，投入秸杆调节碳氮比为(25~30):1，微生物菌剂接种量(I~2) /10万的质量比。

[0017] 优选地，所述步骤(d)中，将温度控制在80°C~90°C下通风并进行机械搅拌，杀菌I~3小时，再经过5~7小时微生物好氧发酵，温度控制在50~60°C。

[0018] 优选地，所述步骤(e)中，向油水分离后的污水中加入有机物和水，调节碳氮比为(25~30):1，保持温度在33~35 °C中进行厌氧发酵。

[0019] 所述步骤(e)中加入的有机物为禽畜粪便和秸杆。

[0020] 本发明的效果在于:

[0021] 一、餐厨垃圾中的高盐分同样也会抑制微生物的生长，这严重制约了好氧堆肥工艺的处理效果，本发明技术方案通过水洗预处理的方式降低餐厨垃圾的含水洗法，能有效去除餐厨垃圾中的盐分，最佳工艺条件:v (水体积)/V (餐厨垃圾体积)=2，搅拌时间lOmin，温度25°C时，餐厨垃圾含盐率由(0.84±0.11)%降至(0.22±0.02)%，含盐量明显降低。同样，未经过水洗预处理的餐厨垃圾堆肥产品含盐量(1.38±0.02)%，而经过水洗后，堆肥中含盐量降为(0.57±0.05)%。水浴除盐能够有效去除餐厨垃圾固含物中的盐分，制得高质量的有机肥料或土壤改良剂，防止土地盐碱化，提高厌氧消化的性能和资源的有效利用率。

[0022] 二、本发明技术方案中，将餐厨垃圾固液分离后的固含物进行好氧发酵制得有机肥料，好氧发酵设备投资小，技术成熟，适于就地处理；再将分离出来的废液进行厌氧发酵，以制得液态肥和沼气，最大限度地实现了餐厨垃圾的资源化和无害化处理。相比现有部分好氧发酵技术中将固液分离后的废水排入下水道的技术方案，本发明技术方案没有污水排放，业主无需购买昂贵和体积庞大的污水处理设备。餐厨垃圾经过本发明技术方案处理后得以回收利用，并实现了污水、废气无二次污染。

[0023] 三、本发明技术方案分离垃圾废液中的高含量油脂，避免微生物被油脂包裹而影响正常发酵，并将餐饮废弃油脂制成工业油脂，从源头上杜绝“地沟油”，保证了人们的生活健康。[0024] 四、本发明技术方案中，利用废气热能培养生物菌种发酵处理餐厨垃圾，从而免除了单独为培养生物菌种发酵处理餐厨垃圾而提供热能所产生的能量消耗。将难以处理的高COD餐厨垃圾渗滤液，通过厌氧反应生成沼气，沼气燃烧产生的热能为好氧、厌氧处理过程进行供热，节约了水和电能，降低了处理成本，而沼渣沼液中加入水稀释，以降低盐分，作为液态肥料利用，实现污水零排放。使用本技术方案生产的有机肥达到NY884-2012《生物有机肥》标准。

[0025] 五、引入太阳能技术，由太阳能供热产生的热水对沼气锅炉的水加热，以弥补沼气产量不足时热量的缺口，沼气锅炉产生的热水供水浴除盐、好氧发酵、污水厌氧发酵和加温生活用水，节约了水浴除盐、好氧、厌氧发酵加温时的大量耗电。常规处理一吨餐厨垃圾需要耗电100KWH，而使用本技术方案耗电仅为其1/3。

[0026] 六、采用光解氧化除臭技术，利用高能高臭氧紫外线光束照射和分解空气中的氧分子产生高活性游离氧和其他活性物质，因游离氧所携正负电子不平衡所以需要与氧分子结合，进而生成臭氧。臭氧对紫外线光束照射分解后的有机物具有极强的氧化作用，对恶臭气体及其它刺激性异味有良好的消除效果，光解氧化除臭更可靠和有效，占地面积小，造价更低。

附图说明

[0027] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明；

[0028] 图1为本明一种餐厨垃圾资源化、无害化处理方法流程图；具体实施方式

[0029] 实施例1:参见附图1说明本发明的一种餐厨垃圾资源化、无害化的处理方法，步骤如下:

[0030] (a)餐厨垃圾分选:将餐厨垃圾卸入料斗，由刮板输送机送至机械分选机，分选后再通过机械及人工分拣，确保餐厨垃圾中的塑料物质、玻璃瓶、筷子、陶瓷等杂物分离出来，并将可回收的杂物回收利用，不可利用的杂物运往卫生填埋场填埋。

[0031] (b)水浴除盐:将分选后的餐厨垃圾放入水浴池中，然后加水、加温进行搅拌，使之充分混合，是对餐厨垃圾的盐分进行稀释和淡化的过程。最佳工艺条件:V (水体积)/V (餐厨垃圾体积)=2，搅拌时间lOmin，温度25°C时，餐厨垃圾含盐率由(0.84±0.11)%降至(0.22±0.02)%，含盐量明显降低。同样，未经过水洗预处理的餐厨垃圾堆肥产品含盐量(1.38 ± 0.02)%，而经过水洗后，堆肥中含盐量降为(0.57 ± 0.05)%。

[0032] (C)固液分离:将水浴后的餐厨垃圾放入高速离心分离机或者螺杆挤压机中脱水，将固液分离，便于后续处理。

[0033] (d)固含物好氧发酵:破碎机将餐厨垃圾固含物粉碎成细小颗粒，保证处理物质的均匀性，调节固含物含水率至55%，投入秸杆调节混合物碳氮比(C/N)为28:1，微生物菌剂接种量1.5/10万的质量比，在85°C的温度下通过加热保温、机械搅拌，进行2小时高温杀菌，然后降温并保持温度在55°C，保持7小时，发酵结束后过筛，腐熟6天后装袋制成有机肥料。通过生物发酵，能够杀死餐厨垃圾中的有害微生物，生产高效有机肥料。

[0034] (e)废液厌氧发酵:固液分离后的废液被收集送至油水分离器，经油水分离后，油脂回收用作制成生物柴油，污水通入厌氧发酵罐，加入有机物和水，调整混合物碳氮比为28:1，保持厌氧发酵温度在34°C，搅拌机缓慢搅拌，中温发酵产生沼气，沼气净化后储存于柔性膜式沼气储气罐里，产生的沼渣沼液中加入水稀释，以降低盐分，作为液态肥料利用，实现污水零排放。

[0035] (f)热能利用:厌氧发酵产生的沼气送至锅炉燃烧，产生高压蒸汽，锅炉的蒸汽一部分用来加温好氧发酵罐及厌氧发酵罐，另一部分蒸汽用来加热生活用水。同时太阳能的热量也用来加热锅炉，以补充由于沼气量产能不稳定造成的加热不均。

[0036] (g)臭气处理:处理车间内安装通风系统，保持室内微负压，通风系统将车间内空气收集后，送至废气光解除臭净化系统，集中将废气净化、排放。采用光解氧化除臭技术，相比生物除臭技术，更可靠和有效，造价更低。

[0037] 其中，常用的好氧发酵用菌种，如:斜卧青霉和黄孢原毛平革菌；厌氧发酵用菌种，如:发酵乳杆菌、植物乳杆菌、纤维二糖乳杆菌和粪肠球菌等。

[0038] 有机物被微生物分解的速度随碳氮比变化而变化，微生物自身的碳氮比约为(4~30):1，因此用作其营养的有机物的碳氮比最好也在该范围内，当碳氮比在(10~25):1时，有机物被生物分解速度最大。由于餐厨垃圾的有机物含量高，碳氮比低，为获得营养成分全面的有机肥料，必须添加秸杆等材料，以提高碳氮比；如果碳氮比过高，微生物的分解作用就慢，而且要消耗土壤中的有效态氮素，施于土壤后，会夺取土壤中的氮而影响作物生长，因此，本专利技术方案中堆肥过程调整适宜的碳氮比为(25~30):1，使餐厨垃圾中的有机物能够有效地分解。

[0039] 本发明的餐厨垃圾处理工艺是将垃圾固含物进行好氧发酵堆肥，由于在好氧堆肥前需要进行固液分离，使好氧发酵前原料的含水率控制为50~60%，而分离出的水分必须经过处理后达到排放标准才能排入下水道，但是该污水的COD (Chemical Oxygen Demand)含量达到30000-10000mg/L，如果进行处理的话，当污水处理量为500kg/D时，处理设备投资约为20万元，并且占地面积大。因此，本发明通过厌氧发酵处理污水，产生沼气，通过沼气加热锅炉输出热水，为好氧发酵和厌氧发酵提供热量，而传统的利用电能加热的发酵方式，能耗大，无法做到节能环保。另外，由于厌氧发酵沼气产量的不稳定会导致锅炉加热不均，本发明技术方案中采用太阳能系统提供的热量来弥补沼气燃烧热量的不足，进而起到更进一步节能的作用。

[0040] 臭气处理设备作为餐厨垃圾处理系统中不可缺少的辅助设备，通常的企业会采用活性炭吸附或水喷淋，我们以一米厚的活性炭做吸附实验，经过24小时实验后活性炭全部饱和失效，因为活性炭吸附仅适用于大气低溶度的异味处理。采用活性炭吸附和水喷淋系统，在设备安装完毕后二周内测试空气排放效果会满足国家的排放标准，但以后就很难保证处理效果了，因此，许多餐厨垃圾处理的分选车间会存在大量的臭味。而采用光解氧化除臭技术，利用高能高臭氧紫外线光束照射和分解空气中的氧分子产生高活性游离氧和其他活性物质，因游离氧所携正负电子不平衡所以需要与氧分子结合，进而生成臭氧。臭氧对紫外线光束照射分解后的有机物具有极强的氧化作用，对恶臭气体及其它刺激性异味有良好的消除效果，另一方面将废气中的有毒、有害恶臭物质分解，降解成无毒无害的C02、H2O,从而达到除臭的目的。相比活性炭吸附除臭技术，更可靠、有效，且造价更低。

[0041] 实施例2:与实施例1不同的是，步骤(b)水浴除盐中，工艺条件:V (水体积)/V(餐厨垃圾体积)=1.5，搅拌时间8min，温度20°C时。步骤(d)固含物好氧发酵中:破碎机将餐厨垃圾固含物粉碎成细小颗粒，调节固含物含水率至50%，投入秸杆调节混合物碳氮比(C/N)为25:1，微生物菌剂接种量1/10万的质量比，在80°C的温度下通过加热保温、机械搅拌，进行3小时高温杀菌，然后降温并保持温度在50°C，保持8小时，发酵结束后过筛，腐熟6天后装袋制成有机肥料。步骤(e)废液厌氧发酵中:污水通入厌氧发酵罐，加入有机物和水，调整混合物碳氮比为25:1，保持厌氧发酵温度在33°C，搅拌机缓慢搅拌，中温发酵产生沼气，沼气净化后储存于柔性膜式沼气储气罐里，产生的沼渣沼液中加入水稀释，以降低盐分，作为液态肥料利用。本实施例中的其他步骤与参数与实施例1相同。

[0042] 实施例3:与实施例1不同的是，步骤(b)水浴除盐中，工艺条件:V (水体积)/V(餐厨垃圾体积)=2.5，搅拌时间15min，温度30°C时。步骤(d)固含物好氧发酵中:破碎机将餐厨垃圾固含物粉碎成细小颗粒，调节固含物含水率至60%，投入秸杆调节混合物碳氮比(C/N)为30:1，微生物菌剂接种量2/10万的质量比，在90°C的温度下通过加热保温、机械搅拌，进行I小时高温杀菌，然后降温并保持温度在60°C，保持6小时，发酵结束后过筛，腐熟6天后装袋制成有机肥料。通过生物发酵，能够杀死餐厨垃圾中的有害微生物，生产高效有机肥料。步骤(e)废液厌氧发酵中:污水通入厌氧发酵罐，加入有机物和水，调整混合物碳氮比为30:1，保持厌氧发酵温度在35°C，搅拌机缓慢搅拌，中温发酵产生沼气，沼气净化后储存于柔性膜式沼气储气罐里，产生的沼渣沼液中加入水稀释，以降低盐分，作为液态肥料利用。本实施例中的其他步骤与参数与实施例1相同。

[0043] 本领域技术人员应该认识到，上述的具体实施方式只是示例性的，是为了使本领域技术人员能够更好的理解本发明内容，不应理解为是对本发明保护范围的限制，只要是根据本发明所揭示精神所作的任何等同变更或修饰，均落入本发明保护范围。

Claims

1.一种餐厨垃圾资源化、无害化的处理方法，其步骤如下: (a)餐厨垃圾分选； (b)水浴除盐:向分选后的餐厨垃圾中加入水，加温并搅拌以稀释盐分； (C)固液分离:将经步骤(b)稀释的垃圾脱水； Cd)固含物好氧发酵:将经步骤(c)脱水后的固含物粉碎，经好氧发酵和干燥处理后，制成有机肥料； (e)废液厌氧发酵:将经步骤(C)的废液油水分离，油脂回收，污水厌氧发酵，产生的沼渣沼液制成液态肥料，产生的沼气作为燃料。

2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于:它还包括步骤(f)热能利用，所述步骤(e)中所述沼气加热锅炉产生的蒸汽一部分用于所述固含物好氧发酵及所述废液厌氧发酵的加温，其另一部分用来加热生活用水，太阳能提供的热量用于弥补沼气热量的不足，用于给所述锅炉供热。

3.根据权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于:它还包括步骤(g)臭气处理，所述臭气处理是对发酵后产生的臭气进行光解氧化除臭。

4.根据权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于:所述步骤(b)中，加入的水与餐厨垃圾体积比为1.5~2.5，搅拌时间8~15min，温度20~30°C。

5.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于:所述步骤(d)中，调节固含物含水率至50%~60%，投入秸杆调节碳氮比为(25~30):1，微生物菌剂接种量(I~2)/10万的质量比。

6.根据权利要求5所述的处理方法，其特征在于:所述步骤(d)中，将温度控制在80°C~90°C下通风并进行机械搅拌，杀菌I~3小时，再经过5~7小时微生物好氧发酵，温度控制在50~60°C。

7.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于:所述步骤(e)中，向油水分离后的污水中加入有机物和水，调节碳氮比为(25~30):1，保持温度在33~35°C中进行厌氧发酵。

8.根据权利要求7所述的处理方法，其特征在于:所述步骤(e)中加入的有机物为禽畜粪便和秸杆。