餐廚垃圾就地脫水處理技術(shù)

1、餐廚垃圾就地脫水處理技術(shù)集團文件發(fā)布號：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-論文餐廚垃圾就地脫水 處理技術(shù) 2011-05-0409:05:00來源：環(huán)衛(wèi)科技網(wǎng)作者：梁曉軍耿思增薛慶林摘要：闡述了我國餐廚垃圾的特點，討論了餐廚垃圾的填埋、堆肥、飼料化、粉碎排污等 處理方式，結(jié)合我國國情，提出了餐廚垃圾就地脫水的處理工藝，并介紹了所開發(fā)的干燥 脫水機結(jié)構(gòu)、原理及特點。關(guān)鍵詞：餐廚垃圾；處理技術(shù)；就地脫水；干燥機0引言隨著我國現(xiàn)代化水平的不斷提高，城市生活垃圾產(chǎn)量也在與日俱增。據(jù)統(tǒng)計，我國城市生 活垃圾正以年平均10%的速度遞增，而流動人口增長較快的上海、北京、武漢

2、等城市，生 活垃圾的年增長率甚至高達15獷20機1。許多城市已出現(xiàn)了垃圾圍城的嚴重局面。因此進 行垃圾無害化、資源化、減量化處理已成為現(xiàn)代化城鎮(zhèn)建設(shè)的一項重要內(nèi)容。餐廚垃圾占 城市生活垃圾的37g62斷2,是生活垃圾的重要組成部分。以有機物為主的餐廚垃圾是城 市生活垃圾腐敗、二次污染的根源，它不僅包括餐飲行業(yè)和居民生活的廚房余物、食用殘 留，還包括食品加工行業(yè)尾料、市場超市過期變質(zhì)果蔬食品。因此適宜的餐廚垃圾資源化 處理對城市生活垃圾處理具有重要意義。1我國餐廚垃圾的特點1.1 可利用價值高雖然餐廚垃圾是由米、面、果蔬、動植物油、肉、骨及廢餐具、紙巾、塑料等組成的混合 物，但其主要成分為淀粉、

3、蛋白質(zhì)、脂類、纖維素和無機鹽。相關(guān)資料顯示，餐廚垃圾干 物質(zhì)中有機質(zhì)含量達95%以上，其中粗脂肪2現(xiàn)33樂 粗蛋白11Q28樂 粗纖維 2喧4斷2、4,除此之外，餐廚垃圾中還富含氮、磷、鉀、鈣、鈉、鎂、鐵等微量元素。因 此經(jīng)適宜的處理，餐廚垃圾將有很高的再利用價值。1. 2水分含量高且存在形式多樣水是餐廚垃圾的基本成分，占餐廚垃圾的70Q90機5, 6,是餐廚垃圾腐敗變質(zhì)的基礎(chǔ)， 因此脫水處理成了餐廚垃圾處理的必要環(huán)節(jié)。因餐廚垃圾有機物含量高，且顆粒細小，這 使得餐廚垃圾中水的存在形式呈現(xiàn)出多樣性：自由水、間隙水、結(jié)合水。自由水是餐廚垃 圾中含量較多，較容易去除的水分，這部分水分與垃圾中固體顆

4、粒沒有相互作用關(guān)系，通 過重力、離心力等機械方式或者簡單加熱就能去除；間隙水是夾在膠體顆粒細小間隙和毛 細管中的水分，受到液體凝聚力和液固表面附著力的雙重作用，要分離這部分水，需要較 高的機械作用力和能量；結(jié)合水是由淀粉、蛋白質(zhì)等膠體顆粒表面張力作用面吸附的水 分，這部分水分很少，也較難去除，因此在餐廚垃圾脫水處理中以去除自由水和間隙水為 主。1.3 危害性高水分、高有機質(zhì)含量使餐廚垃圾極易腐敗變質(zhì)，給暫存、收集、運輸及處理造成極大的 困難。同時腐敗的餐廚垃圾會產(chǎn)生大量霉菌毒素等有害物質(zhì)，如不經(jīng)處理直接飼喂牲畜， 會使這些有害物質(zhì)在牲畜體內(nèi)寄生、蓄積、轉(zhuǎn)化，從而誘發(fā)各種疾病，最終通過食物鏈傳

5、染給人類。腐敗的餐廚垃圾還將產(chǎn)生大量滲濾液，并散發(fā)惡臭氣體，污染水源和大氣，對 環(huán)境極不友好。1.4 餐廚垃圾處理形式多樣，各地發(fā)展不平衡受傳統(tǒng)淚腳養(yǎng)豬觀念的影響，餐廚垃圾通過簡單加熱直接飼喂畜禽的現(xiàn)象普遍存在。盡管 現(xiàn)階段部分城市和地區(qū)已經(jīng)意識到“垃圾豬”、“地溝油”的危害，并頒布了相關(guān)法規(guī)， 加強餐廚垃圾的收集、處理；但因各地發(fā)展不平衡，加之缺乏切實可行的處理方式及處理 設(shè)備，形成了大城市多以填埋方式處理，中小城市以周邊養(yǎng)殖戶收集飼喂畜禽和部分通過 下水道進入污水處理廠統(tǒng)一處理生活垃圾的格局。2餐廚垃圾的處理技術(shù)2.1與生活垃圾一起填埋填埋是我國城市生活垃圾最主要的處理方式，生活垃圾處置量

6、的70%以上1,尤其是對不 可回收垃圾，填埋是理想的，也是最終的處理方式。填埋是基于微生物厭氧發(fā)酵的原理， 將垃圾慢慢轉(zhuǎn)化而達到無害化目的。填埋分2類：簡易填埋，又稱傳統(tǒng)填埋；衛(wèi)生填 埋。簡易填埋是利用坑、塘、洼地等非耕地，將垃圾自然集中堆放在一起，不加任何掩蓋，未 做滅菌、除臭、防污染等處理的填埋方式。衛(wèi)生填埋是在簡易填埋基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種更為有效的填埋方式。首先要科學(xué)選址，然 后采用一定的工程技術(shù)措施，做好填埋場的底部防滲、沼氣收集、滲濾液處理等工作后再 進行填埋，且在填埋過程中要不斷進行壓實，最后當垃圾填埋達到一定高度后，進行頂部 覆蓋處理，以防止雨水侵入。衛(wèi)生填埋能最大程度減緩和消除

7、垃圾對環(huán)境的二次污染。因我國尚不具備垃圾分類處理的技術(shù)裝備，因此城市餐廚垃圾大多采取與生活垃圾一起填 埋的處理方式。盡管填埋處理垃圾具有處理量大，操作管理簡單，投資運行費用較低，適應(yīng)性強等優(yōu)點，但因填埋場在選址、設(shè)計、管理等方面的欠缺，使垃圾填埋普遍存在二次 污染問題。（1）大量填埋造成城市周邊土地資源的嚴重浪費。資料顯示，填埋It垃圾需要占地3m2,我國現(xiàn)有垃圾填埋場用地已超過5X108m27。2）填埋場產(chǎn)生大量有害氣體。CH4是填埋場所產(chǎn)氣體的主要成分，占總量的40%"60%80在我國的垃圾填埋場中，沼氣無收集或處理，直接外排的量高達80. 5M9, 因此垃圾填埋場成了我國CH4

8、最大的活動釋放源。（3）填埋場滲濾液污染嚴重。我國填埋場中，滲濾液未經(jīng)處理直接外排的約占65. 4%9,少部分經(jīng)過處理的滲濾液也普遍超標，因此滲濾液成了填埋場周邊地表水系的 主要污染源。（4）未經(jīng)滅蟲覆蓋的填埋場，還易引發(fā)白色污染和滋生蠅蚊等問題。2. 2堆肥處理堆肥是一種較常見的有機垃圾資源化處理方式。其原理是在可控條件下，利用微生物的降 解作用，實現(xiàn)對有機垃圾的分解、轉(zhuǎn)化，生成水、土壤腐殖質(zhì)，以及C02等氣體。堆肥處 理可以使廢棄物減量40%以上，同時可為土壤提供大量生物有機質(zhì)及氮、磷、鉀等微量元 素，部分實現(xiàn)了資源循環(huán)利用。堆肥分好氧堆肥和厭氧堆肥2種基本形式，通常采用好氧 和微好氧堆肥

9、方式，這是因為好氧和微好氧環(huán)境能顯著縮短堆肥周期。堆肥處理需要對物 料性狀進行控制，就好氧堆肥而言,控制參數(shù)如下制013：有機物含量20%80%, C與N 的質(zhì)量比為（2530） ： 1,粒度較小且有一定的孔隙，供氧充分，含水率50%60%, pH值為 6.07.5,溫度45飛5。借鑒國外經(jīng)驗，結(jié)合餐廚垃圾自身的特點，2007年北京建成了 首座餐廚垃圾堆肥處理廠（南宮餐廚垃圾處理廠），其處理方法是：用固液分離機將收集 來的餐廚垃圾擠壓脫水，將大體積物料提出，再進行堆肥處理。餐廚垃圾堆肥處理具有處理方法簡單、實用性強，利于補充土壤中有機質(zhì)和微量元素，實 現(xiàn)資源重復(fù)利用等優(yōu)點；缺點是占地面積大、處

10、理周期長，堆肥過程中產(chǎn)生的污水和臭氣 會對周邊環(huán)境造成二次污染，同時較高的鹽分、油脂含量降低了堆肥的品質(zhì)，尤其是高鹽 分抑制了植物的生長，長期使用還將導(dǎo)致土壤的鹽堿化14。2. 3飼料化處理出于安全性考慮，許多國家禁止直接將沿腳作為動物飼料，于是人們開始研究餐廚垃圾的 飼料化處理方式。盡管飼料化處理的方式有所不同，但基本可分為生物發(fā)酵和物理發(fā)酵兩 大類。鑒于餐廚垃圾中存在的大量霉菌、病毒等有害微生物是造成安全問題的最終根源， 因此不論是生物處理還是物理處理，其根本目的是消毒滅菌。物理處理主要是通過脫水、壓榨、滅菌等工序進行干化消毒，其基本工藝流程為5,15 o飼料化物理處理的典型過程5是：預(yù)處

11、理、脫水脫脂、干燥滅菌、粉碎、稱質(zhì)量、包裝。（1）通過分揀，將餐廚垃圾中的塑料袋、包裝盒、飲料瓶、破碎餐具、紙巾等雜質(zhì)去除。（2）用單螺旋或雙螺旋脫水壓榨機對物料進行壓榨，脫水、脫脂。（3）對脫出的半干物料進行高溫干燥、滅菌，清除物料中多余的水分及各種病源微生 物。（4）將干燥物料粉碎、稱質(zhì)量，摻入其他成分，混合包裝。除高溫干燥滅菌外，也有采 用高溫蒸煮、低溫油炸（約iioc）等工藝進行飼料脫水滅菌處理的n。此方式處理餐廚垃圾具有操作安全、成本低、占地面積小、飼料生產(chǎn)周期短等優(yōu)點；缺點 是須將垃圾及時收運到指定地點，設(shè)備復(fù)雜，一次投入巨大，垃圾存放時間要短，以避免 其腐爛變質(zhì)。生物發(fā)酵處理是通

12、過微生物的代謝活動對餐廚垃圾進行分解和轉(zhuǎn)化，生產(chǎn)微生物蛋白飼 料。郭蘇煥等人16利用酵母菌和霉菌混合固態(tài)發(fā)酵處理餐廚垃圾，結(jié)果顯示，將發(fā)酵培 養(yǎng)基高溫滅菌20min,加入1%的（NH4）2S04, 4%的KH2Po4, 3%的NaCl,設(shè)定初始pH值為 5.5,含水率約60樂 種子液15樂 接種比例1：1,發(fā)酵5d,最終產(chǎn)物粗蛋白含量為 33. 87%,比原料的粗蛋白含量增加6. 85機陳金鐘等人16在150c下，多菌種混合發(fā)酵處理沿腳和秸稈混合物（淚腳與秸稈以質(zhì)量 比3： 1混合）結(jié)果表明，產(chǎn)物中粗蛋白含量大于25%,粗纖維含量小于18機 施呈等人 17在對餐廚垃圾破碎脫水的發(fā)酵與未發(fā)酵對比

13、試驗中得出，發(fā)酵產(chǎn)物粗蛋白含量為13. 54%,比未發(fā)酵產(chǎn)物的粗蛋白含量11. 18%多2. 36%。由此看出，發(fā)酵有利于提高餐廚垃 圾處理產(chǎn)物中的粗蛋白含量。生物發(fā)酵處理的優(yōu)點是設(shè)備投資較少，占地面積小，能耗低；缺點是菌種生長代謝需一定 時間，生產(chǎn)周期較長，部分菌種需要培養(yǎng)馴化，處理須及時。2. 4粉碎排污 廚房垃圾（粉碎）處理機是一種家用型餐廚垃圾粉碎處理設(shè)備，安裝于廚房水槽下，并與 排水管相連。其工作原理：通過小型電機驅(qū)動刀盤，利用刀頭與垃圾之間的撞擊、擠壓、 鋸切等作用將垃圾粉碎，然后與水一并沖入下水道。為防止粉碎不徹底，粉碎腔內(nèi)裝有直 徑小于4nmi的濾網(wǎng)，將較大的垃圾顆粒截留在網(wǎng)內(nèi)

14、，避免其直接沖下而堵塞排水管和下水 道。這種設(shè)備在歐美等發(fā)達國家使用較普遍，并于20世紀80年代被引入我國。但由于我國人 民的生活習慣、經(jīng)濟水平、住房條件等原因局限，一直沒有得到大規(guī)模發(fā)展。廚房垃圾處 理機對廚房余物進行了及時處理，可清潔廚房環(huán)境，杜絕蠅蟲滋生，消除廚房異味。但粉 碎后直接排放，增加了城市污水處理量；結(jié)塊的油污會造成排水管堵塞，降低下水道的排 污能力；有機質(zhì)在管道內(nèi)蓄積、發(fā)酵，會產(chǎn)生大量毒素及易燃易爆氣體，容易誘發(fā)事故； 大量有機質(zhì)和油脂的流入，也增加了城市污水處理廠的負荷。2. 5其他處理方式焚燒處理大多是將餐廚垃圾與其他生活垃圾一起在高溫及供氧充足的特定焚燒爐中焚燒氧 化，

15、生成惰性氣體及少量穩(wěn)定固態(tài)殘渣（約5%）的過程18。燃燒過程所產(chǎn)生的熱能可轉(zhuǎn) 換成蒸氣或電能，被重復(fù)利用。但餐廚垃圾含水率高、熱值低，燃燒時需要添加輔助燃 料；同時燃燒易產(chǎn)生二英等有害氣體，達標排放較難控制18, 19。蚯蚓堆肥是一種特殊的堆肥處理技術(shù)。其機理是利用蚯蚓在H我繁殖過程中存食大量有機 質(zhì)，并將其與土壤混合，通過體內(nèi)的砂囊機械研磨及腸道內(nèi)生物化學(xué)等作用，將其轉(zhuǎn)化為 自身或其他生物可利用的營養(yǎng)物質(zhì)。據(jù)報道稱，lhm2 土地每年可處理1500t有機垃圾，生 產(chǎn)3060t蚯蚓和555t高級蚯蚓糞16。厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷處理，是指餐廚垃圾在厭氧條件下通過微生物的代謝活動產(chǎn)生CH4和C02 混合

16、氣體（沼氣）及少量穩(wěn)定代謝物的過程。呂凡等人研究表明，餐廚垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣，具有明顯的優(yōu)勢，但工藝的可行性尚不成 熟。錢小青等人11進行的餐廚垃圾厭氧發(fā)酵研究表明，餐廚垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣較穩(wěn)定，產(chǎn)氣 率達到650mL/g,但存在啟動條件嚴格、發(fā)酵周期長、有機物轉(zhuǎn)化率較低的問題?；诓蛷N垃圾有機質(zhì)含量高這一特性，尋求生物處理的研究報道很多，市場上也曾出現(xiàn)過 相應(yīng)的垃圾處理樣機，但因一些技術(shù)問題得不到解決，始終未能推廣應(yīng)用。3餐廚垃圾的就地脫水處理盡管針對餐廚垃圾資源化利用的研究比較多，但目前國內(nèi)還沒有較為成熟的處理工藝及設(shè) 備。其原因主要在于：餐廚垃圾較高的含水率使其極易腐敗變質(zhì)，給收集、運輸及

17、后處 理帶來極大困難。資料顯示，餐廚垃圾在自然狀態(tài)下放置24h,其細菌總數(shù)即達到108/g 樣品，而后至72h間的細菌總數(shù)卻無明顯增加20；各地經(jīng)濟發(fā)展不平衡，部分地區(qū)對 餐廚垃圾的危害性認識不夠，缺少收集、運輸、處理等管理上的法律法規(guī)；沒有切實可 行的處理工藝及設(shè)備。2.1 就地脫水并后處理工藝結(jié)合我國城市生活垃圾處理的具體情況及餐廚垃圾的特性，中國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院課 題組提出以下餐廚垃圾處理方案，并開發(fā)出相關(guān)設(shè)備。3. 2操作步驟（1）對餐廚垃圾及時簡單分揀，剔出塑料、紙巾、廢餐具、玻璃和瓷器等雜物，主要由 餐廳廚房服務(wù)人員在餐廳、廚房清理的過程中完成。（2）在早、中、晚飯后，分3次將

18、經(jīng)分揀后的餐廚垃圾倒入干燥脫水機，就地脫水。（3）因餐廚垃圾有機質(zhì)含量高，營養(yǎng)豐富，考慮到資源循環(huán)利用及當?shù)氐膶嶋H情況，垃 圾烘干產(chǎn)物有2種去向：混入其他生活垃圾一并處理；統(tǒng)一收集進行資源化再處理。（4）根據(jù)各地特點，可以將收集來的烘干產(chǎn)物進行如下處理：堆肥；高溫壓榨脫 油，將脫出的油脂進行精加工，生產(chǎn)工業(yè)用油，壓榨后的固形物再行堆肥處理；發(fā)酵產(chǎn) 沼氣：高溫滅菌，添加其他原料制成再生飼料。3. 3干燥脫水機機械脫水是所有脫水方法中最快速、最節(jié)能的方法。但通過試驗發(fā)現(xiàn)，采用螺旋擠壓或離 心的辦法很難在短時間內(nèi)將餐廚垃圾脫水至75%以下，不能滿足垃圾堆肥含水率小于60% 和垃圾焚燒單位熱值5000

19、kJ/kg以上的要求；同時擠壓和離心所脫出水分的固形物含量較 高，尤其是擠壓所脫出的水分較黏稠，如不處理，很難達標排放。微波是近年來發(fā)展較快的一種加熱方式，具有物料內(nèi)外同時加熱、及時加熱、熱效率高和 殺菌等優(yōu)點，但其缺點是投資大，設(shè)備占地面積大，技術(shù)難度大，存在微波泄漏的危險， 難以實現(xiàn)自動控制。因此考慮到安全、簡單、可操作性、占地面積等因素，本研究采用傳 統(tǒng)電加熱直接烘干的方式進行脫水。圖2干燥脫水機外形 干燥脫水機原理見圖1,干燥脫水機外形見圖2。該機主體采用雙筒結(jié)構(gòu)，與單筒結(jié)構(gòu)相 比，在相同的內(nèi)部容積下，體積可縮小50%,最大程度地減小了設(shè)備的占地面積；同時加 熱面積增加20%,提高了熱

20、效率。加熱體主要通過傳導(dǎo)與輻射的方式實現(xiàn)對筒體底部及筒 內(nèi)物料的加熱。每個單筒設(shè)計1根攪拌軸，同時攪拌軸上裝有齒形攪拌漿。通過電機驅(qū)動 攪拌軸轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)對物料的攪拌。攪拌漿具有4方面的作用：通過攪拌使筒體內(nèi)部物料 受熱均勻；通過刮擦作用，避免不斷失水的餐廚垃圾在筒體內(nèi)表面形成粘結(jié)；避免加 熱過程中物料結(jié)團、堆積；處理完成后自動出料。該機采用程序控制，通過預(yù)先設(shè)定的 程序，控制對不同容積物料加熱體的輸出功率及加熱時間，并結(jié)合筒底和筒內(nèi)溫度傳感 器，控制加熱溫度。（1）采用PLC程序控制，自動化程度高。除了在餐廚垃圾投放和排出時需要手動操作 外，其余全部實行自動控制，可在無人職守的情況下自動運行。

21、（2）除水蒸氣外，沒有其他排放物，不會造成二次污染，環(huán)境清潔，可使最終產(chǎn)物減容 60%,減質(zhì)量70%以上。（3）適應(yīng)性強，餐廚垃圾中混有的零星木筷、紙巾、塑料、破碎瓷器和玻璃等雜物，不 會對處理功能構(gòu)成影響。（4）可在3. 5h內(nèi)將餐廚垃圾的含水率降到20%以下，處理后的產(chǎn)物經(jīng)真空包裝，在室溫 放置30d無變化。（5）采用多次進料，集中出料的方式操作，省工省力。（6）操作界面簡單，供選擇模式多，不同文化程度者均可操作。(7)電子、機械雙重保護，安全性、可靠性高，可長期免維護運行。(8)設(shè)備體積小，重量輕，處理能力為200kg/d,外形尺寸(長X寬X高)僅1165mmX 860mmX 1290m

22、m,可以放在賓館、飯店的廚房或就近處，實現(xiàn)餐廚垃圾的就地處理，最大 限度減少污染。4結(jié)束語餐廚垃圾的就地脫水處理，從源頭上減少了城市生活垃圾量。按餐廚垃圾占生活垃圾的 40%計算，就地脫水處理至少可減少生活垃圾28%,大幅度降低了城市生活垃圾處理負荷； 同時餐廚垃圾的就地脫水處理有效降低了生活垃圾的含水率，提高其有機質(zhì)含量，有利于 生活垃圾后續(xù)的堆肥、焚燒處理。較低含水率的生活垃圾方便暫存、收集和運輸，可避免 二次污染，美化城市環(huán)境。脫水處理產(chǎn)物在室溫下短期保存，經(jīng)統(tǒng)一收集后，可另行堆 肥、脫油、發(fā)酵產(chǎn)沼氣、滅菌生產(chǎn)飼料等資源化再處理。參考文獻：1 .朱蘭保，盛蒂.我國城市生活垃圾處理現(xiàn)狀及其

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