餐廚垃圾及其處理方案

1、.學號: 2012031235 本科生畢業(yè)論文（設計）（ 2016屆）論文題目: 餐廚垃圾及其處理方案 學 院： 化學化工學院 專 業(yè)： 化 學 班 級： 12級化學(2)班 作者姓名： 劉林芳 指導教師： 仵博萬 完成日期： 2016年4月20日 誠信聲明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)論文，是本人在指導老師的指導與幫助下，獨立進行研究工作所取得的成果，所有數據及結果絕對真實有效，成果不存在知識產權爭議，除文中已經注明引用的內容外，本論文不含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人一力承擔。 本

2、人簽名： 2016年4月20日目錄摘要4Abstract:4引言41 餐廚垃圾的概述51.1 餐廚垃圾的定義51.2餐廚垃圾的特征51.2.1危害性51.2 資源性52 國內外餐廚垃圾的處理現(xiàn)狀62.1國內餐廚垃圾的處理現(xiàn)狀62.2國外餐廚垃圾的處理現(xiàn)狀63 餐廚垃圾的主要處理技術73.1 填埋處理73.2 焚燒處理73.3 肥料化處理83.3.1好氧堆肥83.3.2厭氧消化93.4飼料化處理103.5能源化處理114餐廚垃圾處理工藝比較114.1餐廚垃圾處理技術比較分析114.2推薦采用工藝技術125 參考文獻13致 謝14 餐廚垃圾及其處理方案（指導老師：仵博萬 學生：劉林芳 專業(yè)：化學

3、班級：12化學（2班）（隴東學院 化學化工學院 甘肅慶陽 745000）摘要：人們生活水平的提高，餐飲業(yè)迅速崛起，餐飲垃圾也隨之增加。針對餐廚垃圾具有含水率、鹽分含量、有機物含量高，易腐變質等特點，分析國內外餐廚垃圾的主要處理技術，且對不同技術進行對比分析，結合社會效益、環(huán)境效益和經濟效益，找出餐廚垃圾資源化、無害化的處理技術。關鍵詞：餐廚垃圾；資源化；無害化Food waste and treatment options(Instructor: Wu Bowan Students: Liu Linfang Specialty:Chemical Class: 12 Chemical (Clas

4、s 2)(Chemistry and chemical engineering college , Longdong University, Qingyang Gansu 745000)Abstract: The people is living standards improve, the rapid of the restaurant industry, food waste also increases. For food waste has a moisture content ,salt content, high organic content, perishable and ot

5、her characteristics, analyzes the main food waste treatment technologies at home and abroad, and comparative analysis of different technologies , combined with social , environment and economic benefits, identify food waste resource recovery , harmless processing technology.Key words :food waste; re

6、sources; harmless引言：隨著經濟和城市化進程的加快，城市生活垃圾的排放量越來越大，其餐廚垃圾廢棄物所占比例日漸上升，占到城市生活垃圾的37%62%。餐廚垃圾處理不當極易引起變質、腐敗滋生有害微生物及蚊蠅，產生大量毒素，并散發(fā)出惡臭氣味，嚴重污染水體和大氣環(huán)境。因此，餐廚垃圾的有效處理，不僅有利于保護人類健康，也能夠大大減少餐廚垃圾造成的環(huán)境污染，具有重要的社會效益和環(huán)境效益。1 餐廚垃圾的概述1.1 餐廚垃圾的定義1餐廚垃圾是指家庭、學校、機關公共食堂以及餐飲行業(yè)產生的剩飯、剩菜、蔬菜根葉、瓜果的皮核、廢棄動物組織等廚余垃圾和廢棄食用油脂。餐廚垃圾的主要成分包括蛋白質、淀粉類、

7、食物纖維類、動物脂肪類等有機物質。與其他垃圾相比,具有含水率高、有機質比例高、油脂成分高、鹽分高等特點,容易腐爛發(fā)酵、滋生細菌,具有典型的資源和廢物雙重特性。1.2餐廚垃圾的特征1.2.1危害性餐廚垃圾的危害主要表現(xiàn)在以下兩個方面：（1）污染水體與大氣。在餐廚垃圾中，廢棄食用油脂的污染最為嚴重，它在水體中經過復雜的生物化學反應，產生一系列組成復雜的醛、酸等惡臭性物質，這些物質是污染地下水和大氣的罪魁之一；（2）傳播疾病，危害人體健康。餐廚垃圾露天存放會招致蚊蠅鼠蟲的大量繁殖，其是疾病傳播的主要媒體。廢棄食用油脂被不法分子加工成劣質食用油即“地溝油”、“泔水油”，人們若長期食用這些問題油脂，不但

8、會導致慢性中毒，而且還容易患上肝癌、胃癌、腸癌等疾病。1.2 資源性餐廚垃圾是由多種混合物組成，例如：米面、水、果皮、油等等， 其中主要是以蛋白質、糖類、動物脂肪為主，具有較高的油脂、鹽分的含量。從化學組成成分來看，主要是有脂類、蛋白質、纖維素等， 相比其它的垃圾物，具有含水率高、鹽分油脂含量高、有機物含量高等多個方面的優(yōu)勢，因此也具備較大的回收利用價值。2 國內外餐廚垃圾的處理現(xiàn)狀2-72.1國內餐廚垃圾的處理現(xiàn)狀在國內，最早推行餐廚垃圾處理機的廠商有美國的艾默生電氣和通用公司；之后又有美國擎通集團垃圾處理機介入。同時國內一些廠家也開始研發(fā)各自的產品，如江蘇省某制造有限公司自行研制開發(fā)生產的

9、廚房垃圾粉碎機，主要利用錘頭在高速旋轉時產生的慣性力將垃圾擊碎，再通過齒板、齒田的相對運動進行再次切割、研磨，粉碎后的垃圾隨下水道沖走，處理技術的成熟度還有待于提高 。又如中國萬家電器集團有限公司研制的萬家 SLC370型食物垃圾處理機，采用濕法厭氧發(fā)酵處理垃圾，將餐廚的食物垃圾粉碎成極小顆粒，進入排水系統(tǒng)，經短期發(fā)酵后形成淤泥狀肥料。該方法僅局限于家庭內就地處理食物性垃圾，所以處理規(guī)模小。近年來， 國內一些大中型城市紛紛探索餐廚垃圾資源化利用新模式并初步形成了北京模式、上海模式、寧波模式、西寧模式等餐廚垃圾資源化利用模式。在餐廚垃圾處理方法方面，我國使用較多的有蚯蚓堆肥、容器式堆肥。2.2國

10、外餐廚垃圾的處理現(xiàn)狀早在20世紀40年代，美國就成功地研制開發(fā)出家庭食物垃圾處理機，解決了家庭食物垃圾堆存的煩惱。如今美國家庭普遍使用這種機器，在美國，餐廚垃圾產生量較大的單位設置垃圾粉碎機和油脂分離裝置，餐廚垃圾經粉碎機粉碎后進入油脂分離裝置，碎料排入下水道，油脂則送往相關加工廠（如制皂廠）加以利用；餐廚垃圾產生量較小的單位，則將其混入有機垃圾中進行處理（因為美國生活垃圾分類收集的比例很高，廚房垃圾進行分門別類放置）。近時期的發(fā)展則是傾向于采用堆肥工藝制成肥料或加工成動物飼料進行資源化回收利用。目前韓國把餐廚垃圾列為可燃垃圾，焚燒的垃圾中餐廚垃圾占 3050 。但由于餐廚垃圾的燃燒導致二惡英

11、增加、能源浪費等一系列問題，韓國政府將限制餐廚垃圾焚燒處理。同時由于餐廚垃圾填埋而引起的滲濾液和氣味等問題，韓國全國于 2005 年起所有填埋場不再接受餐廚垃圾。韓國通常利用微生物菌種集中處理餐廚垃圾來制造飼料。日本主要通過制定相關法律、法規(guī)對餐廚垃圾的產生和處理過程進行管理 ，則重點著手于非傳統(tǒng)方式的餐廚垃圾資源化技術研究。 3 餐廚垃圾的主要處理技術8-143.1 填埋處理餐廚垃圾的填埋處理，是目前中國處理餐廚垃圾采用的直接處理方式。餐廚垃圾直接倒入垃圾填埋場與其它家庭垃圾混合填埋。在此過程中的優(yōu)點是簡單、運行成本低、加工能力強大。缺點是占用了大量的土地資源，花費了大量的土地收購成本。餐廚

12、垃圾具有含水量高、有機物含量高的因素，垃圾填埋場會產生大量的滲濾液、有害氣體，并直接影響地下水和空氣等自然資源，形成二次污染，危害人體健康。此外，餐廚垃圾直接填埋，所含的能量造成浪費，這些資源沒有得到有效利用。當前的土地資源緊缺，產量越來越多的餐廚垃圾已不適合填埋處理。3.2 焚燒處理在餐廚垃圾的焚燒過程中產生的能量可以用于發(fā)電，從而達到廢棄物轉化為可以方便使用的資源。該工藝的優(yōu)點是處理能力強，減少廢棄物的效果好。產生的熱可以通過渦輪機做功發(fā)電，實現(xiàn)廢棄物的資源利用。由于焚燒發(fā)電對餐廚垃圾的熱值具有較高的要求，但是餐廚垃圾的水分含量通常在 80至 90之間，這樣的過高的水分含量導致熱值非常低，

13、如果在這種條件下使用的焚燒技術處理，將大大增加餐廚垃圾的前期處理成本。與此同時，由于不完全燃燒可能產生的氣體排放到環(huán)境中，將會損害人體健康。由于考慮到環(huán)境效益，餐廚垃圾的焚燒處理的可行性很低。3.3 肥料化處理3.3.1好氧堆肥餐廚垃圾的好氧堆肥技術是在有氧的條件下，好氧微生物（主要是菌類）對有機物進行降解的過程。通過自身的活動，微生物能夠將部分已經吸收了的有機物氧化成為無機物，并且也提供微生物活動生長所必須的能量，另外一部分則被合成為新的細胞質，以此促進微生物不斷生長，產生出更多的生物體，有機物在這一過程中逐漸地被降解， 并且最終腐熟。好氧堆肥技術已經比較成熟，廣泛應用于國外。其工藝流程圖如

14、下圖1：餐廚垃圾機械分揀機械脫水填埋高溫堆肥油水分離污水處理營養(yǎng)土或肥料達標排放篩上物物篩下物 高油脂廢水固體沼氣圖1 處好氧堆肥處理工藝流程圖此工藝的優(yōu)點是采用了相對簡單的技術，好氧堆肥技術處理的產品可以用來作為農業(yè)產品，實現(xiàn)廢棄物再利用。但好氧堆肥技術主要適合于腐爛，有機質含量較高，含水率一般在 50%到 60%的餐廚垃圾。此外，堆肥所需要占用的土地較大，且加工周期長，從而增加了經營成本。同時，好氧堆肥技術處理在非密閉的環(huán)境中進行，產生的氣味影響周圍的環(huán)境，導致二次污染。由于高水分的餐廚垃圾在堆肥過程中的存在較難處理的弊端。好氧堆肥技術處理餐廚垃圾并不適用于土地稀缺，人口較多的城市。3.3

15、.2厭氧消化餐廚垃圾的厭氧消化處理是指在厭氧條件下，微生物將有機垃圾進行分解成甲烷和二氧化碳的過程，運輸進廠的餐廚垃圾首先進入固液分離系統(tǒng)，其上層油脂進入油水分離系統(tǒng)，固體部分泵入消化罐內，進行厭氧發(fā)酵。發(fā)酵過程產生的沼氣經凈化處理后輸入熱電聯(lián)產單元利用，產生的部分熱能用來預加熱反應物料和維持發(fā)酵罐溫度，發(fā)酵過程產生的殘渣進入脫水環(huán)節(jié)，脫水后的發(fā)酵殘渣與外加的園林垃圾進行聯(lián)合堆肥，達到脫臭、進一步脫水以及資源化的目的，殘渣最終形成堆肥產品進行綜合利用。脫水產生的廢水大部分經處理達到三級標準后排入城市污水管網。其工藝圖如下圖2預處理油水分離廢水殘渣緩沖罐厭氧消化消化殘渣離心脫水濾餅廢水餐廚垃圾絮

16、凝液生物氣冷凝液圖2厭氧消化工藝流程圖厭氧發(fā)酵技術的優(yōu)點是減少餐廚廢棄物效率較高，回收、處理效果較好，產生的沼氣可用于發(fā)電等。厭氧發(fā)酵過程中發(fā)酵后無異味，不產生二次污染，公眾接受程度較高。該技術較為成熟，已經越來越廣泛的應用在國外，案例較多。3.4飼料化處理飼料化處理技術主要是采用高溫加熱等手段加熱餐廚廢棄物，經過烘干處理，殺毒滅菌，除去鹽分等程序，可以最終生成蛋白飼料添加劑、沼氣、再生水等可利用物質。其工藝流程圖如下圖3：餐廚垃圾稱重破碎篩分脫水工業(yè)油酸或工業(yè)用油油脂加工鐵質金屬玻璃塑料烘干細破碎設備冷篩分系統(tǒng)蛋白飼料成品回收圖3飼料化工藝流程該過程包括破碎篩分系統(tǒng)、固液分離系統(tǒng)、飼料產生系

17、統(tǒng)、冷卻篩分系統(tǒng)、細碎系統(tǒng)。該處理技術具有加工的機械化程度高、占地面積小、資源利用程度高的優(yōu)勢。缺點是蛋白飼料添加劑重新進入食物鏈，最終返回到人身體之中的風險將無法預測。目前國家有關部委正在評估有關餐廚垃圾飼料化產物利用的風險問題，該處理技術前景并不朗。3.5能源化處理餐廚垃圾的能源化處理是在近幾年迅速興起的，主要包括焚燒法、熱分解法、發(fā)酵制氫等。焚燒法處理廚余垃圾效率較高，最終產生約5的利于處置的殘余物，焚燒是在特制的焚燒爐中進行的，產生的熱能可轉換為蒸汽或者電能，從而實現(xiàn)能源的回收利用，但餐廚垃圾的含水率高，熱值較低，燃燒時需要添加輔助燃料，從而造成投資大的問題，同時尾氣處理也是一個難題。

18、熱分解法是將垃圾在高溫下進行熱解，使垃圾中所含的能量轉換成燃氣、油和碳的形式，然后再進行利用，熱解法具有廣闊的應用前景，但技術尚未達到實用階段，目前應用較少；氫作為一種高質量的清潔能源，是普遍認為的最有潛力的替代能源，很多學者對此做了研究。4餐廚垃圾處理工藝比較4.1餐廚垃圾處理技術比較分析結合目前對餐廚垃圾的主要處理技術介紹，并充分考慮上述技術應用的實際情況，對主要技術比較夠得出下表1餐廚垃圾主要處理技術一覽表1參數名稱處理技術好氧堆肥處理厭氧消化處理飼料化處理無害化程度較高高高減量化程度較高高較高資源化程度較高高高技術安全性較好好好技術先進性先進先進一般技術可靠性好好好占地面積大較大較小投

19、資金額（萬元/噸）123530501025運營成本（元/噸）8012045150200500產品質量較好好好產品應用多多較多4.2推薦采用工藝技術經過上述幾種處理工藝流程比較，結合各種技術的優(yōu)缺點，推薦采用餐廚垃圾綜合處理技術：厭氧消化技術、好氧堆肥技術和生物柴油制取技術。才可以實現(xiàn)餐廚垃圾的資源化和無害化處理。其綜合流程圖如下圖4：餐廚垃圾收集分選、破碎濕熱處理固液分離廢液油水分離生物發(fā)酵雜物生物發(fā)酵油脂生物柴油飼料原理污水處理廠干燥、調理水油水混合物固性殘余物膠粒發(fā)電沼氣水圖4綜合工藝流程理由如下：廢棄油脂：廢棄油脂從餐廚垃圾中分離出來，經過油水分離器的方式通過在預處理階段。這些油脂可以回

20、收的“地溝油”、廢食用油混在一起，通過化學處理轉變?yōu)樯锊裼突蚱渌ぴ希梢詫崿F(xiàn)更好的經濟效益。處理產品（沼氣）：發(fā)酵后產生沼氣含有甲烷、二氧化碳、硫化氫等氣體。甲烷氣體是可燃的，濃度通常為 60-75，進入熱電聯(lián)供燃氣渦輪機發(fā)電后，剩余的熱量被用于廢棄物處理設備本身。沼液利用：發(fā)酵后產生沼氣后的沼液通過脫氮、鹽、硫工序，可以用于有機肥在農業(yè)灌溉、景觀綠化等領域。沼渣利用：脫水后剩余的殘渣經過好氧堆肥的肥料可視為成品出售。好氧堆肥過程中通常要加入秸稈等材料，以減少水分和補充營養(yǎng)素。5 參考文獻1戚建強,孫紅軍,李紅.餐廚垃圾處理技術進展探討J.綠色科技,2012,01:127-129.2胡

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22、概述J.環(huán)境衛(wèi)生工程,2005,02:41-43.7華云,王麗莉,張波.我國餐廚垃圾處理現(xiàn)狀及主要處理技術應用情況J.城市管理與科技,2009,v.1102:60-63.8張韓,李暉,韋萍.餐廚垃圾處理技術分析J.環(huán)境工程,2012,v.30S2:258-261+282.9劉玉德,繩以健,石文天,藍俞靜,劉洋.餐廚垃圾處理設備研究J.北京工商大學學報(自然科學版),2011,v.29;No.10406:69-72.10張存勝.厭氧發(fā)酵技術處理餐廚垃圾產沼氣的研究D.北京化工大學,2013.11潘麗愛.生物降解法餐廚垃圾處理技術的實驗研究D.吉林大學,2006.12王磊,胡超,劉偉,康兆雨,高樂

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