餐廚垃圾的無害化處理與回收利用

1、餐廚垃圾的無害化處理與回收利用研究? ? ? ? ? ? ? ? ?目錄1 研究背景 3.1.1 國外餐廚垃圾處理現(xiàn)狀3.1.2 國內(nèi)餐廚垃圾處理現(xiàn)狀6.1.3 研究內(nèi)容和目的 6.1.3.1 研究目的 6.1.3.2 預(yù)研究內(nèi)容7.2 餐廚垃圾處理方法綜述7.2.1 生物法處理餐廚垃圾7.2.1.1 厭氧發(fā)酵工藝8.2.1.1.1 厭氧發(fā)酵的原理和影響因素 8.2.1.1.2 厭氧發(fā)酵的工藝流程1.12.1.1.3 國內(nèi)外餐廚垃圾厭氧發(fā)酵主要設(shè)備1. 42.1.1.4 餐廚垃圾厭氧發(fā)酵技術(shù)瓶頸 1.72.1.2 好氧增肥工藝1.7.2.1.2.1 好氧堆肥工藝的原理及工藝系統(tǒng) 1. 72.1

2、.2.2 好氧堆肥的研究因素及研究進(jìn)展1. 82.1.2.3 好氧堆肥的設(shè)備實(shí)施及技術(shù)難度1. 82.2 物理法處理餐廚垃圾2.02.3 餐廚垃圾處理方法小結(jié)2.03 餐廚垃圾處理設(shè)備存在的問題及發(fā)展趨勢 2.13.1 大型餐廚垃圾處理生產(chǎn)線存在的問題 2.13.2 中小型垃圾處理設(shè)備存在的問題 2.13.3 餐廚垃圾設(shè)備發(fā)展趨勢2.24 行業(yè)政策與前景2.3.4.1 行業(yè)政策 2.3.4.1.1 國家政策 2.3.4.1.2 蘭州市政策2.5.4.2 行業(yè)前景 2.5.5 總結(jié) 2.6.1 研究背景餐廚垃圾， 俗稱泔腳。 主要產(chǎn)生于城市居民在生活消費(fèi)過程中， 由于其主要成分為油脂和蛋白等高熱

3、量有機(jī)成分， 所以其極易變質(zhì)， 容易散發(fā)惡臭， 傳播細(xì)菌和病毒， 容易造成二次污染。 劇研究， 城市生活垃圾中有機(jī)物的含量為40%50%，主要包括餐余垃圾、 餐飲業(yè)垃圾、 食品行業(yè)尾料等， 主要以淀粉類、 食物纖維類、動(dòng)物脂肪類物質(zhì)為主，而且其具有含水率高，油脂鹽分含量高，易腐爛、發(fā)酵、發(fā)臭等特點(diǎn)。產(chǎn)生的渠道主要集中在酒店、食品廠、學(xué)校、政府、科研行政機(jī)構(gòu)等。 【 王星，王德漢，張玉帥，陸日明.國內(nèi)外餐廚垃圾的生物處理及資源化技術(shù)J.環(huán)境衛(wèi)生工程，2005,13(2):2528】而餐廚垃圾作為生活垃圾，其危害主要有以下四點(diǎn)：1.環(huán)境污染，影響市容；2.危害人體健康；3.傳播疾??；4.餐廚垃圾堆

4、放過程中產(chǎn)生的液體滲透到地下水系統(tǒng)，污染地下水。對(duì)于餐廚垃圾的處理方式，國內(nèi)外也總結(jié)了很多寶貴的經(jīng)驗(yàn)。如城市垃圾的處理方式通常有焚燒和填埋， 如果將餐廚垃圾和城市其他垃圾進(jìn)行焚燒，由于餐廚垃圾水分含量常常高達(dá)90%左右，發(fā)熱量為21003100kJ/kg和其他生活垃圾一起進(jìn)行焚燒， 不但不能滿足焚燒發(fā)電的發(fā)熱要求 (要求 5000kJ/kg以上)，反而會(huì)致使焚燒爐燃燒不充分而產(chǎn)生二嗯英；而如果將生活垃圾進(jìn)行填埋處理， 蛋白質(zhì)油脂等有機(jī)物在地表下面不易降解， 進(jìn)而污染土壤和地下水系統(tǒng)。鑒于此，餐廚垃圾不宜與其他生活垃圾(如塑料、紙屑、玻璃等)一起處理，而有必要進(jìn)行單獨(dú)處理。 王向會(huì)，李廣魏，孟虹

5、，馬琳，趙國玨.國內(nèi)外餐廚垃圾處理狀況概述J.環(huán)境衛(wèi)生工程,2005,13(2):4143|1.1 國外餐廚垃圾處理現(xiàn)狀對(duì)于一般小家庭而言， 每種垃圾單獨(dú)回收需要很大的回收空間， 所以近幾年國外發(fā)展的主要思想就是減量化處理， 立足于此， 國外小型餐廚垃圾處理機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。國外的餐廚垃圾處理裝置大致分為機(jī)械研磨型和生化處理型。機(jī)械研磨型處理機(jī)的主要原理是通過高速運(yùn)轉(zhuǎn)的刀片將裝在內(nèi)膽里的各種食物垃圾切碎后再將攪拌物沖入下水道， 這樣的方式既解決了水稻堵塞帶來的麻煩， 又解決了因垃圾腐爛變質(zhì)而帶來的環(huán)境污染。 這種裝置美國使用較早， 早在20世紀(jì)40年代就已經(jīng)成功研制了家庭食物垃圾處理機(jī)，解決了傾倒家

6、庭食物垃 圾和存放的煩惱。在美國，餐廚垃圾產(chǎn)生量較大的單位設(shè)置了餐廚垃圾粉碎機(jī)和 油脂分離裝置，實(shí)現(xiàn)了餐廚垃圾的粉碎和油脂分離技術(shù)， 而其中分離出來的油脂 則送往油脂加工廠(如肥皂廠)加以利用。在日本，松下電子工業(yè)公司 1993年 研制生產(chǎn)的MS-N40和MS-N31垃圾處理機(jī)，34小時(shí)就可處理0.7kg垃圾，機(jī)器 內(nèi)置臭氧除臭器，用以除去垃圾的多種氣味。而日本精工公司與 2000年5月成 功地開發(fā)出使用磁控管的食物垃圾處理裝置。這種裝置的最大特點(diǎn)是能將食物垃 圾的水分蒸發(fā)掉，經(jīng)干燥后磨碎。這種裝置由于采用微波處理裝置， 可同時(shí)殺滅 垃圾中的細(xì)菌并防止產(chǎn)生有害氣體， 體積如同復(fù)印機(jī)大小，可放置

7、在室內(nèi)，底面 有輪子可隨意移動(dòng)，因此對(duì)市區(qū)飲食店和小型超市尤為適用，具有廣闊的市場。圖1.1餐廚垃圾處理機(jī)Fig1.1 ? ? ? ?止匕外，國外近幾年新興的一中有機(jī)垃圾的處理方式一一生化處理型餐廚垃圾 處理機(jī)。又根據(jù)出料的時(shí)間分為“消滅型”和“堆肥型”。消滅型重在垃圾的減量，適合于居住小區(qū)有垃圾就地消除的情況，清除惡臭，避免蚊蠅滋生，也減少 了收集運(yùn)載過程中的環(huán)境污染。其主要原理是通過研究微生物，以此為催化劑與 餐廚垃圾進(jìn)行攪拌，往往經(jīng)過數(shù)小時(shí)即可將有機(jī)垃圾分解為水和二氧化碳。而另 外一種堆肥型則是綜合了垃圾的減重和重新利用，也就是兼顧了餐廚垃圾的減量 化和資源化。堆肥型垃圾處理機(jī)是一種添加

8、了高效菌中并控制堆肥條件的動(dòng)態(tài)快 速有機(jī)垃圾堆肥器。張先生，沈吉敏，厲偉等.城市生活垃圾處理處置現(xiàn)狀分析.J. 安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2003,3(4):6064用餐廚垃圾制作有機(jī)肥料，其基本技術(shù)可以分為好氧發(fā)酵和厭氧發(fā)酵法。經(jīng)過堆肥后的垃圾肥效高、肥效快、肥效穩(wěn)定、體積小和致病菌少等優(yōu)點(diǎn)。該方法的不足之處是必須將垃圾堆進(jìn)行翻堆， 這樣才能增 加厭氧菌種和垃圾接觸的機(jī)會(huì)，提高垃圾厭氧發(fā)酵的速度和確保垃圾處理的效果， 尤其是對(duì)致病菌的去除效率。圖1.2中試厭氧發(fā)酵罐Fig.1.2 ? ? ?與厭氧發(fā)酵相比，好氧發(fā)酵具有成本低、工藝操作簡單等優(yōu)勢。圖 1.2顯示 了好氧發(fā)酵的工藝流程。引風(fēng)、除兜垃圾I*

9、I前處理I耳一次發(fā)辭|-l分選|-d一次發(fā)酵工1腐熟圖1.3厭氧發(fā)酵工藝流程Fig.1.3? ? ? ? ?此外，在堆肥方法中國外正在積極發(fā)展蚯蚓堆肥法。蚯蚓在自然生態(tài)系統(tǒng)中 具有促進(jìn)有機(jī)物質(zhì)分解轉(zhuǎn)化的功能的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一項(xiàng)生物處理技術(shù)。 蚯蚓 在其新陳代謝過程中吞食大量有機(jī)物質(zhì)并將其與土壤混合，通過砂囊的機(jī)械研磨 作用和腸道內(nèi)的生物化學(xué)作用促進(jìn)有機(jī)物質(zhì)發(fā)證降解轉(zhuǎn)化。制作飼料是餐廚垃圾的第二大用途，技術(shù)主要有高溫消毒法和好氧發(fā)酵法。餐廚垃圾經(jīng)過收運(yùn)后，分揀出大骨頭、湯勺等硬質(zhì)雜物，然后進(jìn)入粉碎機(jī)粉碎， 高溫消毒后，將微生物、碎玉米、糖等添加劑充分混合后裝桶后直接送往禽畜牧 場。一套這樣的系

10、統(tǒng)可處理餐廚垃圾 50t/d ,靠出售飼料就能維持運(yùn)轉(zhuǎn)。據(jù)了解， 這種微生物不僅能分解食物，還能防止飼料變質(zhì)，他們正在積極開發(fā)“食物殘?jiān)?加工回收利用”的設(shè)備，目的是更好地對(duì)餐廚垃圾進(jìn)行回收利用。1.2 國內(nèi)餐廚垃圾處理現(xiàn)狀圖1.4國內(nèi)餐廚垃圾的主要去向Fig.1.4國內(nèi)餐廚垃圾主要用于飼料的生產(chǎn)和堆肥。如圖 1.4所示? ? ? ? ? ? ?在國內(nèi)最早推行餐廚垃圾處理機(jī)的廠商有美國的艾默生電氣和通用公司，由 于進(jìn)入市場較早，十年來的市場運(yùn)作給這兩個(gè)品牌的餐廚垃圾處理機(jī)帶來了極為可觀的市場占有率；之后又有美國擎通集團(tuán)垃圾處理機(jī)介入，其市場份額現(xiàn)已位 居第一。同時(shí)國內(nèi)一些廠家也開始研發(fā)各自的產(chǎn)

11、品，如江蘇省某制造有限公司自行研制開發(fā)生產(chǎn)的廚房垃圾粉碎機(jī)，主要利用錘頭在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的慣性力將 垃圾擊碎，再通過齒板、齒田的相對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行再次切割、研磨，粉碎后的垃圾隨 下水道沖走，處理技術(shù)的成熟度還有待于提高。又如中國萬家電器集團(tuán)有限公司 研制的萬家SLC370型食物垃圾處理機(jī)，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(jìn)入排水系統(tǒng)，經(jīng)短期發(fā)酵后形成淤泥狀肥料。 該方 法僅局限于家庭內(nèi)就地處理食物性垃圾，所以處理規(guī)模小。王向會(huì)，李廣魏，孟虹，馬琳，趙國玨.國內(nèi)外餐廚垃圾處理狀況概述J.環(huán)境衛(wèi)生工程，2005,13(2):41431.3 研究內(nèi)容和目的1.3.1 研究目的通

12、過對(duì)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的分析，立足于國內(nèi)外餐廚垃圾研究現(xiàn)狀，研究的目 的旨在國內(nèi)外研究方法及設(shè)備的基礎(chǔ)上不斷改進(jìn)和發(fā)展， 制定一套行之有效的設(shè)備和方針， 最大化的收集和利用餐廚垃圾， 不僅要做到城市垃圾的減量， 還要變廢為寶；不僅要行之有效，還要行之有利。1.3.2 預(yù)研究內(nèi)容1. 對(duì)餐廚垃圾的無害化處理的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈工藝、流程調(diào)查、研究；處理餐廚垃圾的方法主要可分為物理法和生物法。 其中物理法適用于小型垃圾量的處理。 而發(fā)酵堆肥法等生物法適用于大中型垃圾量的綜合處理。 本文只是對(duì)其處理方法基本原理及工藝流程等做了一個(gè)簡單的概述。2. 對(duì)處理餐廚垃圾的裝備配置情況調(diào)查、研究；要想實(shí)現(xiàn)餐廚垃圾處理的產(chǎn)

13、業(yè)化發(fā)展， 其技術(shù)配置情況是必要的， 但也是比較難處理的問題。 餐廚垃圾種類繁多， 單一化的處理方式不足以滿足對(duì)其的處理問題。所以餐廚垃圾的多元化分析和多元化的處理方式是其難處理的一個(gè)問題。3. 調(diào)查餐廚垃圾處理技術(shù)裝備的國、內(nèi)外行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)瓶頸、關(guān)鍵技術(shù)等；一是實(shí)現(xiàn)基于物聯(lián)網(wǎng)、GPSS GIS等技術(shù)的智能化收運(yùn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)餐廚垃圾實(shí)時(shí)、 定量跟蹤收運(yùn)， 通過技術(shù)手段解決餐廚垃圾收運(yùn)問題； 二是采用干法厭氧發(fā)酵方法，解決沼液排放的二次污染問題；三是研發(fā)多原料混合厭氧發(fā)酵技術(shù)；四是開發(fā)專門適用于餐廚垃圾物料特性的收運(yùn)、 預(yù)處理、 發(fā)酵、 攪拌等專用裝備；五是突破傳統(tǒng)沼氣僅用于家庭炊用的局面，

14、 將沼氣進(jìn)行提純后， 制備高品質(zhì)生物天然氣等高值產(chǎn)品， 實(shí)現(xiàn)高值利用； 六是綜合利用餐廚垃圾厭氧消化過程中產(chǎn)生的廢液、廢渣和廢氣，實(shí)現(xiàn)餐廚垃圾完全和生態(tài)循環(huán)利用。2 餐廚垃圾處理方法綜述綜合國內(nèi)外餐廚垃圾處理方法， 據(jù)目前的研究來看， 餐廚垃圾大體可分為生物法和物理法兩種方法。2.1 生物法處理餐廚垃圾生物法主要采取微生物或者其他生物技術(shù)， 將餐廚垃圾制成發(fā)酵飼料或者肥 料，這種處理工藝一般周期比較長，需要對(duì)菌種和其他生物選擇管理， 工藝相對(duì) 物理方法比較復(fù)雜。而生物法又可大致分為 厭氧發(fā)酵和好氧增肥方法，厭氧發(fā) 酵工藝相對(duì)較為復(fù)雜，不過厭氧發(fā)酵工藝廢物利用率較高，發(fā)酵過程中產(chǎn)生的沼 氣可發(fā)電

15、或者用作家用燃?xì)?，而好氧增肥工藝則相對(duì)較為簡單，其代表為蚯蚓增 肥法，在美國中西部用運(yùn)較多。2.1.1 厭氧發(fā)酵工藝厭氧發(fā)酵作為一種綠色環(huán)保的技術(shù)工藝，近20年來在國內(nèi)有了較大的發(fā)展。 它主要利用厭氧微生物，將有機(jī)廢物高效地降解利用并產(chǎn)生清潔能源氣體的技術(shù)， 不僅滿足了當(dāng)今社會(huì)人們對(duì)環(huán)保的需要，而且還有效的解決了餐廚垃圾的處理問題，變成了可利用的資源。國內(nèi)早期厭氧發(fā)酵技術(shù)主要用于廢棄污泥和高濃度有 機(jī)廢液的處理，但在餐廚垃圾處理方面用運(yùn)較少，隨著國內(nèi)餐廚垃圾排放量的日漸增多，餐廚垃圾在城市垃圾中所占的比例也相應(yīng)的增多，厭氧發(fā)酵技術(shù)也逐漸被用運(yùn)于餐廚垃圾的處理上，并且也取得了相應(yīng)的成果。下面就從

16、餐廚垃圾厭氧 發(fā)酵的原理和影響因素、工藝流程、設(shè)備設(shè)施以及技術(shù)瓶頸四個(gè)方面對(duì)厭氧發(fā)酵 工藝進(jìn)行一個(gè)大致的概述。2.1.1.1 厭氧發(fā)酵的原理和影響因素（1）厭氧發(fā)酵原理：厭氧發(fā)酵（又稱為厭氧消化）是指在厭氧微生物的作用下，有控制地使廢物 中可生物降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為？?徐？?金口穩(wěn)定物質(zhì)的生物化學(xué)過程。沼氣為混合 氣體，其主要稱為為甲烷（?第和二氧化碳（?2）,其中前者約占5070%左右，后 者為3040%左右，此外其中還有少量的？ ？、?等氣體。厭氧發(fā)酵主要分為兩個(gè)過程：厭氧分解過程和生物化學(xué)反應(yīng)過程。有機(jī)物分 子中含有？撫素，以？?？?表示，則其分解過程可表示為：4?- ?- 2?+ 3?-

17、 2?w?+（4）?巧？（4?+ ? 2? 3?- 2? ?+（4?- ?+ 2?+ 3?+ 2? ?妙?+ ?圖2.1為厭氧發(fā)酵的有機(jī)降解步驟:圖2.1厭氧發(fā)酵的有機(jī)降解步驟Fig.2.1 ? ? ? ? ? ? ?圖2.1中顯示了厭氧微生物降解大分子有機(jī)物質(zhì)的四個(gè)階段，即水解、酸化、乙酸化和甲烷化。在厭氧發(fā)酵過程中，餐廚垃圾中的大分子量物質(zhì)首先被微生物分解為分子量較小的物質(zhì)，如糖、多肽和長鏈脂肪酸等物質(zhì)。研究表明，在如上四個(gè)步驟當(dāng)中，水解是限速步驟，即水解的快慢直接影響了厭氧發(fā)酵過程，其主要原理為在水解過程中，水解酶或輔水解酶首先要吸附在有機(jī)大分子顆粒表面，將長鏈大分子有機(jī)質(zhì)分解成短鏈聚合

18、物。而第二階段，生成的短鏈有機(jī)物進(jìn)一步被產(chǎn)酸菌酸化，生成如葡萄糖、氨基酸和其他短鏈的有機(jī)酸，同時(shí)產(chǎn)生少量的?和？2第三階段為產(chǎn)乙酸階段，葡萄糖和氨基酸等物質(zhì)在乙酸菌的作用下，生 成揮發(fā)性的脂肪酸（如乙酸和丁酸），同時(shí)也會(huì)生成少量的？2和?2第四階段為 甲烷化階段，將脂肪酸類、？?/??；杉淄?，在整個(gè)發(fā)酵過程中，大部分能量 將儲(chǔ)存在甲烷中，少部分被微生物利用。圖 2.2為產(chǎn)甲烷菌的代謝類型：EIS-C oM(X'Ll-SCoM llOCIL-SC'cMCO 廠弋-> UOQC-SCoMHL OOHHS-CuMCH.COOH "，CHrSCuMCHox oxida

19、tivi?： red rcd jcrnc： OM cocn?vmc M *圖2.2產(chǎn)甲烷菌的代謝模型Fig.2.2 ? ? ? ? ?(2)厭氧發(fā)酵的影響因素：目前的厭氧發(fā)酵技術(shù)主要采用厭氧活性污泥堆有機(jī)質(zhì)進(jìn)行高效降解，然而該技術(shù)卻易受多種因素的影響，如有機(jī)質(zhì)的進(jìn)料負(fù)荷、發(fā)酵溫度、C/N比、氨氮、揮發(fā)性脂肪酸、長鏈脂肪酸、pH值、物料粒徑和微量元素等。張存勝.厭氧發(fā) 酵技術(shù)處理餐廚垃圾產(chǎn)沼氣的研究D.北京化工大學(xué)，2013有機(jī)負(fù)荷對(duì)厭氧發(fā)酵有重要的影響，負(fù)荷較低的情況下，厭氧發(fā)酵中發(fā)酵菌 的分解處理能力相對(duì)較弱；而負(fù)荷過大的情況下，容易使得發(fā)酵酸化，進(jìn)而導(dǎo)致 發(fā)酵失敗。所以維持比較適宜的有機(jī)負(fù)

20、荷可以使厭氧發(fā)酵高速有效地進(jìn)行。據(jù)研究表明，最大的餐廚垃圾負(fù)荷為12.5? ?/?對(duì)應(yīng)的沼氣和甲烷的長率分別為430?/?245?/?其中？?= ?1？? X100% , ?%為總質(zhì)量，？?1 為揮發(fā)性 物質(zhì)的質(zhì)量。圖2.3其他條件不變的情況下有機(jī)負(fù)荷與甲烷含量的對(duì)應(yīng)關(guān)系Fig.2.3 ? ? ? ? ? ? ? ? ?/?匕也是影響厭氧發(fā)酵的一個(gè)重要參數(shù)，它不但影響厭氧發(fā)酵沼氣產(chǎn)率還影響發(fā)酵液的氨氮濃度。比較適宜的？?/?匕有利于微生物的生長。研究表明？?/?此在13.919.6之間比較適宜，當(dāng)？?/?+匕為19.6時(shí)厭氧發(fā)酵能夠高效地進(jìn)行。金屬元素包括K、？% ?、？% ? ?%？方？?符

21、元素。微生物的生長出了需要營養(yǎng)元素外，還需要金屬元素，這是由于生長過程中很多酶和輔酶需要一定量的金屬元素。例如，在三磷酸腺甘的合成過程中，？?元素起到了相當(dāng)重要的作用。氨氮和揮發(fā)性脂肪酸對(duì)微生物降解過程也有重要的影響。其中氨氣的含量主 要對(duì)？?儂有調(diào)節(jié)作用。止匕外，微生物的生長過程，對(duì)發(fā)酵體系的？?侑也有要求,且每種微生物所適宜的？?麻境也有所不同。比如產(chǎn)甲烷菌的適宜 ？?制為6.5 - 7.5, 就是中性；而產(chǎn)酸菌的生長適宜？?峨為4.0- 8.5,偏酸性好一點(diǎn)。溫度對(duì)發(fā)酵的影響也是不容忽視的。 微生物與餐廚垃圾混合時(shí)，微生物分泌 出的生物活性酶會(huì)對(duì)有機(jī)溶質(zhì)進(jìn)行講解， 而我們知道，每種生物酶

22、必須要在適宜 的溫度下才具有活性，才能最大限度地進(jìn)行發(fā)酵。研究表明，適宜厭氧發(fā)酵的溫 度范圍有兩個(gè)此處標(biāo)注文獻(xiàn)論文13頁,分別是中溫（30 - 37C）和高溫（45- 55 C）。圖2.3為不同溫度下某有機(jī)溶劑沼氣產(chǎn)量。圖2.4不同溫度下某有機(jī)溶質(zhì)的沼氣產(chǎn)量工匚WWMa.我盡刃? ? ? ? ? ? ? ?2.1.1.2厭氧發(fā)酵的工藝流程現(xiàn)階段的厭氧發(fā)酵工藝流程可主要分為三個(gè)階段：液化階段、產(chǎn)酸階段和產(chǎn) 甲烷階段。可分為單相工藝和雙相工藝輯卡化合物 宥規(guī)腐：強(qiáng)白It段*性堆苗»氯事博聊貼甘油一 .產(chǎn)量產(chǎn)打“創(chuàng)明中性諱6物H,，CO,躥產(chǎn)甲端新商Jp-CO,等通北療量一'r產(chǎn)意

23、階坦產(chǎn)甲真防服-1皮新發(fā)醒三階段圖2.5厭氧發(fā)酵各個(gè)階段流程示意圖Fig. 2.5 ? ? ? ? ? ? ?(1)首先是液化階段(?»?舁反應(yīng)式為：蛋白質(zhì)+ ? 一氨基酸+脂肪酸+ ?+ ?+ ?巧？?(?+ 3?冬？一 ？?(？?3 + 3?（脂肪）（甘油）（脂肪酸）2?0?+ ?一 ？2?1 一 2?2?(碳水化合物)(雙糖)(單糖)由反應(yīng)式可知，在液化階段，主要由大分子物質(zhì)通過微生物的降解作用分解 為小飛子的脂肪酸、甘油和糖類物質(zhì)。(2)其次是產(chǎn)酸階段(Acid - producting stage)。液化階段產(chǎn)生簡單可溶性有機(jī) 物(丙酸、丁酸、乳酸，醇、酮、醛，還有糖類物質(zhì)

24、等)，在產(chǎn)氫菌和產(chǎn)乙酸菌 的作用下，進(jìn)一步分解成乙酸和 電等。產(chǎn)甲烷菌、產(chǎn)醋酸菌的作用簡單可溶性有機(jī)物 一甲醇+甲酸+乙酸 + ?+ ?2(3)最后一個(gè)階段是產(chǎn)甲烷階段，化學(xué)反應(yīng)式如下：? ?+ ?4?2 + ?2?f ?+ 2?殳 04?+ 3?2?+ 2?>?4?” 3?+ ?+ 2?2？4(?) 3?+ 6?殳？一 9?+ 3?+ 4?4? 2?2?一？?+ 3?由反應(yīng)式可知，產(chǎn)甲烷階段之后產(chǎn)生的氣體主要為甲烷和二氧化碳，此外還有少量的氨氣和硫化氫。下面介紹一下單相和雙相工藝。(1)單相工藝單相工藝是指厭氧發(fā)酵降解有機(jī)物質(zhì)的過程在一個(gè)反應(yīng)器中 進(jìn)行，其反應(yīng)簡單工藝示意圖如圖 2.5

25、所示。張存勝餐廚垃圾厭氧發(fā)潴研發(fā)酹廢水*圖2.6單相工藝Fig. 2.6 ? ? ? ?餐廚垃圾經(jīng)過預(yù)處理之后進(jìn)入發(fā)酵罐，在厭氧微生物的作用下，有機(jī)質(zhì)被轉(zhuǎn)化為沼氣，發(fā)酵結(jié)束后廢水直接被排出。單相工藝主要包括開流式厭氧污泥床(UASB、連續(xù)攪拌反應(yīng)器(CSTR和膨脹顆粒污泥床(EGSB等，其結(jié)構(gòu)圖見圖2.7所示ShiMgp s.miple (' , hiL dny圖2.7單相工藝的厭氧反應(yīng)器(A: USAB; B: EGSB C:CSTRFig 2 7 ? ?2? ?I I . (A:USAB; B:EGSB; C:CSTR圖2.7A為UASB吉構(gòu)圖，厭氧微生物吸附在污泥床的床層中， 產(chǎn)

26、生的沼氣在 反應(yīng)器頂端收集，廢水由頂端側(cè)方位排出。有機(jī)質(zhì)或廢水由反應(yīng)器底部進(jìn)入反應(yīng) 器后，首先與污泥床接觸，在接觸過程中，厭氧微生物將有機(jī)質(zhì)降解、產(chǎn)生沼氣,有機(jī)質(zhì)降解完畢后，廢水繼續(xù)上升，從而排出容器。EGSBW相比于UASBt拆流板，活性污泥一直處于膨脹狀態(tài)，沉降性能比 UASB子，增大了活性污泥與有機(jī)質(zhì)的接觸面積。而CSTRM相對(duì)較為簡單，在攪拌的作用下，有機(jī)質(zhì)與活性污泥 充分混合，傳質(zhì)效果較好，有利于微生物對(duì)有機(jī)質(zhì)的降解。(2)雙相工藝雙相工藝相對(duì)于單相而言較為復(fù)雜。其大體分為兩個(gè)階段，分 別為酸化階段和產(chǎn)甲烷階段。第一階段主要是有機(jī)物質(zhì)的降解和酸化， 這其中會(huì) 有部分”和CO2產(chǎn)生。第

27、二階段中，第一階段所產(chǎn)生的酸化物質(zhì)在產(chǎn)甲烷菌的作 用下，分解產(chǎn)生甲烷；另外 國也與CQ混合產(chǎn)生甲烷。其工藝示意圖如圖2.8所?。?( >2餐廚垃坡»發(fā)酵廢水圖2.8雙相厭氧發(fā)酵工藝Fig. 2.8 ? ? ? ?反應(yīng)器的類型對(duì)雙相工藝發(fā)酵效率具有重要的影響。在雙相工藝中采用了不 同的反應(yīng)器，第一階段一般為序批式反應(yīng)器(SBR,第二階段采用上流式厭氧污 泥床反應(yīng)器(UASB,可以講海洋類有機(jī)廢物(海星)高效地轉(zhuǎn)化為甲烷。與單 相工藝相比，雙相工藝有其自身的優(yōu)點(diǎn)。第一階段首先在酸化器中進(jìn)行酸化，然后進(jìn)入產(chǎn)甲烷發(fā)酵罐中，避免了水解反應(yīng)的步驟，有效地提高了產(chǎn)氣速率。2.1.1.3國內(nèi)外

28、餐廚垃圾厭氧發(fā)酵主要設(shè)備目前市場上出現(xiàn)的厭氧發(fā)酵主要設(shè)備， 如發(fā)酵罐、發(fā)酵箱等裝置較多。較為 小型的設(shè)備如中國萬家電器集團(tuán)有限公司自行研制的玩家SLC370型餐廚垃圾處理器，由于其處理垃圾較小，產(chǎn)生的甲烷一般不做收集，而發(fā)酵之后的固態(tài)產(chǎn)物 可作為高效的農(nóng)家肥料或者飼料。下面介紹一下集中具有代表性的新型厭氧發(fā)酵 裝置。(1)籠屜式多用固體厭氧發(fā)酵裝置。這種發(fā)酵裝置像籠屜一樣分為若干階段， 節(jié)間密封，可以根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模多節(jié)自由組合；克服了固體發(fā)酵裝卸料不易實(shí)現(xiàn)機(jī) 械化、自動(dòng)化的缺點(diǎn)。結(jié)構(gòu)構(gòu)成為：底層罐體，在底層罐體上方設(shè)有中間罐體， 中間罐體的上方?jīng)]有覆蓋，底層罐體和中間罐體上設(shè)有蒸汽入口， 罐蓋的

29、頂部沒 有氣體出口。這是一種新型的厭氧發(fā)酵裝置，尤其涉及一種籠屜式多用固體厭氧 發(fā)酵裝置，適用于各種規(guī)模固體發(fā)酵生產(chǎn)沼氣、固體發(fā)酵酒精、固體發(fā)酵白酒等 厭氧或兼性厭氧發(fā)酵工藝。這種發(fā)酵裝置為干性厭氧發(fā)酵裝置，主要對(duì)象是對(duì)固 體有機(jī)垃圾的處理。(2)太陽能厭氧發(fā)酵裝置。一種太陽能厭氧發(fā)酵裝置包括： 設(shè)有導(dǎo)氣嘴、進(jìn) 出料管的腔體，具特征在于：所述腔體的腔壁上至少開設(shè)有一個(gè)窗口，窗口上安裝有太陽能吸收板。本發(fā)明設(shè)計(jì)科學(xué)，結(jié)構(gòu)簡單、合理。腔體制作采用的材料質(zhì)輕耐腐性好， 成為腔體一側(cè)腔壁的太陽能吸收板不僅具有良好的太陽能吸收功能，還具有較好的保溫效果。在光照較好的地區(qū)，利用太陽能吸收板所吸收的熱能，完

30、全可滿足和維持腔體內(nèi)發(fā)酵原料在高溫下的發(fā)酵， 產(chǎn)氣率高。 由于本裝置腔體小而輕，容易搬移或運(yùn)輸。搬家時(shí)，將裝置內(nèi)的發(fā)酵原料卸空，即可較輕松地將裝置搬走，非常實(shí)用。尤其適應(yīng)在高原牧區(qū)等太陽能較為充足的地區(qū)推廣使用。(深圳市普心科技有限公司)(3) 產(chǎn)氣貯氣一體化厭氧發(fā)酵裝置。 本實(shí)用新型涉及一種產(chǎn)氣貯氣一體化厭氧發(fā)酵裝置。 它需要解決降低發(fā)酵裝置罐頂?shù)闹圃斐杀荆?提高保溫性能， 供氣更加穩(wěn)定， 以及發(fā)酵產(chǎn)氣效率不夠高等問題。 本實(shí)用新型的發(fā)酵裝置， 有一個(gè)罐體，其特征在于所述的罐頂有柔性貯氣膜， 貯氣膜和物料表面之間形成貯氣室， 貯氣膜外有增壓膜， 兩層膜之間形成氣密腔， 氣密腔與增壓裝置連通。

31、 所述的罐體下 部還設(shè)有攪拌器；罐體上設(shè)有帶泵的回流裝置，回流管上口高于物料表面。(4) 地面保溫連體浮罩菌巢干式連續(xù)厭氧發(fā)酵裝置。 這是一種地面保溫連體浮罩菌巢干式連續(xù)厭氧發(fā)酵裝置， 它包括厭氧發(fā)酵間、 貯氣室、 浮罩， 其特征是：在立方體抗壓增強(qiáng)框中有A、B兩個(gè)帶有保溫層的連體的具有浮罩升降水槽的長方體和有U型底部構(gòu)成的地面保溫連體浮罩菌巢干式連續(xù)厭氧發(fā)酵裝置，下面有底座，浮罩上有升降導(dǎo)向桿和浮罩控制盤，浮罩控制盤上有控制彈簧和控制桿，浮罩上還有出氣導(dǎo)管用導(dǎo)氣軟管連接A、B兩連體發(fā)酵裝置的一個(gè)共同的單向三通閥，發(fā)酵裝置內(nèi)有壓料格柵，壓料格柵內(nèi)均勻插裝有生物膜固體菌巢，A B兩連體發(fā)酵裝置由

32、L型液體流動(dòng)橫管連通，出料口由Z型出料管構(gòu)成，其橫管處于發(fā)酵間底部并貫通發(fā)酵問，上部開有出料口，中間與相鄰發(fā)酵裝置的L型液體流 動(dòng)橫管連通，其豎管在發(fā)酵裝置前部，豎管上有閥門。下面介紹一下幾種厭氧發(fā)酵設(shè)備的相關(guān)信息。 其中主要包括厭氧發(fā)酵的一些 設(shè)備型號(hào)和性能特點(diǎn)。表2.1幾種發(fā)酵設(shè)備概述設(shè)備名稱生產(chǎn)廠家品牌/型號(hào)可否定制容量/尺寸微生物代謝類型材質(zhì)價(jià)格范圍設(shè)備簡介實(shí)驗(yàn)發(fā)酵罐常州三高生物技術(shù)工程設(shè)備有限公司三高生物是根據(jù)客戶需 要而定制(ml/mm)好氧/厭氧316L不銹鋼/SUS304¥ 100000.00非標(biāo)配置，配置 不同價(jià)格不同該設(shè)備發(fā)酵罐為機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐，材質(zhì)較好，選擇

33、性較強(qiáng)，可以根 據(jù)用戶不同需求選擇不同容量吃存的發(fā)酵裝置。玻璃鋼冷卻 塔發(fā)酵罐安丘市鵬飛玻 璃鋼廠鵬飛否厭氧發(fā)酵罐面議耐化學(xué)腐蝕，使用壽命長；具有特殊的耐腐性能，可以耐多種酸、堿、 鹽和有機(jī)溶劑。供應(yīng)發(fā)酵罐系列無錫市南泉化 工成套設(shè)備有 限公司太湖/1000是好氧發(fā)酵罐¥ 10000.00/套發(fā)酵罐為標(biāo)準(zhǔn)式罐型，這種罐型當(dāng)公稱容積在6M3以下時(shí)罐采用夾套式。發(fā)酵氣的冷卻或加熱，均由夾套來完成。公稱容積為6M3以上時(shí)，發(fā)酵氣的冷卻由立式排管來擔(dān)負(fù)，在罐內(nèi)排管的連接方面我們作了改進(jìn)。這主要避免在罐體上多開孔，開成死角。這種連續(xù)方式在實(shí)際使用中得 到滿意的效果。UASB厭氧 反應(yīng)器山東華能

34、金昊 環(huán)境工程股份 有限公司華能金星/ic是直徑300*1000 (cm)雙相厭氧發(fā)酵碳鋼、不銹 鋼¥50000.00/套容積負(fù)荷高、節(jié)省投資和占用面積、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、抗低溫能力強(qiáng)。 具有緩沖pH的能力、內(nèi)部自動(dòng)循環(huán)不用外加動(dòng)力、出水穩(wěn)定性好、啟 動(dòng)周期短、沼氣利用價(jià)值高。EGSB厭氧反應(yīng)器山東華能金昊 環(huán)境工程股份 有限公司華能金星/ic是直徑300*1000 (cm)雙相厭氧發(fā)酵碳鋼、不銹 鋼¥50000.00/套容積負(fù)荷高、節(jié)省投資和占用面積、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、抗低溫能力強(qiáng)。 具有緩沖pH的能力、內(nèi)部自動(dòng)循環(huán)不用外加動(dòng)力、出水穩(wěn)定性好、啟 動(dòng)周期短、沼氣利用價(jià)值高

35、。供應(yīng)拼裝式 厭氧發(fā)酵罐深圳市世紀(jì)創(chuàng)佳電子科技有限公司是厭氧復(fù)合式玻璃 鋼該設(shè)備采用玻璃鋼鋼板材質(zhì)，兩層玻璃鋼鋼板中間夾層為3-D玻璃纖維浸潤樹脂或pu泡沫填充物。不同玻璃鋼板之間由螺絲或者連接管連接固 定，設(shè)備采用的這種特殊的玻璃鋼板材質(zhì)，具有耐高低溫、耐腐蝕、高 硬度等特性，設(shè)備堅(jiān)固耐用，可以在較為惡劣的環(huán)境中工作。開發(fā)的特 殊玻璃材質(zhì)的厭氧發(fā)酵罐有多種型號(hào)，不同的規(guī)格，可以滿足不同規(guī)模的工程。發(fā)酵沼氣袋 系列梁平縣梁山鎮(zhèn) 興農(nóng)沼氣池廠否8 (立方米)厭氧改性紅泥膜¥ 700.00900.00/套沼源牌系列軟體沼氣池采用國際最新工藝，選材考究，質(zhì)檢嚴(yán)格，物美價(jià)廉。整體焊接的進(jìn)出料

36、袖口和導(dǎo)氣管使他的氣密性得到了保障，采用的紅泥塑料使耐老化性能大大提高，正常使用可達(dá)10年以上。本產(chǎn)品重量輕，運(yùn)輸、攜帶、安裝、維護(hù)、建池十分方便。2.1.1.4 餐廚垃圾厭氧發(fā)酵技術(shù)瓶頸厭氧發(fā)酵技術(shù)處理餐廚垃圾能夠獲得甲烷和氫氣等清潔能源， 可解決部分能源問題， 同時(shí)發(fā)酵后的殘?jiān)驼右阂部梢宰鳛榉柿蠎?yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。 餐廚垃圾厭氧產(chǎn)甲烷的工藝已比較成熟， 在國外的工程應(yīng)用實(shí)例也較多， 但由于餐廚垃圾有機(jī)質(zhì)含量高， 厭氧處理過程中易酸化， 酸化液會(huì)對(duì)產(chǎn)甲烷菌的活性產(chǎn)生明顯的抑制作用。 而厭氧產(chǎn)氫仍處于實(shí)驗(yàn)研究階段， 雖然餐廚垃圾等混合底物厭氧產(chǎn)氫過程可行， 但影響因素復(fù)雜， 系統(tǒng)不穩(wěn)定， 同時(shí)產(chǎn)

37、氫菌的產(chǎn)氫能力不高成為限制該技術(shù)發(fā)展的重要因素。因此， 在現(xiàn)有餐廚垃圾厭氧發(fā)酵研究的基礎(chǔ)上， 以餐廚垃圾厭氧發(fā)酵工程化應(yīng)用為目的， 同時(shí)結(jié)合有機(jī)垃圾的厭氧發(fā)酵處理工藝， 進(jìn)一步分析餐廚垃圾厭氧發(fā)酵的機(jī)理并對(duì)厭氧發(fā)酵過程的相關(guān)工藝條件進(jìn)行優(yōu)化， 通過選育培養(yǎng)高效產(chǎn)氣菌種和調(diào)控優(yōu)勢菌種的微生物生態(tài)因子提高產(chǎn)氣速率和生物氣濃度， 同時(shí)進(jìn)一步開展兩相法產(chǎn)氫產(chǎn)甲烷的研究， 通過改進(jìn)發(fā)酵反應(yīng)器和優(yōu)化工藝條件提高底物的利用率。2.1.2 好氧增肥工藝好氧堆肥工藝是在有氧氣的條件下， 利用好氧微生物的新陳代謝活動(dòng)將對(duì)堆體中的有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為易被動(dòng)植物利用的飼料或者肥料的過程。 好氧堆肥的溫度一般較高，一般在506

38、0左右，所以好氧堆肥一般被稱為高溫好氧堆肥法。2.1.2.1 好氧堆肥工藝的原理及工藝系統(tǒng)好氧堆肥過程一般可分為兩個(gè)重要階段。 第一階段是高速堆肥階段， 第二階段是熟化階段， 通常在堆肥過程中需投加添加劑， 以提高堆肥底物的可生物降解性和增加堆體通風(fēng)性能。好氧堆肥技術(shù)降解有機(jī)質(zhì)速度快、堆料分解徹底， 同時(shí)能有效殺滅病原微生物， 是處理高有機(jī)質(zhì)固體廢物的一種有效手段。 好氧堆肥的工藝系統(tǒng)主要有條垛式、強(qiáng)制通風(fēng)靜態(tài)垛式和反應(yīng)器系統(tǒng)（也稱發(fā)酵倉）三類。反應(yīng)器式系統(tǒng)是一種環(huán)境可控的堆肥方式， 通過對(duì)物料封閉的容器控制通風(fēng)和水分條件， 使物料進(jìn)行生物降解和轉(zhuǎn)化。 其不同于前兩種系統(tǒng)的最大點(diǎn)在于相對(duì)于外部

39、環(huán)境的獨(dú)立性， 因此在實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)器系統(tǒng)得到了廣泛的研究與應(yīng)用， 常用的反應(yīng)器堆肥系統(tǒng)有固定床式、包裹倉式、旋轉(zhuǎn)倉式和攪動(dòng)倉式等。此外， 蚯蚓堆肥技術(shù)是近幾年美國新興的堆肥工藝。 蚯蚓本身是一種雜食性腐生生物，在其新陳代謝過程中會(huì)吞食大量有機(jī)物，并將其與土壤混合， 通過砂囊的機(jī)械研磨作用和腸道中生化作用促進(jìn)有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化。 蚯蚓消化道可分泌蛋白酶、脂肪分解酶、纖維分解酶、甲殼酶、淀粉酶等，能有效分解餐廚垃圾，同時(shí)還能抑制堆肥過程中產(chǎn)生的臭味。2.1.2.2 好氧堆肥的研究因素及研究進(jìn)展好氧堆肥技術(shù)廣泛應(yīng)用于城市生活垃圾、 污泥和家禽糞便等高有機(jī)質(zhì)固體廢物的處理。餐廚垃圾的有機(jī)物含量高，營養(yǎng)元素豐

40、富， C/N 適中，非常適用于作堆肥原料， 因此在我國的一些大中型城市也逐漸將好氧堆肥法作為餐廚垃圾資源化處理的一種方式， 例如北京市南宮餐廚垃圾好氧堆肥處理廠。 目前餐廚垃圾好氧堆肥的研究主要集中在堆肥微生物的選擇和控制、 堆肥反應(yīng)器的改進(jìn)、 工藝條件控制優(yōu)化以及堆肥添加劑的應(yīng)用等方面。 微生物種類和活性是影響堆肥熟化時(shí)間和堆肥質(zhì)量最重要的因素。 好氧微生物吸收利用有機(jī)物的能力取決于它們產(chǎn)生的可以分解底物酶的活性，堆肥底物越復(fù)雜，所需要的酶系統(tǒng)就越多且越綜合。好氧堆肥中有機(jī)底物的降解主要是以細(xì)菌、 放線菌和真菌等為主的微生物共同作用的結(jié)果，在堆肥過程的不同階段存在不同的優(yōu)勢菌群，在常溫期（

41、<55 ）和高溫期（ >55 ）微生物群落結(jié)構(gòu)差別較大。通常影響微生物活性的生態(tài)因子，如水分、底物 C/N 、氧含量、溫度和 pH 等均影響好氧堆肥過程，因此在好氧堆肥過程中需合理控制這些生態(tài)因子， 以使微生物對(duì)有機(jī)底質(zhì)的分解處于最佳的水平。2.1.2.3 好氧堆肥的設(shè)備實(shí)施及技術(shù)難度好氧發(fā)酵主要設(shè)備原理及特點(diǎn)。 其主要為通風(fēng)發(fā)酵罐類型。 好氧發(fā)酵將空氣或純氧不斷通入發(fā)酵液中， 供給微生物所需的氧， 氣泡越小， 氣液接觸面積越大，氧的溶解速率也越快，氧的利用率也越高，產(chǎn)品的產(chǎn)率也越大。通風(fēng)發(fā)酵罐有：氣升式、機(jī)械攪拌式、自吸式，射流攪拌式等。氣開式發(fā)酵罐。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、不易污染、傳

42、氧效率高，能耗低、剪切力低、安裝維修方便。原理：空氣由下部的噴嘴或噴孔噴入，使發(fā)酵液和空氣充分接觸。 由于下部含氣率高的培養(yǎng)基比重小， 上部含氣率低的培養(yǎng)基比重大， 比重不同產(chǎn)生的壓力差以及壓縮空氣的動(dòng)能， 推動(dòng)培養(yǎng)基在罐內(nèi)沿循環(huán)管或?qū)Я魍惭h(huán)。機(jī)械攪拌發(fā)酵罐。機(jī)械攪拌發(fā)酵罐是工廠生產(chǎn)中應(yīng)用最多的一類發(fā)酵罐， 它是利用機(jī)械攪拌器的作用，使空氣和發(fā)酵液充分混合，提高發(fā)酵液的溶解氧， 供給微生物生長繁殖代謝過程所需的氧。因此，該類罐的空氣分布器和機(jī)械攪拌 系統(tǒng)包括：攪拌槳葉、攪拌軸、攪拌電機(jī)、減速機(jī)、軸密封、聯(lián)軸器等的設(shè)計(jì)是 最為關(guān)鍵的地方。自吸式發(fā)酵罐。它是一種不需要空氣壓縮機(jī)，而在攪拌過程中自

43、吸入空氣 的發(fā)酵罐優(yōu)點(diǎn)：省去了空壓機(jī)及輔助設(shè)備；便于自動(dòng)化、連續(xù)化，勞動(dòng)強(qiáng)度降低； 氣泡小、溶氧系數(shù)高、能耗較低。缺點(diǎn)：罐壓較低，易污染雜菌，裝料系數(shù)不高。根據(jù)空氣進(jìn)入罐內(nèi)的方式不同可分為： 轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)式、噴射式、溢流式三種方圖2.9好氧發(fā)酵罐示意圖Fig2.8 ? ? ? ? ? ? 餐廚垃圾好氧堆肥的優(yōu)點(diǎn)是處理方法簡單、堆肥產(chǎn)品中能保留較多的氮，可用于農(nóng)業(yè)或制作動(dòng)物飼料，具缺點(diǎn)是占地面積大、堆肥周期長，同時(shí)餐廚垃圾中的高鹽分含量不利于微生物的生長，制約了好氧堆肥處理技術(shù)的堆肥效果和質(zhì)量。好氧發(fā)酵相比于厭氧發(fā)酵，其發(fā)酵時(shí)間較短，可重復(fù)利用性較高。今后應(yīng)著重研究餐廚垃圾的脫鹽工藝以及餐廚垃圾中的

44、鹽分對(duì)堆肥過程中 微生物活性和堆肥產(chǎn)品質(zhì)量的影響，同時(shí)加快研究開發(fā)自動(dòng)化和機(jī)械化程度較高 的好氧堆肥生化反應(yīng)器，通過改進(jìn)堆肥反應(yīng)器和優(yōu)化工藝條件縮短堆肥周期，提 高堆肥產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)減小堆肥過程中的臭氣對(duì)環(huán)境的影響。2.2 物理法處理餐廚垃圾物理法處理餐廚垃圾主要包括物理研磨粉碎法和物理分選法。 往往在某種情況下，這兩種方法綜合應(yīng)用。就是在研磨粉碎的同時(shí)， 將油脂等可回收利用的有機(jī)產(chǎn)物進(jìn)行分離，如肥皂可以送往制皂廠制成肥皂。其原理較為簡單， 主要設(shè)備為機(jī)械研磨粉碎機(jī)和物理分選垃圾處理機(jī)。 其中物理分選處理可以將可回收利用的餐廚垃圾成分進(jìn)行回收利用。機(jī)械研磨型處理方法主要實(shí)現(xiàn)了餐廚垃圾的減量化處

45、理， 經(jīng)過研磨粉碎再排入下水道等垃圾通道，防止了堵塞， 并且粉碎之后使得餐廚垃圾易于被降解， 既達(dá)到了減量化的效果， 又實(shí)現(xiàn)了除臭環(huán)保的效果。 但是這種方法的不足之處在于，垃圾經(jīng)過粉碎之后直接排走并沒有回收利用， 其中的蛋白質(zhì)脂類等有機(jī)物含有豐富的營養(yǎng)，可作為第二資源回收利用。這樣直接排出，相當(dāng)于是二次浪費(fèi)。機(jī)械研磨法的原理很簡單， 主要是通過高速運(yùn)轉(zhuǎn)的刀片將裝在內(nèi)膽里的各種食物垃圾切碎后再將攪拌物沖入下水道。早在上世紀(jì) 40 年代，美國就成功研制開發(fā)了這種食物垃圾處理機(jī)，有效地解決了傾倒垃圾難處理，易腐爛，異味多的情況。而目前美國90%的家庭都使用這種垃圾處理機(jī)。相比于生物法，此種方法較為簡

46、單易行，也屬于小型垃圾處理設(shè)備，適用于家庭或其他垃圾產(chǎn)量較小的機(jī)構(gòu)。而通常研磨粉碎法和物理分選法這兩種方法可以綜合利用， 即在研磨的過程中進(jìn)行油脂的分離， 分離出來的酯類物質(zhì)可作為肥皂等的原料， 實(shí)現(xiàn)了部分回收 利用。此外， 餐廚垃圾處理方法中還有焚燒法和填埋法。其中對(duì)于焚燒法，餐廚垃圾水分含量達(dá)到90%以上，焚燒熱值較低，不能滿足焚燒發(fā)電的熱值要求。而對(duì)于填埋法，由于餐廚垃圾營養(yǎng)豐富， 容易滋生各類細(xì)菌， 掩埋地下容易造成土壤和地下水的二次污染， 所以在處理餐廚垃圾的過程中一般不采用焚燒法和填埋法。2.3 餐廚垃圾處理方法小結(jié)餐廚垃圾的處理技術(shù)繁多， 不同的處理技術(shù)有著不同的工藝， 而不同的

47、處理方法也是有針對(duì)性的， 對(duì)某一種類型或者一定量的餐廚垃圾， 有它最適合的處理方法。綜上所述，餐廚垃圾最有效，最能實(shí)現(xiàn)其回收價(jià)值的處理方法是發(fā)酵法，且厭氧發(fā)酵利用率更高。但是，餐廚垃圾的范疇是多元化的，繁雜的，所以這就決定了其固有的性質(zhì)， 應(yīng)該說， 在收集和分類過程中的難度和投入遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過了對(duì)其處理的難度。 所以在討論如何回收利用的同時(shí)， 先要解決如何對(duì)大量餐廚垃圾進(jìn)行分類和處理。這是一個(gè)亟待解決的技術(shù)難度。3 餐廚垃圾處理設(shè)備存在的問題及發(fā)展趨勢現(xiàn)在雖然有了餐廚垃圾處理的技術(shù)支持， 不同的餐廚垃圾和聚集形態(tài)決定了適應(yīng)于它的不同的處理技術(shù)。但是，在這之中處理設(shè)備有許多現(xiàn)實(shí)存在的問題。這就是所謂

48、理想化和現(xiàn)實(shí)之間的矛盾。3.1 大型餐廚垃圾處理生產(chǎn)線存在的問題大型餐廚垃圾處理生產(chǎn)線對(duì)餐廚垃圾等有機(jī)廢物可進(jìn)行徹底地?zé)o害化處理，資源循環(huán)再利用效好，但存在以下問題 :(1) 從收集到處理的時(shí)間較長。 由于是集中處， 首先需要對(duì)分散在各個(gè)餐飲點(diǎn)處的餐廚垃圾進(jìn)回收，然后再統(tǒng)一進(jìn)行處理， 增加了運(yùn)輸成本； 因廚垃圾中水分含量高，運(yùn)輸過程中極易造成泄漏撒， 造成環(huán)境污染； 餐廚垃圾在運(yùn)輸過程中會(huì)滋生量的有害病菌， 分泌出的毒素 ( 如黃曲霉素) 很難通過微生物的方法再處理掉，只有經(jīng)過高溫蒸煮和烘干工藝實(shí)現(xiàn)，增加了設(shè)備運(yùn)行成本。(2) 集中處理需要的量較大。 如果餐廚垃圾原料不夠， 將導(dǎo)致處理生產(chǎn)線無

49、法運(yùn)行 生產(chǎn)線處理200t 和處理 20t 餐廚垃圾需要開機(jī)的時(shí)間和運(yùn)行成本相差無幾，但產(chǎn)出卻懸殊，開機(jī)次數(shù)越多，虧損越大。近些年，一些地方府建設(shè)的大型生產(chǎn)線因?yàn)椴蛷N垃圾處理量不足導(dǎo)致無法正常運(yùn)行而停產(chǎn)的例子比比皆是。(3) 大型生產(chǎn)線還存在設(shè)備造價(jià)高、 占地面積大，處理周期長，維修費(fèi)和處理費(fèi)高等問題。3.2 中小型垃圾處理設(shè)備存在的問題雖然小型餐廚垃圾處理設(shè)備相對(duì)于大型餐廚垃圾生產(chǎn)線， 占地面積減小， 設(shè) 備運(yùn)行費(fèi)用和能耗降低， 運(yùn)輸時(shí)間和成本減少， 但是在目前使用過程中仍然存在一些問題：(1) 餐廚垃圾很難實(shí)現(xiàn)完全徹底的處理。 由于小型餐廚垃圾處理設(shè)備減少了設(shè)備的體積， 一些大型生產(chǎn)線包括

50、的處理系統(tǒng)就必須相應(yīng)地進(jìn)行精簡， 所以小型餐廚垃圾處理設(shè)備降解方法單一， 對(duì)于成分復(fù)雜的餐廚垃圾無法針對(duì)性地進(jìn)行處理。同時(shí)，設(shè)備所能容納的餐廚垃圾量減少，投入的餐廚垃圾必須及時(shí)排出，可能會(huì)造成垃圾腐熟度不夠，需要在后期做進(jìn)一步處理。(2) 設(shè)備集成化程度不夠， 占地面積不夠小。 雖然小型餐廚垃圾處理設(shè)備的占地體積相對(duì)于大型生產(chǎn)線明顯減小， 但是相對(duì)于其他家用電器的體積仍然顯得龐大， 而且這是建立在大型生產(chǎn)線處理系統(tǒng)精簡的基礎(chǔ)上， 餐廚垃圾的處理效果也造成了一定的影響。(3) 餐廚垃圾微生物處理菌種研究針對(duì)性不強(qiáng)。 由于我國區(qū)域性比較強(qiáng)， 地方飲食文化、 生活習(xí)慣存在較大差異， 因此餐廚垃圾在性

51、質(zhì)及組成上會(huì)有所不同，這對(duì)餐廚垃圾的微生物處理具有一定影響。 而小型餐廚垃圾處理設(shè)備對(duì)投入的餐廚垃圾不再進(jìn)行分揀， 在進(jìn)行簡單預(yù)處理后， 主要是通過高效的微生物菌劑對(duì)餐廚垃圾混合物進(jìn)行發(fā)酵降解。 目前仍然沒有開發(fā)出一種高效的、 廣泛適用于任何成分的餐廚垃圾處理菌劑。(4) 油水分離裝置得不償失。 對(duì)于廢油脂的回收， 一般油脂回收設(shè)備在處理量達(dá)50200t以上才能產(chǎn)生效益，較適合大規(guī)模的集中處理廠應(yīng)用，而現(xiàn)階段在小型處理設(shè)備上安裝油水分離裝置是件得不償失。3.3 餐廚垃圾設(shè)備發(fā)展趨勢鑒于餐廚垃圾的特點(diǎn)及出現(xiàn)的上述問題， 餐廚垃圾處理設(shè)備正向小型化、 集成化、 自動(dòng)化及原位處理方向發(fā)展， 而適合家庭或者小規(guī)模單位處理日常有機(jī)垃圾使用的小型化設(shè)備是研究重點(diǎn)。餐廚垃圾的處理方式可能向如下方面發(fā)展。(1) 小型化和集成化。 由于國內(nèi)一般家庭或者一般餐飲單位的廚房面積有限，處理設(shè)備體積過大會(huì)影響廚房內(nèi)的日常操作， 所以集成化程度要求更高、 處理方式多元化、占地面積小、垃圾處理徹底是將來小型垃圾處理設(shè)備的發(fā)展趨勢。(2) 高智能化。 為了提高餐廚垃圾的處理效果， 需要滿足生物降解處理最適條件。 但由于不同地域的餐廚垃圾成分存在較大差異， 導(dǎo)致在處理餐廚垃圾時(shí)的條件又可能不同， 這就需