廚余垃圾沼渣特性及資源化利用

廚余垃圾沼渣特性及資源化利用光大環(huán)保能源（杭州）有限公司，浙江省杭州市310000摘要：在兩座廚余垃圾處理廠對厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣進行了部分篩選，并對其主要理化性質(zhì)和營養(yǎng)指標進行了分析。結(jié)果表明，垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的pH值在7.23?8.14之間，不受堿度的影響。鹽的溶解度分別為1.78-1.85、2.62?2.91mS/cm。NaCl的含量不高，兩廠之間的差異很明顯。有機質(zhì)含量在20-30%之間，低于其他種類的甲烷?？偁I養(yǎng)素含量超過5%；As、Cd、Pb、Cr的檢出限分別為2.63、0.818、9.47?19.34、4.20?12.77mg/kg。結(jié)果表明，廚余垃圾殘渣營養(yǎng)豐富，對人體毒性低，具有合理利用資源的潛力。然而，甲烷和有機殘渣的含量相對較低，直接影響其利用。較低的腐殖質(zhì)和發(fā)芽率表明，經(jīng)厭氧發(fā)酵處理的廚房沼氣對植物仍有較高的毒性。因此，它可以作為有機綠化的基礎(chǔ)，或作為生產(chǎn)高質(zhì)量無機-有機復(fù)合材料的原料進行進一步加工和應(yīng)用。關(guān)鍵詞：廚余垃圾；沼渣；資源化家庭廚余垃圾占濕垃圾的最大比例。厭氧發(fā)酵是城市生活垃圾處理最重要的方法，其副產(chǎn)物營養(yǎng)豐富，資源利用價值高。然而，由于早期管理階段和技術(shù)限制，生活垃圾主要與廚房垃圾混合作為生活垃圾。同時，廚余垃圾比餐廚垃圾含有更少的鹽和脂肪，便于生物處理。隨著廢物分類政策和《中華人民共和國固體廢物污染防治法》第57條要求的全面實施，到2020年，廚余垃圾回收利用和環(huán)境無害化管理的組織工作由區(qū)內(nèi)外地方政府環(huán)境衛(wèi)生行政部門負責。廚余垃圾的合理利用已成為研究熱點。本文分析了廚余垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的生物殘渣的性質(zhì)，并對其資源化利用進行了研究，為烹飪過程中產(chǎn)生的沼澤殘渣的利用提供了理論支持。一、餐廚垃圾厭氧發(fā)酵處理工藝分類與流程餐廚垃圾歸類為厭氧發(fā)酵過程。分析了餐廚垃圾厭氧發(fā)酵方法的分類、優(yōu)缺點，總結(jié)了餐廚垃圾厭氧發(fā)酵可分為濕發(fā)酵和干發(fā)酵（取決于餐廚垃圾中的十物質(zhì)含量）、單相發(fā)酵和兩相發(fā)酵（取決于反應(yīng)順序），平均溫度發(fā)酵（取決于反應(yīng)器溫度）、分批發(fā)酵和連續(xù)發(fā)酵（取決于飼料）。有機物濃度可分為濕（小于15%）和干（小于20%-40%）。分為成熟的濕法工藝；廉價的加工手段和復(fù)雜的預(yù)處理；爐渣應(yīng)定期清除，且對高流量水和廢水的影響敏感。干濕廢物不能分開處理；設(shè)備成本高；由于固體含量高，運輸和混合困難，尤其是混合，這是一個技術(shù)問題。該反應(yīng)為單相和兩相反應(yīng)，單相投資低，反應(yīng)器內(nèi)氧化容易控制，抑制產(chǎn)甲烷菌生長，影響厭氧發(fā)酵。兩相系統(tǒng)穩(wěn)定；提高加工效率；提高給料機的緩沖能力。高投資操作和維護復(fù)雜且難以控制。反應(yīng)溫度廣泛應(yīng)用于平均溫度35-38°C、高溫50-60°C、常溫和平均溫度；低功耗；操作穩(wěn)定，熱解時間長，消除時間短；天然氣產(chǎn)量略高；幾小時后，殺滅寄生卵的數(shù)量可以達到90%以上，這需要更多的熱量和更高的運行成本。氨的高溫和濃度高于氨的平均溫度，甲烷中氨的濃度高，室溫下能耗低；工藝穩(wěn)定，消耗低；效率低下。厭氧發(fā)酵工藝流程。由于我國餐廚垃圾含水量較高，一般采用濕法、單項、連續(xù)、中溫發(fā)酵法。該技術(shù)經(jīng)濟可行，垃圾收集后，首先對系統(tǒng)進行預(yù)處理，這是保證后處理系統(tǒng)穩(wěn)定運行的前提和關(guān)鍵步驟。其功能是盡可能地保持廚房垃圾中的有機雜質(zhì)和脂肪，并通過將其粉碎成小顆粒來分離雜質(zhì)和脂肪；分離出的有機肥料進入?yún)捬醢l(fā)酵系統(tǒng)，產(chǎn)生甲烷并提取資源。另一方面，沼氣污泥經(jīng)過厭氧處理后，可按規(guī)定進入污水處理系統(tǒng)；正在運輸?shù)乃囡瀰捬醢l(fā)酵在世界各地的餐廚垃圾處理中被廣泛應(yīng)用，國外主要采用濕法發(fā)酵，從混合物中去除的有機垃圾主要用于酶干燥。二、餐廚垃圾厭氧發(fā)酵反應(yīng)器最常見的厭氧發(fā)酵全混式厭氧反應(yīng)器（CSTR）、塞流式（PFR）和內(nèi)循環(huán)（IC）。CSTR在常規(guī)反應(yīng)器中裝有攪拌器，使發(fā)酵物料和微生物充分混合，活性區(qū)分布在整個反應(yīng)器中。該反應(yīng)器用于高濃度固體懸浮液的厭氧發(fā)酵。其優(yōu)點是可以作為高懸浮物的原料，原料在反應(yīng)器中分布均勻。缺點是能耗高、消化池容積大目前，當反應(yīng)器中產(chǎn)生甲烷，且反應(yīng)器中的原料流處于活塞位移狀態(tài)時，會發(fā)生垂直攪拌。本實用新型無攪拌裝置，結(jié)構(gòu)簡單，能耗低，缺點是促進劑易沉淀固體，前端易酸化，更適合發(fā)酵高強度有機物。然而，PFR顯示出強烈的局部酸化，這不利于長期去除過載分解基質(zhì)（如廚房垃圾）。在CSTR的基礎(chǔ)上，對內(nèi)部IC反應(yīng)器進行升級，將其內(nèi)置在甲烷提升管中，以確保低流體供應(yīng)。本實用新型具有節(jié)能、抗沖擊等優(yōu)點。缺點是內(nèi)部結(jié)構(gòu)。厭氧混合脈沖也是如此。循環(huán)泵用于能量傳遞和攪拌，以促進厭氧反應(yīng)器中原料和微生物的混合。厭氧發(fā)酵，適用于有機污泥和剩余污泥，效率高，功耗低，維護方便，但對漿料流動更有效。三、 材料與方法材料。樣品來自于兩個濕垃圾處理廠A和B，兩者均用干式厭氧發(fā)酵處理。家庭廚房的食物殘渣和殘渣庫存是預(yù)處理系統(tǒng)，消除了其中的大部分物質(zhì)，具有穩(wěn)定和較少的有害成分。對從兩個工廠采集的三三批次沼渣的調(diào)查是廚房垃圾排放的20d氨氧的產(chǎn)物。第一批樣品將于2020年7月16日采集，第二個是8月3日米集，第三個是8月28日米集。儀表。410型火焰光度計，ME204、pH計，恒溫器阻尼器SHA，高速粉碎器，干燥箱裝置101A，MARS6，SX2電阻爐，電導(dǎo)率分析裝置HD3400，光度光學計，ICE3000吸收儀，靜電耦合。試驗方法。對各種試驗指標采用各自的試驗方法和標準，每批試驗指標確定三次。四、 結(jié)果與討論沼渣理化性質(zhì)。圖1顯示了入，BH廠廚余垃圾沼渣的pH值。從圖1可以看出，A廠三次采樣的pH值范圍為7.23-7.77。B廠7.71至8.14范圍內(nèi)pH值的平均取樣均為堿。pH差異較小，符合NY525—2012《生物肥料》的要求。A，B廠3次NaCl和沼渣中NaCl質(zhì)量得分。A廠三次抽樣的NaCl質(zhì)量指數(shù)為0.81%，B廠三次抽樣的NaCl質(zhì)量指數(shù)為1.67%，工廠結(jié)束時NaCl質(zhì)量值穩(wěn)定，但兩個工廠的NaCl質(zhì)量差較高。A，B兩廠的EC值。EC值用于確定沼澤相對于鹽對植物生長的影響。工廠A的三個采樣的EC值范圍為1.78ms/cm。B的三個采樣的EC值范圍為2.62ms/cm。如果EC值小于3.5ms/cm，則不會影響植物的正常生長。EC值在此范圍內(nèi)越大，沼澤中含有的養(yǎng)分就越多。該研究從工廠B采集樣品，其鹽含量和EC值均高于工廠A，主要與區(qū)域垃圾收集和飲食習慣有關(guān)。圖1A,B兩廠廚余垃圾沼渣的pH值營養(yǎng)目標。20到30%的有機質(zhì)量存在廚余垃圾沼渣中。養(yǎng)分總量超過5%,生物量和總營養(yǎng)能反映沼渣能微生物可用于代謝的成分比例。較高的生物量表明沼澤中可消耗的成分較多。NY525生物肥料標準要求生物量N45%,總養(yǎng)分N5%。檢測有機質(zhì)和總養(yǎng)分結(jié)果，即沼渣的有機質(zhì)量，一般都不足以直接用作有機肥。研究表明沼澤作為植物的基礎(chǔ)具有良好的物理性質(zhì)，沼澤中的養(yǎng)分量對于樹十等植物的生長研究結(jié)果表明，沼澤與肥料的結(jié)合可以提高土壤pH值，提高玉米產(chǎn)量和品質(zhì)。因此，預(yù)計在進一步加工廚余垃圾沼渣后，作為綠化或原料，將產(chǎn)生更昂貴的有機和有機堆肥。沼渣腐熟指標，如表1所示。樸品批次特建質(zhì)富里酸EVA119.83±1.01L.S3+O.O98.94±J0.S￡232.72±1.451.72±0.036.25+D.7932.97+4).LOL3.H3±1I)6129,44±1.236.27*0.7914.1S±1.691K一的土LE2l63=H)jO37.S4*0.fl532O.25±ttQ7206*0.1]837*1.01表1廚余垃圾沼渣中腐殖質(zhì)含量腐殖質(zhì)分為胡敏素、酸和富里酸。腐殖酸和富里酸的結(jié)構(gòu)變化主要發(fā)生在堆肥后期，是衡量堆肥腐化程度的重要指標。兩廠廚余垃圾沼渣含有20%-30%的腐殖質(zhì)，這是最低的胡敏酸含量，其次是富里酸。含量高胡敏素。腐殖酸指數(shù)HIi是反映堆肥成熟度的最佳參數(shù)之一。高達1.6表示堆肥已腐熟。HI腐殖化的計算如下：在(1)中，腐殖化系數(shù)FHI；胡敏酸FHA含量；富里酸FFA含量。計算結(jié)果表明，A廠和B廠的甲烷回收率較高，分別為0.20和0.27。0.25和0.44遠遠不能滿足分解要求。發(fā)芽率反映了堆肥對植物的毒性。一般來說，如果發(fā)芽率超過50%，堆肥可被視為對種子無害。發(fā)芽率為3倍，從6.58%到14.74%。厭氧發(fā)酵沼渣未腐熟仍然很高，表明其對生物廢棄物仍然具有很高的毒性。重金屬含量。在兩家工廠，3批次沼渣重金屬含量較低。砷比檢出限低2.63mg/kg，鎘比檢出限低0.81mg/kg，鉛為9.47?19.34mg/kg，銘為4.20?12.77mg/kgg。沒有發(fā)現(xiàn)汞或鉈。兩個工廠檢測到的重金屬均低于綠色有機基質(zhì)GB/T33891有機無機復(fù)合肥GB/T18877的規(guī)定限值，表明干法厭氧發(fā)酵生產(chǎn)的沼渣燃料毒性較低，有助于更好地利用資源。探討資源化方向。最近的研究表明，沼渣被廣泛用作土壤改良劑和有機肥料。結(jié)果表明，施用沼渣可以改善土壤質(zhì)量，增加土壤有機碳含量，提高土壤滲透性，減少土壤體積。進一步研究表明，施用生物殘渣還可以增加土壤微生物的數(shù)量和代謝活性。對3個月內(nèi)土壤養(yǎng)分和pH值進行了分析，結(jié)果表明，生物殘渣提高了土壤總碳、NH4和磷的水平。代謝分析表明，生物殘渣還可以改善土壤微生物結(jié)構(gòu)，促進植物尤其是豆類植物對養(yǎng)分的吸收。通過盆栽試驗研究了有機甲烷和無機甲烷的各種殘留結(jié)果表明，有機肥和無機肥處理的土壤有機質(zhì)、全氮和速效磷含量分別為12.4-26.3%、0.1-10.3%和10.1-30.1%，高于無機肥處理。此外，通過椰糠、木屑和黃心土育苗的比較，探討了利用沼渣育苗的可行性。結(jié)果表明，在植物栽培領(lǐng)域，沼渣EC值的價值適合育苗基質(zhì)，沼渣的營養(yǎng)成分有利于幼苗生長。此外，重金屬和抗生素也會積聚在沼渣中。長期使用也可能導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)污染的風險。沼液沼渣中的利用對土壤次生鹽漬化具有潛在危害。與畜禽糞便等固體有機廢物相比，餐廚垃圾具有重金屬含量低、致病微生物風險低的優(yōu)點。它可以防止過量使用沼渣造成的土壤污染，這對植物的正常生長有害。僅在這個地區(qū)，每年就產(chǎn)生約3.0X105t萬噸廚房垃圾。這些廢物被加工成高質(zhì)量的有機基質(zhì)，用于綠化目的。因此，廚余垃圾沼渣的利用不僅減少了環(huán)境污染，而且具有很高的經(jīng)濟價值，對建立資源環(huán)境合理利用的社會具有重要意義。該研究發(fā)現(xiàn)，通過對基本化學物質(zhì)、營養(yǎng)價值指標、腐蝕和重金屬含量進行干式厭氧發(fā)酵，對選擇A和B兩廠進行垃圾分類所產(chǎn)生的廚余垃圾進行了研究。結(jié)果表明，廚余垃圾沼渣中的生物量和營養(yǎng)總量一般約為30%，重金屬和pH值較適宜，沼渣具有高營養(yǎng)和低的生物毒性，具有很好的資源利用潛力。參考文獻：宗繼霞.廚余垃圾厭氧發(fā)酵工藝研究[J].2020，(35):26-27.文麗.廚余有機垃圾產(chǎn)沼量的條件分析研究[J].環(huán)境科學與技術(shù)，2019，31(9):92?94.李正陽.一種針對廚余垃圾的不間斷產(chǎn)氣