利用分离式两相厌氧工艺技术处理
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利用分离式两相厌氧工艺技术处理 餐厨垃圾. 罗 娟 农业部规划设计研究院. 内容概要. 一、引言 二、 餐厨垃圾特性及处理方式选择 三、分离式固液两相厌氧消化工艺 四、 STP 技术的应用 五、相关科技成果. 一、引言. 餐厨垃圾 , 占生活垃圾总量的 30% ~ 40% ,具有含水率高、 有机物含量高 、油脂高、盐分含量高等特点。. 危害性 极易变质、腐烂,产生大量 毒素 及散发 恶臭 气体,污染水体和大气,含有各种细菌和病原菌,可能危害人体健康。 资源性

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利用分离式两相厌氧工艺技术处理 餐厨垃圾

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Presentation Transcript


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利用分离式两相厌氧工艺技术处理

餐厨垃圾

罗 娟 农业部规划设计研究院


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内容概要

一、引言

二、餐厨垃圾特性及处理方式选择

三、分离式固液两相厌氧消化工艺

四、STP技术的应用

五、相关科技成果


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一、引言

餐厨垃圾,占生活垃圾总量的30%~40%,具有含水率高、有机物含量高、油脂高、盐分含量高等特点。

  • 危害性

    极易变质、腐烂,产生大量毒素及散发恶臭气体,污染水体和大气,含有各种细菌和病原菌,可能危害人体健康。

  • 资源性

    有机物含量及油脂含量高,含粗脂肪12%、含蛋白质20%以上、含油脂3%以上,营养元素丰富,具有很大的回收利用价值。

资源化利用是彻底解决餐厨垃圾问题的最佳选择!


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一、引言

  • 目前我国城市餐厨废弃物年产生量超过6000万吨,全国日产餐厨垃圾超过1000吨的城市超过17座,其中北京市餐厨垃圾每天产生量达1700t,上海市餐厨垃圾每天产生量超过1300t。

  • 国家及地方政府对餐厨垃圾的管理力度逐渐加大:

    • 2010年,国家发改委等四部委共同签发了《关于组织开展城市餐厨废弃物 资源化利用和无害化处理试点工作的通知》,并于2011年初步确定了首轮国家重点支持的城市名单(33个城市(区));

    • 2011年3月23日,国务院常务会议提出到2015年,全国城市生活垃圾无害化处理率达到80%以上,50%的设区城市初步实现餐厨垃圾分类收运处理。

    • 2011年4月,国务院明确提出在2015年前,全国范围将有超过200个城市均要建设餐厨垃圾的处理处置设施。


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一、引言

表1.1我国首批试点城市(区)餐厨垃圾日产量


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二、餐厨垃圾特性及处理方式选择

  • 2.1典型餐厨垃圾理化特性

表2.2餐厨废弃物物典型理化特性

表2.1餐厨废弃物物理成分组成

注:本数据为北京市朝阳区餐厨垃圾物理成分组成。

  • 蛋白、脂类化合物含量高,含水率大,成分复杂


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二、餐厨垃圾特性及处理方式选择

  • 2.2 处理方式选择

我国餐厨垃圾特点:含水率高、油脂和盐分含量高 !

  • 直排:以美国为代表,易造成排水管堵塞,增加污水处理系统负荷;

  • 填埋:以中国为代表,渗滤液量大,增加处理难度;

  • 焚烧:以日本为代表,需耗费大量能源,投资大、尾气受限制;

  • 饲料化:进料纯度要求较高,存在一定安全隐患;

  • 发酵:以德国为代表,实现资源化利用。

发酵是理想的餐厨垃圾处理方式!


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二、餐厨垃圾特性及处理方式选择

  • 2.2 处理方式选择

  • 厌氧消化技术在国外应用已相当广泛,主要包括澳大利亚、丹麦、德国等。欧洲固体垃圾厌氧处理的总量在2000年就已达到100万t/a,占总处理量的25%。

  • 国内已建的采用厌氧消化技术的垃圾处理厂,如北京市董村分类垃圾综合处理厂,日处理垃圾650t,其中日处理餐厨垃圾200t;上海普陀区生活垃圾处理厂日处理垃圾800t,其中日处理餐厨垃圾120t。

  • 我国首批33个餐厨废弃物处理试点城市(区)中,厌氧消化工艺占66%。


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湿发酵

处理效率高;

需添加水分调节浓度,投入产出比低;

沼液产量大,易形成二次污染;

干发酵

几乎无沼液产生;

传质困难,产气稳定性差;

处理效率低。

三、分离式固液两相厌氧消化工艺

常用的厌氧消化工艺有湿发酵和干发酵两种。

开发沼液量少、产气量高的干湿耦合厌氧工艺尤为迫切


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技术原理

分离式固液两相厌氧消化工艺(STP),采用干发酵和湿发酵相结合的方式,将物料固液分离,固体部分进行干发酵,液体部分通过湿发酵进行处理,干湿两相通过渗滤和回流匹配协调;根据不同发酵阶段微生物对周围环境的敏感程度差异,通过合理的单元设计、功能分区以及环境调控,提高其协同作用,达到高效厌氧消化的目标。

三、分离式固液两相厌氧消化工艺


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三、分离式固液两相厌氧消化工艺

  • 主要研究内容:

    1、原料特性研究

    2、固体产酸规律研究

    3、酸化液产气规律研究

    4、固液两相匹配协调技术

    5、固液两相工艺的集成与优化


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三、分离式固液两相厌氧消化工艺

  • 3.1 原料特性研究

  • 物理特性——工艺适宜性;

  • 化学特性——组分当量构成;

  • 产能潜力——沼气、氢气、醇、酸;

  • 能源化途径——生物、化学;

  • 发酵稳定性——积累、中毒、混合。


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三、分离式固液两相厌氧消化工艺

  • 3.2 固体产酸规律研究

  • 物料配比对酸化性能的影响

  • 接种种类对酸化性能的影响

  • 接种量对酸化性能的影响

  • 含水率对酸化性能的影响


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三、分离式固液两相厌氧消化工艺

  • 3.3 酸化液产气规律研究

  • 单一酸产气规律

  • 混合酸产气规律


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三、分离式固液两相厌氧消化工艺

  • 3.4 两相匹配协调技术研究

1)料液回流方式选择

2)不同产酸阶段酸化液对产气的影响


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三、分离式固液两相厌氧消化工艺

  • 3.5 固液两相工艺的集成与优化


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三、分离式固液两相厌氧消化工艺

图1 STP工艺流程图


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四、STP技术的应用

餐厨垃圾处理技术新方向——STP技术


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四、STP技术的应用

  • 餐厨垃圾处理系统构成

  • 收集系统

  • 预处理系统

  • 油脂提取系统

  • 厌氧发酵系统

  • 控氧静态堆肥系统

  • 沼气高值利用系统


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四、STP技术的应用

  • 4.1收集系统

  • 含水量大:易遗撒、渗漏,变质和腐蚀,臭!

  • 生化性强:细菌、微生物滋生快,威胁安全卫生;

  • 收集率低:目前基本是销售,收费处理收集量低。

  • 采用预固液分离、粉渣做吸附剂、前蒸汽加热消毒、政策与网络管理体系、其他物料做有效补充。


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    四、STP技术的应用

    • 4.2预处理系统

    • 成分复杂:木屑、塑料、沙石等去除难,易损坏设备;

    • 臭 气 大:原料堆放易污染大气;

    • 致病菌多:初级分拣和处理易造成疾病传播。

  • 固体粉碎后分拣,垃圾直接进密闭贮存设施,液体进料前分拣,沼渣做吸附剂。


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    四、STP技术的应用

    • 4.3 油脂提取系统

    我国废油脂的利用途径主要有以下几种:

    • 简单加工提纯,直接作为抵挡的皮革加脂剂等工业用油脂;

    • 水解制取工业油酸、硬脂酸等;

    • 化学催化法制取生物柴油(脂肪酸甲酯)。


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    二、处理难点及对策

    • 4.4 厌氧发酵系统——STP技术:


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    二、处理难点及对策

    • 4.5 静态堆肥系统


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    四、STP技术的应用

    • 4.6 沼气的高值利用

    • 锅炉供热;

    • 发电;

    • 输配管网(直供、天然气);

    • 车用燃料。


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    四、STP技术的应用

    • 4.7 工艺集成

    • 预粉碎、固液分离:避免存放臭气和渗滤液污染

    • 预先蒸汽消毒:避免细菌变异、利用消毒为加热

    • 车库式固体发酵+全混式液体发酵:液体发酵效率、固体发酵优势

    • 静态堆肥:除臭、后腐熟自然脱水

    • 沼气脱碳提纯:高附加值、低成本

    • 在线监测:高效益、可控性、稳定性、持续性


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    四、STP技术的应用

    图4.1 餐厨垃圾处理工艺技术路线


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    四、STP技术的应用

    • STP技术工程应用

    工程效果图

    工程实景图


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    四、STP技术的应用


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    技术难点与创新点

    通过固相液相分离,液相料液回流喷淋方式和速度控制,达到固相均匀接种、调质目标;

    通过控制发酵阶段及两相匹配协调,提高了系统稳定性和产气均衡性,解决固体发酵过程中条件控制难的问题;

    通过厌氧消化工艺的优化和控制,提高固体厌氧发酵效率,减少沼液产量。

    存在问题

    混配渗透性好的辅料、一定的活性污泥

    五、相关科技成果


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    专利

    固液两相分离式厌氧消化装置:专利号ZL201120001463.1

    两相接种厌氧干发酵装置:专利号ZL200820133034.3

    论文

    分离式两相厌氧发酵渗滤液回流对发酵过程影响,农业工程学报

    挥发性有机酸对产沼气效果的模拟试验. 农业工程学报

    成果

    固态物料分离式两相厌氧消化工艺技术,农业部 农科鉴字2011第27号

    装置

    桨叶浮动式搅拌机(测试报告编号:GHB2010HJ00067 )

    分离式两相厌氧消化设备(测试报告编号:GHB2011HJ00013

    五、相关科技成果


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    罗娟 13811556628

    [email protected]


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