利用分离式两相厌氧工艺技术处理 餐厨垃圾

1. 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

2. 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

3. 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！

4. 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。

5. 一、引言 表1.1我国首批试点城市（区）餐厨垃圾日产量

6. 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

7. 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！

8. 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%。

9. 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

10. 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

11. 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

12. 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。

13. 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

14. 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

15. 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

16. 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

17. 三、分离式固液两相厌氧消化工艺 图1 STP工艺流程图

18. 四、STP技术的应用 餐厨垃圾处理技术新方向——STP技术

19. 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

20. 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。

21. 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。

22. 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）。

23. 二、处理难点及对策 • 4.4 厌氧发酵系统——STP技术：

24. 二、处理难点及对策 • 4.5 静态堆肥系统

25. 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。

26. 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

27. 四、STP技术的应用 图4.1 餐厨垃圾处理工艺技术路线

28. 四、STP技术的应用 • STP技术工程应用 工程效果图 工程实景图

29. 四、STP技术的应用

30. 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

31. 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

32. 罗娟 13811556628 emimi2008@126.com