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鹽中凱固液分離機應用之廚余垃圾、餐廚垃圾綜合處理領域
添加時間:2011/5/6 15:40:42 瀏覽:

我們知道廚余、餐廚垃圾的主要特點是有機物含量豐富、水分含量高、易腐爛,其性狀和氣味都會對環境衛生造成惡劣影響,且容易滋長病原微生物、霉菌毒素等有害物質。

  專家認為,營養豐富的廚余、餐廚垃圾是寶貴的可再生資源。但由于尚未引起重視,處置方法不當,它已成為影響食品安全和生態安全的潛在危險源。雖然處置不當會產生嚴重的后果,但餐廚垃圾也并非一無是處。國家發改委環資司副司長何炳光指出,餐廚垃圾具有廢物與資源的雙重特性,可以說是典型的“放錯了地方的資源”。

  餐廚垃圾具有顯著的危害和資源的二重性,其特點可歸納為:

  ⑴ 含水率高、可達80% - 95%。

  ⑵ 鹽分含量高、部分地區含辣椒、醋酸高。

  ⑶ 有機物含量高、蛋白質、纖維素、淀粉、脂肪等。

  ⑷ 富含氮、磷、鉀、鈣及各種微量元素。

  ⑸ 存在有病原菌、病原微生物。

  ⑹ 易腐爛、變質、發臭、滋生蚊。  

  根據來源不同,餐廚垃圾主要分為餐飲垃圾和廚余垃圾。前者產生自飯店、食堂等餐飲業的殘羹剩飯,具有產生量大、來源多、分布廣的特點,后者主要指居民日常烹調中廢棄的下腳料,數量不及餐飲垃圾龐大。

  餐廚垃圾的危害

(1)污染環境、影響市容。因餐廚垃圾含有較高的有機質和水分,容易受到微生物的作用,而發生腐爛變質現象;且廢棄放置時間越久,腐敗變質現象就越發嚴重。特別是到了夏季,溫度較高,腐爛變質也越快,這時候容易產生大量的滲濾水以及惡臭氣體,滋生蚊蟲,對環境衛生造成惡劣影響。

(2)危害人體健康。餐廚垃圾中的肉類蛋白以及動物性的脂肪類物質,主要來自于提供肉類食品的那些牲畜家禽,牲畜在直接吃食未經有效處理的餐廚垃圾后,容易發生“同類相食”的同源性污染,并造成人畜之間疫病的交叉傳染,危害人體健康,并可能促進某些致命疾病的傳播。如歷史上大規模爆發的傳染病:1986年英國出現的瘋牛病、口蹄疫等。再比如說,在許多地方傳播的禽流感等的起因,可能是由于病牛、病羊或病豬的尸體被制成了成了動物飼料,從而引起疾病的大規模傳染。

(3)傳播疾病。餐廚垃圾的露天存放會招致蚊蠅鼠蟲的大量繁殖,其是疾病流傳的主要媒介。

(4)餐廚垃圾中堆放時產生的下滲液進入到污水處理系統,會造成有機物含量的增加,從而加重污水處理廠的負擔,增加運行成本。

綜上所述,餐廚垃圾對環境和人群的危害已十分嚴重,是城市環境一個重要污染源,對人們的正常生活與身體健康構成了威脅這一問題已經引起了政府的高度重視和人們的廣泛關注。

  全國已有餐廚廢棄物資源化利用和無害化處理試點城市33個,國家發展改革委、財政部印發了《關于印發循環經濟發展專項資金支持餐廚廢棄物資源化利用和無害化處理試點城市建設實施方案的通知》(發改辦環資〔2011〕1111號),提出了利用循環經濟發展專項資金支持餐廚試點工作的具體支持內容、支持方式和實施程序等。安排循環經濟發展專項資金6.3億元對33個試點城市(區)給予支持。山東省日前公布的《進一步加強城市生活垃圾處理工作的意見》中要求在2012年年底前建成運行餐廚廢棄物無害化處理和資源化利用項目,實現餐廚垃圾無害化處理。

  廚余、餐廚垃圾的處理

  一些國內大中型城市開始餐廚垃圾資源化利用的嘗試。經過探索,初步形成建立餐廚垃圾處置技術評價機制了寧波模式、上海模式、西寧模式等餐廚垃圾的資源化利用模式。由于餐廚垃圾處置是一個涉及民生的公益項目,所以幾種模式雖然具體運作方式不盡相同,但共同的特點都是以政府唱主角。

  繼北京、上海、蘇州、寧波、重慶、西寧等十多個城市推出了相應的管理辦法之后,針對“地溝油”等餐廚垃圾的技術標準已經著手制定,而國家層面的《餐廚垃圾管理條例》也將適時啟動。 2009年11月26日上午,《餐廚廢油資源回收和深加工技術標準》編制工作,在北京工商大學化工與環境工程學院啟動。這是中國第二個專門針對餐廚垃圾的國家標準。 此前,第一個餐廚垃圾國家標準——《餐廚垃圾資源利用技術要求》已經報批國務院。這將結束“地溝油”回收利用無章可循的局面,并與計劃制定的《國家餐廚垃圾管理條例》一起,逐步搭建起一套對餐廚垃圾無害化、再利用和資源化的政策體系。

  餐廚垃圾的處理方法

  餐廚垃圾統一按固體廢物處理方法處理。處理方法主要有物理法、化學法、生物法等;具體的處理技術有填埋、焚燒、堆肥、發酵等方式,總之其資源化再利用呈現多樣化的趨勢。現針對各異的應用范圍和實際情況,主要介紹以下幾個方法。

  物理分選處理 

  主要是采用一系列方式,如使用廚余垃圾固液分離機、餐廚垃圾固液分離機等等來實現垃圾中的各成分的分離,之后統一回收。這種方法一方面最大限度地做到了物盡其用,另一方面和把垃圾所可能造成的污染降到了最低限度。但是,由于其所需成本較高,除了少數發達國家使用外,大多數國家多不用此法。

  粉碎直排法 

  美國早在上世紀40年代已經成功地研制出個人家庭食物垃圾處理機,具體其原理為:利用高速運轉的刀片將裝在內膽中的食物垃圾打碎后,將攪拌物沖至下水道,從而解決居民丟棄和存放餐廚垃圾的煩惱。同時日本也很早研究出了餐廚垃圾處理機,甚至有的還配置有臭氧除臭器,以用來除去餐廚垃圾垃圾所產生的多種氣味。

  填埋法 

  餐廚垃圾的填埋法處理,是一種厭氧消化處理方法,可將其中的有機物分解生成CH4,且可以將垃圾完全的處理掉。這種技術方便,不會留下殘余物的處理問題,但這種方法雖可以較好的處理餐廚垃圾,但卻是以消除垃圾為目的,并不能實現餐廚垃圾的回收再利用。

  厭氧處理 

  是最環保、又能創造效益的方法。投資較大,極少數通過厭氧發酵制沼氣。

由于餐廚垃圾中含有各種動物肉類,如去做飼料,同類相食極易引發口蹄疫和各種疾病,從而傳播給人類而造成危害;去填埋由于其含水量高容易產生大量的滲濾液而污染地下水;做肥料,生產過程中臭味四溢,影響周圍環境;而厭氧處理可產生大量沼氣,沼氣是一種清潔的可再生能源,可用于發電和做燃料,且由于系統全封閉而無異味,因此,餐廚垃圾厭氧處理是未來的發展方向。

  微生物處理 

  即通過微生物的代謝生長活動對餐廚垃圾中的有機物進行分解和利用的過程。發酵方式主要包括固態發酵和液態發酵。由于固態發酵具有能耗低、周期短、產率高等特點,多采用固態發酵。固態發酵分為單一菌種固態發酵和混合菌種固體發酵,多采用混合菌種固態發酵技術:即利用兩種及以上的細菌發酵餐廚垃圾,利用多菌種間的協同作用,在產生大量的纖維素酶類降解纖維的同時,充分利用碳源氮源等營養物質合成單細胞菌體蛋白,提高蛋白飼料的營養價值。固態發酵具有適口性好,蛋白消化吸收率高等優點,也避免了傳統工藝餐廚垃圾營養物質利用不徹底等問題,是再利用餐廚垃圾生存生物蛋白質飼料資源的一種重要方法。

  堆肥法 

  餐廚垃圾中的有機質較多、營養元素含量較高,碳氮比比較合理,適合微生物的生長代謝,是一種較好的生產原料。餐廚垃圾堆肥的基本技術可分為厭氧發酵堆肥和好氧發酵消化兩類。其中高溫好氧堆肥是一種較普遍的方法,這種方法可以在較短的周期內完成物料堆肥的熟化過程。而在堆肥過程中產生的高溫,能明顯的抑制有害菌。

  當然,餐廚垃圾也可以采用厭氧發酵處理。厭氧發酵處理可以有效的減少有機物的濃度,并產生甲烷以供利用。但厭氧發酵的處理周期要比好氧堆肥處理久,一般要2~3周以上,反應才進行的比較徹底另外,在餐廚垃圾堆肥過程中,需定時將垃圾堆翻堆以增加菌種與餐廚垃圾的接觸,使得菌種處于一個較好的生存環境,從而提高發酵速度。另外由于餐廚垃圾的含水率較高、有機物多,須對一些因素加以控制。含水率過高,會降低反應器的容積負荷。另外在堆肥過程中產生的有機酸,會抑制甲烷的產生,而過高的堿度也會抑制甲烷菌的產生,因此必須合理的調節pH。餐廚垃圾經過堆肥后,其最終產物具有肥效快、肥效穩定、體積少和病原菌少等優點。

  餐廚垃圾厭氧處理工藝技術

  1.厭氧工藝流程

  收集來的餐廚垃圾通過分選裝置去除大塊物料后再經提油回收其中的油脂,而后經打漿、調質,進入厭氧反應罐,在此與菌種接觸,在一定pH和C/N比的條件下,經水解酸化、甲烷化產生沼氣,沼氣經凈化后去發電或直接做燃料。沼液做液體肥料或曝氣處理達標排放。少量沼渣經熟化添加元素后到達固體肥料標準或者熟化后制成營養土用于園林綠化。

  2.技術指標

  (1)產氣率:0.65-0.75m3/kg*vs (2)容積產氣率:2.0-2.50m3/m3*d (3)轉化率:85-90%

  3.工藝特點

  (1)工藝簡單,流程短,自耗能少。

  (2)全封閉運行,處理過程無異味。

  (3)資源利用率高,有機物轉化率達85%甚至90%以上。

  (4)沼氣產率高,每噸餐廚垃圾可產沼氣120立方米以上。

  (5)沼氣中甲烷含量高,可達60-75%。

餐廚垃圾處理流程圖

餐廚垃圾發電工程處理流程圖


  餐廚垃圾生產生物蛋白飼料的方法 

  以餐廚垃圾作為原料來生產蛋白飼料,一方面不僅可以減少其對環境及人類所可能造成的污染與危害,另一方面也可以再利用餐廚垃圾,促進畜牧業等的發展,從而實現環境經濟的共同效益。

  現階段,餐廚垃圾制作蛋白飼料的途徑主要有:高溫干燥和微生物發酵兩種。多采用微生物發酵法。因其后者更具優越性:接種前的滅菌過程可以有效消滅餐廚垃圾存在的有害病原菌,使得最終生物蛋白飼料的安全性得到保障;另外一方面,通過微生物的生長代謝,改善了餐廚垃圾的品質,并產生了大量的微生物菌體蛋白,很大程度上提高了產物中的蛋白質量。

  生產常用菌種 

  用于生產生物蛋白飼料的菌種必須符合以下條件 :

  第一,可以較好的同化發酵底物中的基質碳源及無機氮源,進而合成小肽和有機酸等小分子物質;

  第二,菌種生長繁殖速度較快,最終產物菌體單細胞蛋白含量較高;

  第三,菌種須是安全的,菌體本身無毒性、無致病性,不會對環境固有的生態平衡造成危害;

  第四,菌種的性質較穩定,不易發生突變。

  從現有國內外研究進展看,有以下幾類常用菌種有:

(1)乳酸菌

乳酸菌,即可以發酵利用碳水化合物最終生成乳酸的一類菌種。動物體內的大部分乳酸菌皆為益生菌,具有幫助消化,改善動物腸臟健康的功效,是人類食品和動物飼料中常見的一種添加劑。在現今生產中常用到的乳酸菌,有 30多種,按照乳酸代謝途徑來分類,大體可分為4類:專性異型、同型、兼性異型以及異型雙歧桿菌乳酸發酵。這些菌種形成乳酸的主要來源是攝取細菌所產生的糖類。另外乳酸可以有效的抑制有害微生物的生長代謝以及有機物的腐敗。

(2)酵母菌

應用于發酵餐廚垃圾生物產蛋白飼料的主要包括:啤酒酵母、熱帶假絲酵母、產朊假絲酵母、皮狀皮孢酵母等。此類菌株都可以可分泌多種水解酶,且其活性含量高達50%~60%,并可以有效的促進細胞分裂,起到加強營養和抗病促長的效果。

(3)霉菌

霉菌是一類絲狀真菌的統稱。黑曲霉、黃曲霉、煙曲霉、根霉等真菌,分泌產物大量的酶類,比如蛋白酶、果膠酶、淀粉酶、纖維素酶、植酸酶等,這幾類酶可以促進底物中淀粉、纖維素等諸多高分子化合物轉化為單糖等小分子物質,便于微生物的生長利用。并且霉菌菌體中蛋白質含量較高,達到 20%~30%,因此在實際生產中被廣泛使用 。

(4)芽孢桿菌

芽抱桿菌芽孢生命力較強不易致死,在強酸、強堿、高氧、低氧環境下都可以正常的生存代謝。因此在飼喂時其可以以活菌形式進入到動物的消化系統,進而抑制腸道中可能存在的有害菌。另外由于期體積比一般病源菌分子要大很多,從而占據一定的空間優勢,能抑制有害微生物的的生命活動。

(5)放線菌(Actinomycetes)

放線菌常被用于蛋白飼料的生產。特別是一些高溫放線菌,可以較好的分解纖維素和木質素。除此之外,放線菌在生長代謝過程中還可以分泌出抗生素類等物質,從而抑制腸道中的有害病原菌,提高機體的免疫能力。一般,放線菌的菌體蛋白中營養物質較豐富。

  發酵工藝 

  發酵是指通過特定微生物的生長代謝對底物中的有機物進行分解和轉化的過程。發酵方式主要包括固態發酵和液態發酵兩種。固態發酵,即以氣相為連續相的一種生物反應過程,主要是在在具有一定濕度的水不溶性固體基質中,利用微生物進行發酵的工藝體系;液態發酵則是以液相為連續相的生物反應過程。固態發酵日益受到重視,因為其具有能耗低、產率高、周期短等優點。

固態發酵的培養基來源比較廣泛常見,如工農業生產中所產生的下腳料等;這種生產過程能耗低、投資少、技術較易掌握;在發酵的過程中,亦無三廢產生,對環境造成的污染很小;另外發酵過程一般不需要嚴格的無菌環境。

  因此固態發酵是緩解能源危機、防治環境等的一種有效途徑,是綠色生產的主要方式。但也要注意到,固態發酵也存在一些不足之處,比如不便于機械化操作,加大勞動強度,產品有限等。

  意義 

  餐廚垃圾含有較豐富的營養物質,可提供微生物生長需要的淀粉、纖維素、糖類等物質,用微生物對其進行發酵,一方面可以通過接種前的高溫滅菌殺滅那些有害病原菌,另一方面通過接種有益的微生物改善去組成成分,另外產生大量的單細胞菌體蛋白得到積累,另外也避免了餐廚垃圾對環境和人體所可能造成的威脅,從而實現餐廚廢物的無害化、資源化利用。


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