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[摘 要]本文首先介绍了餐厨垃圾现有处理技术,然后探讨了好氧堆肥技术在餐厨垃圾处理方面的研究,提出了在处理餐厨垃圾方面存在的问题,本文是个人的一些看法,可供参考。
[关键词]餐厨垃圾;微生物处理;好氧堆肥;厌氧发酵;
中图分类号:X705 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)09-0143-01
一、前言
随着生物处理技术的不断完善,对持续改进餐厨垃圾处理的要求也越来越高,那么我们该如何控制好氧堆肥和厌氧发酵(产氢和产甲烷)技术在餐厨垃圾处理方面的应用,这是当下所要解决的一大难题。
二、餐厨垃圾现有处理技术
1、物理处理
破碎直排处理是欧美国家处理少量分散泔脚废物的主要方法,是在泔脚废物发生点对其直接进行破碎、粉碎处理,然后采用水力冲刷,将其排入城市市政下水管网,与城市污水合并进入城市污水处理厂进行集中处理。
2、高温好氧堆肥
高温好氧堆肥是处理餐厨垃圾的有效方法之一;餐厨垃圾有机物含量高,是微生物的良好营养物质,非常适用于作堆肥原料;同时,餐厨垃圾中惰性废物(如废塑料等)含量较少,利于堆肥产品的农用;餐厨垃圾采用好氧堆肥方式处理时,应对餐厨垃圾进行水分调节、盐分调节、脱油、碳氮比调节等处理,物料粒径应控制在50mm以内,含水率宜为45%-65%,碳氮比宜为20-30:1;餐厨垃圾好氧堆肥设施应配置完善的通风除臭系统;餐厨垃圾堆肥过程中产生的残余物应进行妥善处理。
3、厌氧发酵
适合厌氧发酵;反应过程不受供氧的限制,降低机械能耗,同时能产生甲烷气体;目前有些城市正在筹建餐厨垃圾的厌氧处理工程。厌氧消化前餐厨垃圾破碎粒度应小于10mm,并应混合均匀;湿式工艺的消化物料固含率宜为8%-18%,物料消化停留时间不宜低于15天;干式工艺的消化物固含率宜为18%-30%,物料消化停留时间不宜低于20天;可采用中温厌氧消化或高温厌氧消化,中温温度以35-38℃为宜,高温温度以50℃-55℃为宜;厌氧消化系统应能对物料温度进行控制,物料温度上下波动不宜大于1℃。
4、饲料化处理
餐厨垃圾饲料化处理必须设置病原菌杀灭工艺,有效杀灭病原菌;对于含有动物蛋白成分的餐厨垃圾,不得生产反刍动物饲料;用于处理餐厨垃圾的微生物菌应是国家相关部门列表允许使用的菌种,确保菌种的有效性和安全性;采用加热工艺去除餐厨垃圾水分时,加热温度应得到有效控制,避免产生燋化和生成有毒物质。
5、餐厨垃圾处理原理
餐厨垃圾处理机近年来发展很快;根据出料时间和出料量分为“消灭型”和“堆肥型”;消灭型重在垃圾的减量,适合于居住小区的有机垃圾就地消纳,减少收集运输过程中的环境污染问题;其原理是将催化剂掺进垃圾中,搅拌使分解垃圾的细菌活性化,垃圾被分解成水和二氧化碳;堆肥型处理机是一种添加了高效菌种并控制堆肥条件的动态快速有机垃圾堆肥器。
三、好氧堆肥技术在餐厨垃圾处理方面的研究
1、好氧堆肥的原理及工艺系统
好氧堆肥是在有氧条件下,利用好氧微生物的新陈代谢活动将堆体中的有机质转化为易于被动植物利用的饲料或肥料。好氧堆肥堆体温度较高,一般在50-60℃,也称为高温好氧堆肥。堆肥过程一般分为2个阶段,第1阶段是高速堆肥阶段,第2阶段是熟化阶段,通常在堆肥过程中需投加添加剂,以提高堆肥底物的可生物降解性和增加堆体通风性能。好氧堆肥技术降解有机质速度快、堆料分解彻底,同时能有效杀灭病原微生物,是处理高有机质固体废物的一种有效手段。
好氧堆肥的工艺系统主要有条垛式、强制通风静态垛式和反应器系统(也称发酵仓)3类。反应器式系统是一种环境可控的堆肥方式,通过对物料封闭的容器控制通风和水分条件,使物料进行生物降解和转化。其不同于前2种系统的最大特点在于相对于外部环境的独立性,因此在实验中反应器系统得到了广泛的研究与应用,常用的反应器堆肥系统有固定床式、包裹仓式、旋转仓式和搅动仓式等。
2、好氧堆肥的影响因素及研究进展
好氧堆肥技术广泛应用于城市生活垃圾、污泥和家禽粪便等高有机质固体废物的处理。餐厨垃圾的有机物含量高,营养元素丰富,C/N适中,非常适用于作堆肥原料。目前餐厨垃圾好氧堆肥的研究主要集中在堆肥微生物的选择和控制、堆肥反应器的改进、工艺条件控制优化等方面。
微生物种类和活性是影响堆肥熟化时间和堆肥质量最重要的因素。好氧微生物吸收利用有机物的能力取决于它们产生的可以分解底物酶的活性,堆肥底物越复杂,所需要的酶系统就越多且越综合。好氧堆肥中有机底物的降解主要是以细菌、放线菌和真菌等为主的微生物共同作用的结果,在堆肥过程的不同阶段存在不同的优势菌群,在常温期(<55℃)和高温期(>55℃)微生物群落结构差别较大。通常影响微生物活性的生态因子,如水分、底物C/N、氧含量、温度和pH等均影响好氧堆肥过程,因此在好氧堆肥过程中需合理控制这些生态因子,以使微生物对有机底质的分解处于最佳的水平。
3、影响餐厨垃圾好氧堆肥过程的工艺条件进行了大量的研究和优化
堆肥过程中CO2的形成和O2的利用率与温度成线性关系。韩涛等在讨论单一因素对餐厨垃圾堆肥进程影响的基础上,对餐厨垃圾好氧堆肥的工艺条件进行优化,通过实验得出的最佳堆肥条件为环境温度40℃、含水率50%、粒徑30mm、通风量4L/min。席北斗等研究了不同蓬松剂对餐厨垃圾堆肥过程中理化特性的影响,结果表明添加马粪和锯末可明显改善堆料孔隙率,吸收多余水分,同时加速氧和有机物的传输速率,改善好氧堆肥的微环境。杨延梅等研究了厨余和泔脚分别与木屑混合后好氧堆肥过程中微生物和氮素的变化情况,结果表明:与厨余堆肥相比,潜脚堆肥具有初始水溶性高、堆肥pH低、高温持续时间长、CO2释放率高、氮素损失低和肥料含氮量高等特点。
四、处理餐厨垃圾方面存在的问题
1、未建立有效分类收集机制,法律法规不健全
餐厨垃圾“三化”处理的一个重要前提是生活垃圾分类投放。中国在北京、上海和杭州等城市设置了餐厨垃圾分类收集试点,但目前仅有广州市出台了《广州市城市生活垃圾分类管理暂行规定》,明文要求将生活垃圾分为四类:可回收物、餐厨垃圾、有害垃圾和其他垃圾;大多数家庭餐厨垃圾仍与其他生活垃圾混合堆放或者直接排入下水道,缺乏合理的分类收集措施。
2、现有技术经济价值不高,处理难彻底
少数大中城市在餐厨垃圾资源化上先行一步,扶助生物技术企业,利用新兴的生物科技来处理餐厨垃圾。由于采用的核心处理技术的不同,我国餐厨垃圾处理形成了所谓的“四大模式”:“北京模式”多以厌氧消化(如北京董村生活垃圾综合处理厂的Biomax湿式厌氧消化工艺)技术为中心,“西宁模式”以饲料化技术为主,“上海模式”则采用动态好氧消化——此技术多用于污水处理,而“宁波模式”则生产菌体蛋白、饲料添加剂和工业油脂。可见,目前国内餐厨垃圾处理技术主要集中在厌氧消化、饲料加工、好氧堆肥及工业油脂化上,部分企业生产菌体蛋白。
五、结束语
从实践出发对当前餐厨垃圾处理中所遇到的问题以及措施等相关知识,进行了粗略的分析和研究。综上分析,微生物处理工作的主要任务是运用科学的方法,促进餐厨垃圾处理工作的开展。
参考文献
[1] 王向会,李广魏,孟虹等.国内外餐厨垃圾处理状况概述[J].环境卫生工程,2011.
[2] 任连海,田媛.城市典型固体废弃物资源化工程[M].北京:化学工业出版社,2012.
[3] 赵由才,牛冬杰,柴晓利等.固体废物处理与资源化[M].北京:化学工业出版社,2010.
[关键词]餐厨垃圾;微生物处理;好氧堆肥;厌氧发酵;
中图分类号:X705 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)09-0143-01
一、前言
随着生物处理技术的不断完善,对持续改进餐厨垃圾处理的要求也越来越高,那么我们该如何控制好氧堆肥和厌氧发酵(产氢和产甲烷)技术在餐厨垃圾处理方面的应用,这是当下所要解决的一大难题。
二、餐厨垃圾现有处理技术
1、物理处理
破碎直排处理是欧美国家处理少量分散泔脚废物的主要方法,是在泔脚废物发生点对其直接进行破碎、粉碎处理,然后采用水力冲刷,将其排入城市市政下水管网,与城市污水合并进入城市污水处理厂进行集中处理。
2、高温好氧堆肥
高温好氧堆肥是处理餐厨垃圾的有效方法之一;餐厨垃圾有机物含量高,是微生物的良好营养物质,非常适用于作堆肥原料;同时,餐厨垃圾中惰性废物(如废塑料等)含量较少,利于堆肥产品的农用;餐厨垃圾采用好氧堆肥方式处理时,应对餐厨垃圾进行水分调节、盐分调节、脱油、碳氮比调节等处理,物料粒径应控制在50mm以内,含水率宜为45%-65%,碳氮比宜为20-30:1;餐厨垃圾好氧堆肥设施应配置完善的通风除臭系统;餐厨垃圾堆肥过程中产生的残余物应进行妥善处理。
3、厌氧发酵
适合厌氧发酵;反应过程不受供氧的限制,降低机械能耗,同时能产生甲烷气体;目前有些城市正在筹建餐厨垃圾的厌氧处理工程。厌氧消化前餐厨垃圾破碎粒度应小于10mm,并应混合均匀;湿式工艺的消化物料固含率宜为8%-18%,物料消化停留时间不宜低于15天;干式工艺的消化物固含率宜为18%-30%,物料消化停留时间不宜低于20天;可采用中温厌氧消化或高温厌氧消化,中温温度以35-38℃为宜,高温温度以50℃-55℃为宜;厌氧消化系统应能对物料温度进行控制,物料温度上下波动不宜大于1℃。
4、饲料化处理
餐厨垃圾饲料化处理必须设置病原菌杀灭工艺,有效杀灭病原菌;对于含有动物蛋白成分的餐厨垃圾,不得生产反刍动物饲料;用于处理餐厨垃圾的微生物菌应是国家相关部门列表允许使用的菌种,确保菌种的有效性和安全性;采用加热工艺去除餐厨垃圾水分时,加热温度应得到有效控制,避免产生燋化和生成有毒物质。
5、餐厨垃圾处理原理
餐厨垃圾处理机近年来发展很快;根据出料时间和出料量分为“消灭型”和“堆肥型”;消灭型重在垃圾的减量,适合于居住小区的有机垃圾就地消纳,减少收集运输过程中的环境污染问题;其原理是将催化剂掺进垃圾中,搅拌使分解垃圾的细菌活性化,垃圾被分解成水和二氧化碳;堆肥型处理机是一种添加了高效菌种并控制堆肥条件的动态快速有机垃圾堆肥器。
三、好氧堆肥技术在餐厨垃圾处理方面的研究
1、好氧堆肥的原理及工艺系统
好氧堆肥是在有氧条件下,利用好氧微生物的新陈代谢活动将堆体中的有机质转化为易于被动植物利用的饲料或肥料。好氧堆肥堆体温度较高,一般在50-60℃,也称为高温好氧堆肥。堆肥过程一般分为2个阶段,第1阶段是高速堆肥阶段,第2阶段是熟化阶段,通常在堆肥过程中需投加添加剂,以提高堆肥底物的可生物降解性和增加堆体通风性能。好氧堆肥技术降解有机质速度快、堆料分解彻底,同时能有效杀灭病原微生物,是处理高有机质固体废物的一种有效手段。
好氧堆肥的工艺系统主要有条垛式、强制通风静态垛式和反应器系统(也称发酵仓)3类。反应器式系统是一种环境可控的堆肥方式,通过对物料封闭的容器控制通风和水分条件,使物料进行生物降解和转化。其不同于前2种系统的最大特点在于相对于外部环境的独立性,因此在实验中反应器系统得到了广泛的研究与应用,常用的反应器堆肥系统有固定床式、包裹仓式、旋转仓式和搅动仓式等。
2、好氧堆肥的影响因素及研究进展
好氧堆肥技术广泛应用于城市生活垃圾、污泥和家禽粪便等高有机质固体废物的处理。餐厨垃圾的有机物含量高,营养元素丰富,C/N适中,非常适用于作堆肥原料。目前餐厨垃圾好氧堆肥的研究主要集中在堆肥微生物的选择和控制、堆肥反应器的改进、工艺条件控制优化等方面。
微生物种类和活性是影响堆肥熟化时间和堆肥质量最重要的因素。好氧微生物吸收利用有机物的能力取决于它们产生的可以分解底物酶的活性,堆肥底物越复杂,所需要的酶系统就越多且越综合。好氧堆肥中有机底物的降解主要是以细菌、放线菌和真菌等为主的微生物共同作用的结果,在堆肥过程的不同阶段存在不同的优势菌群,在常温期(<55℃)和高温期(>55℃)微生物群落结构差别较大。通常影响微生物活性的生态因子,如水分、底物C/N、氧含量、温度和pH等均影响好氧堆肥过程,因此在好氧堆肥过程中需合理控制这些生态因子,以使微生物对有机底质的分解处于最佳的水平。
3、影响餐厨垃圾好氧堆肥过程的工艺条件进行了大量的研究和优化
堆肥过程中CO2的形成和O2的利用率与温度成线性关系。韩涛等在讨论单一因素对餐厨垃圾堆肥进程影响的基础上,对餐厨垃圾好氧堆肥的工艺条件进行优化,通过实验得出的最佳堆肥条件为环境温度40℃、含水率50%、粒徑30mm、通风量4L/min。席北斗等研究了不同蓬松剂对餐厨垃圾堆肥过程中理化特性的影响,结果表明添加马粪和锯末可明显改善堆料孔隙率,吸收多余水分,同时加速氧和有机物的传输速率,改善好氧堆肥的微环境。杨延梅等研究了厨余和泔脚分别与木屑混合后好氧堆肥过程中微生物和氮素的变化情况,结果表明:与厨余堆肥相比,潜脚堆肥具有初始水溶性高、堆肥pH低、高温持续时间长、CO2释放率高、氮素损失低和肥料含氮量高等特点。
四、处理餐厨垃圾方面存在的问题
1、未建立有效分类收集机制,法律法规不健全
餐厨垃圾“三化”处理的一个重要前提是生活垃圾分类投放。中国在北京、上海和杭州等城市设置了餐厨垃圾分类收集试点,但目前仅有广州市出台了《广州市城市生活垃圾分类管理暂行规定》,明文要求将生活垃圾分为四类:可回收物、餐厨垃圾、有害垃圾和其他垃圾;大多数家庭餐厨垃圾仍与其他生活垃圾混合堆放或者直接排入下水道,缺乏合理的分类收集措施。
2、现有技术经济价值不高,处理难彻底
少数大中城市在餐厨垃圾资源化上先行一步,扶助生物技术企业,利用新兴的生物科技来处理餐厨垃圾。由于采用的核心处理技术的不同,我国餐厨垃圾处理形成了所谓的“四大模式”:“北京模式”多以厌氧消化(如北京董村生活垃圾综合处理厂的Biomax湿式厌氧消化工艺)技术为中心,“西宁模式”以饲料化技术为主,“上海模式”则采用动态好氧消化——此技术多用于污水处理,而“宁波模式”则生产菌体蛋白、饲料添加剂和工业油脂。可见,目前国内餐厨垃圾处理技术主要集中在厌氧消化、饲料加工、好氧堆肥及工业油脂化上,部分企业生产菌体蛋白。
五、结束语
从实践出发对当前餐厨垃圾处理中所遇到的问题以及措施等相关知识,进行了粗略的分析和研究。综上分析,微生物处理工作的主要任务是运用科学的方法,促进餐厨垃圾处理工作的开展。
参考文献
[1] 王向会,李广魏,孟虹等.国内外餐厨垃圾处理状况概述[J].环境卫生工程,2011.
[2] 任连海,田媛.城市典型固体废弃物资源化工程[M].北京:化学工业出版社,2012.
[3] 赵由才,牛冬杰,柴晓利等.固体废物处理与资源化[M].北京:化学工业出版社,2010.