餐厨垃圾处理项目难点与重点问题分析.docx
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餐厨垃圾处理项目难点与重点问题分析
餐厨垃圾处理项目难点与重点问题分析
1、本项目概况及重难点分析
服务区域内有磨山社区、新磨山社区（共计8个小区、1512户）和市政设施维修管理处等34家公共机构，集中收集的餐厨/厨余垃圾成分复杂，不仅包括餐饮服务业、家庭和企事业单位食堂等产生的剩菜、剩饭还包括大量废旧餐具、破碎的器皿，厨房的下脚料等，是油、水、果皮、蔬菜、米面，鱼、肉、骨头以及废餐具、塑料、纸巾等多种物质的混合物。
糖类含量高，以蛋白质、淀粉和动物脂肪等为主，且盐分、油脂含量高，餐厨/厨余垃圾的特点可归纳为：
（1）、含水率高，可达80%-95%;
（2）、盐分含量高，部分地区含辣椒，醋酸高 ;
（3）、有机物含量高，蛋白质，纤维素，淀粉，脂肪等;
（4）、富含氮，磷，钾，钙及各种微量元素;
（5）、存在有病原菌，病原微生物 ;
（6）、易腐烂，变质，发臭，滋生蚊蝇;
本项目由于作业范围较广，作业面积大，覆盖范围广，住户零散，垃圾收运点分散。
原来垃圾收运模式为干湿混装，收运不定时，居民未养成定时定点投放习惯。
针对以上特殊情况，本项目合理安排路线，优化司机结构，科学调度，实现餐厨/厨余垃圾垃圾的分项收集，分类运输，做到日产日清。
同时加大运力，按照每个自然村配备一台湿垃圾车的标准，在主干道边合理设置集中点，每天定时定点收运。
配备3吨湿垃圾车一台，每天按照固定路线、固定时间沿路收运易腐垃圾转运至指定处理地点。
2、餐厨/厨余垃圾无害化处理的必要性
之前我国餐厨/厨余垃圾的主要用途是被城市周边的养殖户收集起来作为饲料直接使用，这种利用方式的问题在于：
餐厨/厨余垃圾中含有大量人畜共患传染病的病原微生物，不但容易引起动物感染病毒，还容易造成人体感染口蹄疫、肝炎等疾病。
猪食用后极易感染和诱发各种疾病，势必加大对病猪的用药剂量，从而会加大抗生素类药物的残留，通过猪肉进入人体，容易对人体健康造成危害。
餐厨/厨余垃圾已受到铝、汞、镉等重金属以及有机化合物、苯类化合物的污染，被猪食用后，有害物质蓄积在猪的脂肪、肌肉等组织里，人食用到一定程度后，就会导致肝脏、肾脏等系统免疫功能下降。
此外，餐厨/厨余垃圾作饲料可能会导致同源性污染。
所谓同源性污染是指动物食用其同类动物的肉，骨，血液等动物组织生产的动物源性饲料，产生的潜在的，不确定的传播疾病风险。
餐厨/厨余垃圾中恰恰含有动物组织，直接作为动物饲料的话，存在着潜在风险。
除直接作为饲料喂养动物使用外，餐厨/厨余垃圾中的油脂部份被不法分子提炼后重新作为食用油（地沟油）使用也对人类的健康产生威胁。
地沟油中含有黄曲霉素，苯等毒素杂质，长期食用会造成慢性疾病的发生，更严重时会致癌。
3、餐厨/厨余垃圾资源化处理的可行性
餐厨/厨余垃圾是动植物原料经过加工后产生的，其中富含有机物质，有机无中蕴含有大量的能量，如果餐厨/厨余垃圾只是被简单的填埋在垃圾填埋场中，这些能量就被白白的浪费掉了。
随着我国经济的快速发展及经济结构的调整，对能源，特别是绿色可再生能源的需求越来越迫切，高效合理地将蕴藏在垃圾中的能源重新利用起来，将会部分满足这种能源需求。
20世纪末技术人员把原本用于污水处理领域内的厌氧发酵产沼气技术移植到餐厨/厨余垃圾处理上来，经过不断的努力，如今利用厌氧发酵处理餐厨/厨余垃圾产沼气在技术上已经十分成熟，工艺也相当可靠。
该技术的原理是餐厨/厨余垃圾中的有机物在厌氧菌的作用下，在适宜的温度条件下，经过发酵降解产生沼气。
同时降解后产生的含水量较小的沼渣经过处理后作为有机肥料使用，沼液作为液体肥料使用，从而实现垃圾减量化资源化利用。
发酵后产生的沼气中含有55%-75%（体积浓度）的甲烷，可用于发电，供热等，能够缓解能源供应紧张的局面。
4、餐厨/厨余垃圾的处理
餐厨/厨余垃圾的处理包含有三方面内容：
餐厨/厨余垃圾的收集运输、餐厨/厨余垃圾的无害化，资源化处理、处理后产物的利用。
5、餐厨/厨余垃圾的收运
餐厨/厨余垃圾收运系统由垃圾收集装置、垃圾运输装置及其维修车间等设施组成，主要负责餐饮服务业、家庭和企事业单位食堂等餐厨/厨余垃圾的收集和运输。
餐厨/厨余垃圾产生后，由产生单位将其收入标准收集桶内，在环卫部门规定的时间内放置于指定的转运点，再由我司安排定时收运。
运输车辆采用密闭式运输车，车上设有挂桶机构，将垃圾标准桶提升至车厢顶部，再通过翻料机构将垃圾倒入车厢内，运输过程中车厢密闭。
垃圾被运至处理厂卸料平台之后，密封后盖打开，推料机构将餐厨/厨余垃圾推出，进入接料系统进行后续处理。
车上所有操作为液压自动控制，可分别在驾驶室和车旁操作。
收运流程为：
餐厨/厨余垃圾产生单位标准桶——收集点——运输车——处理厂计量——卸料平台卸料——车辆清洗——再次收运。
餐厨/厨余垃圾的收运清理过程须保证运输器具的密封性，清洁性，收运的及时性，以及收运单位的经济性。
6、餐厨/厨余垃圾处理方法
目前餐厨/厨余垃圾的处理方法主要包括有：
（1） 填埋;
（2） 焚烧 ;
（3） 好氧堆肥;
（4） 饲料化处理;
（5） 厌氧发酵;
7、餐厨/厨余垃圾的填埋
目前我国的餐厨/厨余垃圾大部分采用的仍然是直接填埋的处理方式。
收运来的餐厨/厨余垃圾与其他生活垃圾混杂在一起，直接进入填埋场进行填埋。
这种工艺的优点是方法简单，运行的费用低廉，而且处理量大。
缺点是占用大量土地资源，耗费大量的土地征用费用。
餐厨/厨余垃圾填埋后因其含水率高，有机物含量高等特点，会形成垃圾渗滤液，臭气等直接影响到地下水和大气等自然资源，形成二次污染，危害人类的健康。
另外，餐厨/厨余垃圾直接填埋也浪费掉了垃圾中蕴含的能量，使得资源没有得到有效利用。
在当前土地资源紧缺、人们对环境问题的关注度越来越高，餐厨/厨余垃圾产量日趋增高的前提下，填埋处理技术已无法满足我国餐厨/厨余垃圾处理的实际情况。
8、餐厨/厨余垃圾的焚烧
将垃圾中的可燃物燃烧后产生热量进行发电，从而达到垃圾资源化利用的一种垃圾处理工艺。
该工艺的优点是处理量大，垃圾的减量效果明显。
焚烧后产生的热量可以发电，实现垃圾资源化利用。
但是焚烧工艺对垃圾的热值较高的要求，餐厨/厨余垃圾中的含水量通常在80%-90%间，过高的含水率使得餐厨/厨余垃圾的热值也很低，如果使用焚烧技术进行处理，将会极大地增加处理成本。
同时由于不完全燃烧产生的气体固体产物排放后会危害人类的健康。
近年来我国垃圾焚烧项目在实施过程中引起的争议较大，人民群众对焚烧技术的信任程度与接受认可程度均不高。
9、餐厨/厨余垃圾的好氧堆肥
好氧堆肥技术是指有机物在有氧条件下，在好氧微生物（主要是菌类）的作用下，将高分子有机物降解成为无机物的过程。
好氧堆肥的技术比较成熟，在国外的应用比较广泛。
该工艺的优点是技术比较简单，好氧处理后的产物可作为农产品使用，实现了垃圾的再利用。
但是好氧堆肥技术主要应用于绿色植物垃圾（市政维护产生的树枝，树叶等）及秸秆等富含组织结构的垃圾处理，对于餐厨/厨余垃圾这样不含有组织结构的垃圾处理没有技术上的优势。
此外，好氧堆肥占地面积较大，处理周期加长，增大运行成本。
好氧过程在非密闭环境内进行，产生的臭气会形成二次污染，影响周围环境。
由于餐厨/厨余垃圾的含水量较大，在好氧堆肥技术上液体的处理也是技术上的难点。
10、餐厨/厨余垃圾的饲料化处理
餐厨/厨余垃圾的饲料化处理是指餐厨/厨余垃圾经过固液分离后，含固率较高的部份经过高温杀菌消毒烘干后，加入适当的菌类将有机物降解成为生物饲料的过程。
其他的液体垃圾部分经过厌氧发酵产沼气，含有的油脂经过油水分离后可制成工业原料或生物柴油。
饲料化处理的优点是机械化程度高，占地面积较小，垃圾的资源化利用程度高。
缺点是制得的有机饲料重新进入食物链，最终回到人体之中，其中的风险无法预测。
11、餐厨/厨余垃圾厌氧发酵处理
餐厨/厨余垃圾的厌氧发酵处理是指垃圾中的有机物质在厌氧菌的作用下，由高分子物质降解成为小分子物质，最终转化为沼气的过程。
餐厨/厨余垃圾经厌氧发酵降解后产生的沼气可通过热电联产发电机组中转化为电能和热能，电能可接入电网供生产生活实用，热能在供应垃圾处理设备自身使用后可补充市政供热设施部份热能需求，实现经济利益与社会效益共赢的局面。
发酵后产生的沼液经过脱氮，脱盐，脱硫处理后可作为液态有机肥料在农业灌溉园林种植等领域广泛使用。
沼渣经过好氧堆肥后也可作为肥料使用，从而实现垃圾的减量化，资源化处理。
厌氧发酵技术的优点是垃圾的减量化，资源化处理效果好，产生的沼气发电可作为新能源补充现有常规能源。
12、餐厨/厨余垃圾厌氧处理技术
由于餐厨/厨余垃圾的厌氧降解过程主要是在密闭的反应器（发酵罐）中进行的，因此反应器的运行参数会直接影响到厌氧发酵的过程。
按照反应器运行的技术参数，厌氧工艺可分为：
①、中温工艺与高温工艺（按照反应器内温度划分）
②、湿法工艺与干法工艺（按照垃圾中干物质含量划分）
③、单相工艺与两相工艺（按照厌氧降解阶段划分）
④、序批次工艺与连续式工艺（按照进料方式划分）
（1）、中温工艺与高温工艺
参与厌氧降解过程的菌类对温度的适应范围不同，不同的厌氧菌在不同的温度范围内放可达到最佳活性。
为使得厌氧菌能够达到最佳活性，反应器内的温度被控制在一定的范围内。
（2）、湿法工艺与干法工艺
根据进入反应器中的垃圾中干物质含量的高低，可将厌氧工艺划分为湿法工艺与干法工艺。
由于进料垃圾中的干物质含量高于40%时，厌氧降解会因为含水率过低而受到抑制，因此在工程上进料垃圾的干物质含量不超过40%.
采用湿法工艺时，如果进料的干物质含量大于15%，可使用清水或沼液处理过后的循环回流水进行稀释，在降低进料的干物质含量的同时，在使用循环水时也可起到初步接种的作用。
（3）、单相工艺与两相工艺
有机物厌氧降解的详细过程至今仍未被科学家们所破解，但是大体上厌氧降解的过程可划分为四个阶段，即水解阶段，酸化阶段，乙酸化阶段和产甲烷阶段。
从参与各阶段的厌氧菌的最适宜环境条件看，这四个阶段又可进一步简化为水解酸化阶段和产甲烷阶段。
表3.3给出了不同厌氧菌的特性比较。
（4）、序批次工艺与连续式工艺
序批次工艺是指垃圾周期性进入反应器内，并在反应器内停留至降解完全，之后将反应器内厌氧降解后产物清出的整个过程。
该工艺中还包括了反应器的清洁与消毒。
连续式工艺是指垃圾连续进入反应器内进行厌氧降解的过程，厌氧降解后产物连续的排出反应器，不需要对反应器清洁消毒。
13、餐厨/厨余垃圾厌氧发酵处理工艺流程
餐厨/厨余垃圾厌氧处理工艺主要是指通过成熟稳定的厌氧发酵技术，使收运来并且经过预处理的餐厨/厨余垃圾在厌氧菌的作用下，在一定的温度条件下，密闭容器中发酵后产生沼气并且沼气通过热点联产发动机发电和供热的过程。
发酵后产生的沼液和沼渣经过无害化，资源化处理后可作为肥料再次使用，从而实现垃圾的减量化再利用。
14、餐厨/厨余垃圾预处理
餐厨/厨余垃圾经过收运车辆的运输到达处理场地后，倾倒入进料池内。
由于在餐厨/厨余垃圾产生地收集垃圾时会使用塑料包装袋，因此进料垃圾首先进行破袋处理，破袋后的垃圾再进入预处理阶段，进行机械预处理。
收运来的餐厨/厨余垃圾中通常会含有一定量的干扰物质，如纸张，金属，骨头等。
这些物质在厌氧发酵过程中不能被降解，因此应在预处理阶段被分选出去。
纸张和金属类物质可循环利用，其他的物质进入填埋场进行卫生填埋。
分选后的餐厨/厨余垃圾中仍然含有颗粒较大的物质，如水果，蔬菜，肉块等。
颗粒较大的垃圾在输送管道内输送或在容器内搅拌时可能对设备的稳定运行产生影响，同时颗粒较大的物质比表面积较小，这样会使得垃圾颗粒在反应器内与厌氧菌的接触面积减小，降低厌氧发酵降解效果。
为增强处理过程中设备运行的稳定性以及提高厌氧发酵的效果，在进行分拣后，餐厨/厨余垃圾通常需再进行粉碎处理，粉碎后的垃圾颗粒根据不同工艺要求不同，通常情况下颗粒大小在10mm左右。
粉碎后的垃圾可进行固液分离。
餐厨/厨余垃圾在经过了分选、粉碎后仍然含有一些颗粒较小，但是在厌氧反应器中不能够被降解掉的固体物质，如细砂等。
这些固体物质进入反应器后通过内部搅拌，会磨损反应器和搅拌器，降低设备使用寿命。
长时间运行时，还会在反应器底部形成堆积，降低反应器的有效是使用体积。
通过固液分离可使得这部份固体物质从垃圾中分离出去，只剩下可降解物质进入反应器，从而提高厌氧发酵罐的工作效率，保证产气稳定，进而保证整个厌氧装置的高效稳定运行。
当餐厨/厨余垃圾的干物质含量（TS）高于反应器设计进料TS时，通常会在垃圾进入反应器前加入清水或循环回流水进行稀释，以降低TS。
此时可在预处理阶段设均浆工艺。
经过均浆后的垃圾物料再通过管道输送入反应器内。
（1）、水解酸化
经过预处理的餐厨/厨余垃圾进入水解酸化罐内进行水解酸化。
在此之前，可以设置热交换设备，使得垃圾在管道输送过程中实现升温，达到水解酸化所需温度，从而避免反应器内温度出现较大的起伏变化。
有机垃圾在反应器内经过水和水解酸化菌的作用下，由块状，大分子有机物，逐步转化成为小分子有机酸类，同时释放出二氧化碳，氢气，硫化氢等气体。
水解酸化阶段产生的有机酸主要是乙酸，丙酸，丁酸等。
由于水解酸化过程进行的很快，反应器内很快形成酸性环境，也就是说pH值在降低。
尽管水解酸化菌的耐酸性很好，当pH值过低时，菌类仍然会受到抑制，导致降解效果低下。
为解决这一问题，可向反应器内加入碱性物质进行中和，但碱性物质的加入会增加盐度，对厌氧发酵和沼液处理产生负面影响。
此外为解决pH值过低的问题，也可使用pH值较高（约8）的循环回流水进行中和。
回流水的使用可部分解决发酵后沼液处理问题，实现厌氧发酵厂内的物质循环利用。
同时使用回流水也可补充部分养料及稀有金属供给厌氧菌使用，避免菌类因营养缺乏引起的活性下降甚至死亡。
水解酸化阶段产生的气体中含有硫化氢，不能直接排放进入空气，经过脱硫处理后气体可直接排放或作其他用途。
水解酸化阶段的温度通常控制在25℃-35℃，并且不会随着产甲烷阶段的温度变化而改变。
维持反应器内温度可使用沼气热点联产后产生的热量实现。
（2）、产甲烷
产甲烷阶段也可称为产气阶段，这一阶段是厌氧发酵的核心阶段，厌氧发酵的主要产品都来自于这一阶段，因此，控制好这一阶段是控制好整个厌氧处理的关键。
水解酸化阶段的产物如有机酸类和溶解在液体中氢气，二氧化碳等通过管道运输进入产甲烷罐中，有机酸和气体在反应器内被进一步转化为甲烷气体和二氧化碳气体，由于硫化氢在水解酸化阶段已经释放出去，在产甲烷阶段的硫化氢产量很小，几乎可忽略不计。
由于进入产甲烷罐的物料为水解酸化后的有机酸，因此反应器的可以适应较高的有机负荷，同时缩短物料的停留时间。
根据国外现有经验表明，反应器的有机负荷通常在3-4.5kgoTS/m3.d。
沼气产量可稳定保持在700-900L/kgoTS 之间，沼气中甲烷浓度在60%-75%间。
影响厌氧发酵的因素有很多，如反应器内的温度，pH值，进料垃圾的碳氮比等，这些因素直接影响着厌氧降解的稳定性。
15、沼气利用
发酵后产生的沼气中含有甲烷，二氧化碳，硫化氢，其他气体等。
甲烷气具有可燃性，浓度通常可达到60%-75%，沼气通入热电联产发电机后可进行发电，剩余的热量可供垃圾处理设备自身使用。
根据国外已有项目经验，处理能力为200吨/天的垃圾厌氧处理厂每天的沼气产量可达到25000m3-30000m3，当沼气中的甲烷浓度为60%时，由此发出的电能约为60000kW.h/d-71000kW.h/d，按照2013年靖江市普通三口之家的年用电量计算，可满足月8000个家庭的年用电需求。
除了直接燃烧发电之外，厌氧发酵后产生的沼气还可以在经过脱碳净化后进入城市煤气生产企业，经过加压后进入管网，供给居民日常生活使用。
随着技术的不断进步，新能源汽车逐渐出现在市场之上。
欧洲国家，如瑞典，德国等已经出现了利用沼气作为燃料的新能源汽车。
如果能够普及加注站点，沼气也是十分优越的新能源汽车燃料。
16、沼液，沼渣的处理及利用
厌氧发酵后的剩余产物从发酵罐出来后仍然具有较高的含水率，并不能够直接填埋，而是需要先经过脱水处理。
发酵剩余物经过离心脱水后还会产生沼液及沼渣。
沼液和沼渣中富含有氮，磷，钾，微量元素等植物所需的营养物质，可被用来作为有机肥料使用。
关于沼液制肥料的处理在国外已有成熟的技术，并且经过实际应用，效果良好，使得经过处理后的沼液可以符合有关标准要求，直接作为液体肥料喷洒在农田里。
脱水后剩余的沼渣经过好氧堆肥后可作为成品肥料出售。
在进行好氧堆肥时通常要加入秸秆的物质降低含水率并且补充营养物质。
堆肥的时间大概在15-25天间，经过堆肥后的肥料即可作为肥料在市场上出售。
这种利用发酵后剩余物的方式在欧洲厌氧发酵应用广泛的国家已经得到验证，并获得成功。
依据我国农业现状，经过处理后制得的有机肥料有比较广泛的市场。
除此之外，沼液在经过脱盐，脱硫，脱氮，脱磷等处理后达标排放。
17、废油脂利用
我国有着悠久的饮食文化传统，各地美味佳肴数不胜数，菜肴中除了肉，蛋，蔬菜等食材外，还有烹制所加入的食用油。
也就是说，餐厨/厨余垃圾中除了含有大量的有机物外还存在油脂类废弃物，因此，在处理餐厨/厨余垃圾时应对废弃油脂采取相应的解决办法。
餐厨/厨余垃圾中的油脂是可以被厌氧发酵降解掉的，但脂肪的性质决定了其厌氧降解过程十分缓慢，并且及易在反应器内与其它物质形成黏度较大的悬浮物，影响设备的正常运行。
因此在厌氧发酵工艺中通常先去除餐厨/厨余垃圾中含有的大量油脂废弃物，剩余的含有较少量油脂的餐厨/厨余垃圾进入到发酵罐中进行降解。
餐厨/厨余垃圾中的油脂部分通常在预处理阶段通过油水分离的方式从垃圾中分离出去。
这些油脂可以同回收的“地沟油”及废食用油一起，经过化学方法或生物方法处理后转变为生物柴油或其他化工工业原料，可实现较好的经济效益。
通过油脂的分离处理利用，既实现了废弃资源的重新利用，产生较好的经济回报，又能够从源头上消除“地沟油”的生产，使得“地沟油”不再回到人们的餐桌上，保证食品安全，避免人们的身体健康受到危害。
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