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4.3、厌氧消化
厌氧工艺是指利用垃圾生产沼气并将其转化为电能与燃气,对厌氧消化罐中产出的残渣进行二次发酵堆肥处理。相对于直接好氧堆肥来说,可减小占地面积,且肥料的数量少,产品多元化。餐厨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。厌氧发酵过程中无臭气逸出,发酵后不会产生二次污染,社会大众的接受程度较高。由于餐厨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:中温工艺与高温工艺(按照反应器内温度划分);单相工艺与两相工艺(按照厌氧降解阶段划分);序批次工艺与连续式工艺(按照进料方式划分)。
厌氧消化技术原理:
厌氧消化是无氧环境下有机质的自然降解过程。在此过程中微生物分解有机物,最后产生甲烷和二氧化碳。影响反应的环境因素主要有温度、pH值、厌氧条件、C/N、微量元素(如Ni、Co、Mo等)以及有毒物质的允许浓度等。
餐饮垃圾厌氧消化主体工艺流程见下图。餐饮垃圾处理系统主要包括以下几个部分:
Ø进料与预处理单元——固体分离及制浆;
Ø厌氧消化单元——浆液发酵;
Ø残渣脱水单元——固液分离;
Ø废油处理利用单元——油脂提取、制油;
Ø生物气利用单元——沼气利用;
Ø废气处理单元——臭气处理;
Ø渣液及废水处理单元——污水处理。
由于餐厨垃圾含水率高达80-90%,故餐厨垃圾的厌氧消化技术主要包括四部分:(1)预处理筛选;(2)厌氧消化;(3)废油处理;(4)废水处理。其中预处理筛选主要以固废筛选技术为主,但厌氧消化、废油处理及废水处理在整个工程处于核心,利用的是水处理技术,投资比例最大,也是技术最难的部分。
4.4、生物柴油
在目前已建及拟建的餐厨垃圾处理项目中,绝大部分项目均包含餐厨垃圾及餐饮废油两个部分,其中餐饮废油占建设规模的10-20%。目前,国内类似工程项目对餐饮废油的处置方式大致分为两种:
一是通过预处理制取毛油,最终交付下游有资质的企业进一步处置,其优势在于处理工艺简单,初期投资低,多用于中小城市小规模废弃油脂的处理,其缺点在于毛油仍存在流向餐桌的社会风险。
另一处置方式是餐饮废油通过预处理和各类化学处理制取生物柴油或其中间产品。由于餐饮废油经甲酯化反应后,无法再制取食用油,因此可有效的杜绝餐饮废油回流餐桌,但其缺点是毛油提炼装置需进行防爆管理,系统复杂。
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