餐厨垃圾处置方式及其碳排放分析-第4页-undefined

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温度、pH、VFAs、C/N比和微量元素是厌氧消化产沼气技术运行需要优化的主要参数。通常，水解阶段是有机固体废弃物厌氧消化产沼气的限速阶段。油脂的水解速率比蛋白质和碳水化合物均慢，这将在一定程度上影响厌氧消化速率并造成残余油脂在系统内累积。我国餐厨垃圾含油率普遍较高，是厌氧消化的限制因子。此外，餐厨垃圾里往往混有塑料袋、餐巾纸、玻璃碎片等杂物，也极易影响厌氧消化系统稳定性运行及设备正常工作。所以，餐厨垃圾在厌氧消化之前必须进行一定的预处理，以最大程度上分离固体杂物。过度酸化也是餐厨垃圾厌氧消化运行时的常见现象，主要源于餐厨垃圾中高浓度易降解有机物。

餐厨垃圾的这些特性，使得其不同于其他有机底物厌氧消化;虽具有产气量大、反应周期短等优势，但存在单独厌氧消化运行稳定欠佳的问题。这就导致对许多有待解决的问题研究，如：油脂成分对厌氧消化的影响、抑制过度酸化现象等。

餐厨垃圾中的油脂经水解作用而形成甘油和长链脂肪酸(LCFAs),LCFAs经β氧化产生氢气和乙酸，最终被产甲烷菌转化为甲烷(CH)。理论上，油脂可比蛋白质与碳水化合物产生更多的CH，但是β氧44化速率非常缓慢，且LCFAs能抑制产乙酸菌、丙酸降解菌和乙酸型产甲烷菌的活性，特别是当LCFAs吸附至微生物的细胞壁或细胞膜上时，会大幅度改变细胞膜的流动性和渗透性，导致大量细菌细胞解体，致使厌氧消化系统运行失败。实验表明，餐厨垃圾与浮油单独厌氧消化时，浮油累积产气量比餐厨垃圾高29%;两者厌氧共消化时，往餐厨垃圾中添加适量油脂(5g˙L-1)后，油脂可生化降解性比其单独消化时提高7.8%(达91.3%);但当油脂添加量增至50g˙L-1时，油脂可生化降解性反而降低至10.8%。

因此，油脂蕴含高能量，且与餐厨垃圾适量共消化可达到协同降解效果,提高厌氧消化产气量。

针对餐厨垃圾水解阶段过度酸化和油脂会引起系统不稳定运行等问题,有学者进行实验添加微量元素(如钴)、两相厌氧消化等技术解决不稳定运行问题。

为了缓解LCFAs的抑制作用,也可以采取向厌氧消化系统内投加吸附剂、氯化钙及不连续进料的运行方式。然而，两相工艺投资成本较高、而微量元素的效果易受多菌种微生物特性及反应动力学的影响。相形之下,厌氧共消化技术有调节C/N比、稀释油脂含量和互补微量元素等优势,可系统解决餐厨垃圾水解阶段过度酸化和油脂引起的系统不稳定运行问题。餐厨垃圾与牛粪以不同混合比厌氧共消化与两者单独消化相比,可大幅度提高沼气产量(24%~47%)与产气速率,这得益于C/N比的优化和微量元素的互补。

共消化技术这些明显的优势,更可为市政有机固体废物可持续管理提供好的处置路径。在此方面,奥地利斯特拉斯和美国希博伊根污水处理厂的工程实践起到了很好的示范作用;这两个污水厂利用污水处理过程中产生的剩余污泥与外源餐厨垃圾/有机固体废物共消化已获得充足运行能量(CH4),已实现“碳中和”运行目标。

对餐厨垃圾厌氧消化的研究仍有不断深入的空间,针对高油脂与易降解高有机质成分特点,未来应在一些工艺参数(如,微量金属元素)影响稳定运行以及强化沼气产量等方面有所突破。同时,需要推广应用剩余污泥与餐厨垃圾共消化技术,对共消化带来的高产气量与产气速率的具体机制、反应过程优势微生物种群的变化深入研究,以优化共消化运行参数。

2.5

综合处置

综合处置方式是指根据餐厨垃圾成分,利用破碎、分拣、筛选、搅拌等机械过程以及后续生物处理技术(如厌氧消化)、填埋等方式对餐厨垃圾进行处置。这样,可回收原垃圾中的金属、玻璃等可循环利用物,并采用填埋等方式处理从原垃圾中分拣出的难以生化降解的有机固体垃圾,既减少了填埋负荷量、避免过多温室气体排放,又能实现资源化、能源化回收利用。

当前,我国餐厨垃圾分类回收体系并不完善,餐厨垃圾里混杂有金属、玻璃瓶、废餐具和纸巾等杂物。对未进行垃圾分类的地区,采用综合处置方式显然可提高餐厨垃圾资源化、能源化率。但这种末端分类的处理方式往往工艺繁杂、亦受机械处理环节影响,分拣的误差率较大,会丢失部分可生化降解有机质并影响后续生物处理效果。

归纳以上5种餐厨垃圾处置方式可知，填埋虽然简便，但会丧失有机能源,造成大量温室气体排放，并不适合高有机成分餐厨垃圾的处置。堆肥在一定程度上受餐厨垃圾质量的制约，工程应用范围并不宽泛。粉碎直排固然有餐厨垃圾源头减量、增加污水处理厂碳源等优势，但其在资源化及可持续性方面的缺陷亦十分明显。

厌氧消化产沼气技术理论与实践均较为成熟，是回收餐厨垃圾中有机能源的重要途径，特别是,将其与其他来源有机废弃物(如：市政剩余污泥)一同共消化不仅可提高污泥厌氧消化能量转化效率、增加甲烷产量,亦可节省单独处置餐厨垃圾的基础设施,已成为今后餐厨垃圾处置的首选途径。

最后,综合处置方式被视为末端处理工艺，流程繁琐，运行成本高，只对未实行垃圾分类地区有临时性处置意义。

原标题：餐厨垃圾处置方式及其碳排放分析

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