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技术 | 浅析餐厨垃圾的厌氧消化预处理技术

作者:admin 发布日期: 2019-08-22 二维码分享
技术 | 浅析餐厨垃圾的厌氧消化预处理技术
导语:
餐厨垃圾处理设备厂家之随着我国居民生活质量的不断提升,餐厨垃圾的产生量也迅速增加。据报道,我国餐厨垃圾年生产量已经超过6000万吨,如何对餐厨垃圾进行科学的处理,成为解决环境问题的重要部分。近年来,国内主要城市在垃圾处理方面投资力度加大,在餐厨垃圾的无害化处理上,也取得了一定的进步。


一、我国餐厨垃圾的处理现状

餐厨垃圾已成为影响城市卫生和市民健康的重要环境问题。在我国,餐厨垃圾的传统处理方式包括填埋、焚烧、堆肥和用作饲料等。由于餐厨垃圾中富含大量有机物和营养元素,处理过程中可能会产生一系列的环境问题。

例如,填埋会导致如恶臭、有毒气体释放,地下水污染和土地浪费等;餐厨垃圾的高含水率会使焚烧的处理方式运行费用高,过程中也会产生有害的灰烬和温室气体;堆肥则需要较大面积的处理场地,并且会产生恶臭,餐厨垃圾的高油脂和盐分也会抑制微生物的生长,延长处理周期并降低堆肥产品的品质;另外,用作饲料也因更短的食物链而存在更高的疾病传播风险。

另一方面,餐厨垃圾的高含水量和可降解性使其能成为厌氧消化的底物,同时能生产大量沼气,并且反应罐体密闭,可有效避免恶臭气体散逸,减少二次污染。

对餐厨垃圾进行厌氧消化处理可以有效规避填埋和焚烧等传统方式带来的环境污染风险,是处理餐厨垃圾,实现减量化、资源化、无害化的有效途径之一。目前新建的餐厨垃圾处理厂基本采用厌氧消化工艺。

随着近年来我国垃圾分类制度的完善,可以预见的是,越来越多的餐厨垃圾将通过厌氧消化生产沼气的方式被利用起来,餐厨垃圾的厌氧消化技术也日益受到人们的重视。

总体来讲,我国餐厨垃圾具有含水高、杂质含量高、含油高的普遍特点,因此预处理工艺选择往往是餐厨垃圾厌氧消化成功的关键。
二、餐厨垃圾的厌氧消化预处理技术

1物理预处理方法

物理方法预处理主要通过减小底物的颗粒尺寸,增加底物可溶性,以及其与微生物的接触面积来加速水解反应。常用的物理预处理方法包含机械搅拌、超声波、加热、微波、冷冻等手段。

机械粉碎的方式主要是减小底物颗粒粒径,增加底物可溶性,为微生物反应提供更多可用原料,同时也增加了与微生物的接触面积,加速了消化反应。

超声波预处理使得水中局部压力下降并低于蒸发压力,导致小气泡或空化气泡的形成,气泡的内爆会在介质中释放并扩散强烈的振荡波,进而破坏细胞结构,释放胞内物质。

加热预处理主要是为了破坏细胞膜结构,以此来增强胞内物质的溶解制,达到加速水解步骤的目的。

微波处理通过增加水分子偶极动能,迅速将温度提升至沸点,虽然微波的能量不足以打开化学键,但一些氢键的结构可以被弱化甚至被破坏。微波是一种有前景的预处理方式,因其环保、节能的特点备受关注,这得益于其避免了传统加热预处理过程中的热量传递损失。

冷冻预处理通过在胞内形成冰结晶,进而损伤细胞膜,促进胞内物质的释放。相较于其他预处理方式,由于部分餐厨垃圾本身就采用冷冻方式保存,冷冻-解冻的预处理方式相对更节约能源。

2化学预处理方法

由相较物理预处理方法,包括酸、碱和臭氧氧化等在内的化学预处理方法,则更多地关注厌氧消化水解过程的生化反应,化学预处理可以加速纤维素和淀粉类物质的水解,进而加速下游的酶反应。

碱预处理中会促进固体颗粒的膨胀,这导致与微生物接触面积增加,SCOD(溶解性化学需氧量)含量也随之增加;酸预处理一般用于木质素含量较高的底物,因其不仅可降解木质素,还因为参与水解的微生物能够很快适应酸性环境。

臭氧氧化处理具有不增加反应器中的盐浓度,也不残留氧化剂的特点。臭氧能够通过直接和间接方式作用于有机底物,臭氧自由基通过破坏易消化的糖而降低甲烷产量,同时又依靠羧基离子降解,如脂类和蛋白质等大分子等。

3生物预处理方法

生物预处理既包括肽酶、碳水化合物水解酶和脂肪酶等传统预处理方式,也包括微生物降解加水洗的新方法,也有一些预处理是去除可能对厌氧消化造成抑制的物质,如长链脂肪酸。

采用微生物加过量水洗的方法,可以将餐厨垃圾中的碳全部转化成溶解状态、矿化状态或以小颗粒形式悬浮在液相中,易于微生物对有机物分解利用,因此能够大幅提高厌氧发酵效率。
结语:
餐厨垃圾的特点是含水率较高、容易腐烂、有机质含量较高、营养丰富,因其导致的环境问题以及自身蕴含的资源化、能源化的潜力引起了各国学者与企业的重视,如何处理餐厨垃圾成为了关键。

在利用厌氧发酵技术对餐厨垃圾进行处理过程中,一些物理、化学、生物和复合的预处理手段对餐厨垃圾进行预处理,可以达到减小餐厨垃圾颗粒粒径和增强可溶性的目的,进而促进餐厨垃圾的厌氧消化。

(参考资料:席江,梅自力等《预处理对餐厨垃圾厌氧消化的影响研究进展》;李奇蔚,《餐厨垃圾特性及处理技术研究》;图片源于网络)
来源:@沼气圈

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