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题,国内目前成功连续运行的厌氧消化处理工艺尚未见报道。
相比厌氧消化工艺,好氧发酵作为传统堆肥工艺的改进,通过引入强制通风来加快有机物的降解速率,大大缩短了整个发酵周期。由于好氧发酵具有设备简单、运行方便的特点,20世纪以前在欧洲发达国家农业相对发达的地区应用广泛,好氧发酵随之出现了COMPOST、DONA、TUNNEL、GORE等工艺。然而,由于该工艺具有对周边环境造成二次污染、处理周期长、占地面积大、肥料出路难等缺点,目前为广泛采用。
生化制蛋白工艺在韩国、我国台湾等地应用较多,其工艺具有占地面积小、处理时间短、资源化利用率高、产品市场销路好、附加值高登突出优势,特别适合小规模餐厨垃圾的集中处理。
餐厨垃圾处理主要工艺比较详见下表:
表4.2—2餐厨垃圾主要处理技术相比
项目 无害化程度 减量化程度 技术安全性 技术先进性 技术可靠性 环境影响 耗能 过程占地 前期投资 处理成本 最终主要产品 产品安全性 产品附加值 人员素质要求 国内运行案例 好氧发酵 较高 低 高 一般 较高 较大 较低 大 较大 较小 有机复合肥 较高 低 较高 少 生化制蛋白 高 高 高 高 高 较小 较高 小 小 较大 生物蛋白 较高 高 较低 较少 厌氧消化 较高 较高 较低 高 较低 一般 高 大 大 大 沼气 高 较高 高 少 21
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由上表分析可知,三种处理工艺均可将餐厨垃圾变废为宝,实现餐厨垃圾的资源化利用。
好氧发酵处理工艺具有技术安全性、可靠性高的优点,但其受到餐厨垃圾本身高含水率特性的影响,使其处理成本较高、减量化效果差,且有机肥料保质期相对较短,其处理规模往往易受到市场需求的制约;此外,由于餐厨垃圾含盐量高,长期施用农业将导致土壤板结,并加剧土壤的盐碱化。因此,本工程不推荐采用好氧发酵处理工艺。
厌氧消化技术作为目前发达国家主流的处理工艺,在处理高含水率和高含油率的餐厨垃圾方面具有突出的优势。然而,考虑到厌氧消化对工艺技术、运行管理、人员素质等方面要求较高,且其工艺本身对餐厨垃圾处理规模有一定的要求,不适合过小规模餐厨垃圾的处理。
相对其他处理工艺。生化制蛋白工艺具有占地面积小、处理时间短、资源化利用率高、产品市场销路好、附加值高等突出优势,特别适合小规模餐厨垃圾的集中处理。
综上所述,餐厨垃圾处理工艺的选择应结合其区域具体情况,在充分考虑经济、环境、技术先进可靠及资源化利用等因素,并结合比较各种处理工艺优缺点的基础上,采用适合自身特点的餐厨垃圾处理工艺。无论从处理工艺本身特点来看,还是从经济适合效益方面来看,相对其他处理工艺,生化制蛋白工艺是目前最为可行的处理工艺。因此,松江区餐厨垃圾资源化处理工程推荐采用生化制蛋白的处理工艺。
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第五章 餐厨垃圾资源化处理建设方案
5.1 处理厂选址
餐厨垃圾处理厂作为环境敏感点,其厂址选择应尽量选择人口密度低、土地利用价值低、施工方便,且市政配套设施完备的区域。而通常各地生活垃圾处理厂选址充分考虑生态和环境保护的要求,其土地价值低、卫生防护区域范围大。因此,将餐厨垃圾处理厂依托生活垃圾处理厂建设,可减少环境敏感点,依托现有生活垃圾配套道路、水电等市政配套设施,可大大降低前期投资,无论从经济还是从环境角度,都是最佳的选址方案。因此,本餐厨垃圾资源化处理工程选址松江区生活垃圾处理厂附近。
5.2主体工艺方案设计
5.2.1工艺设计参数
根据上海市松江区提供的餐厨垃圾日处理规模、生化发酵罐衔接以及终端产品的要求,参考当地的餐厨垃圾成份,结合国内外近十年生产供应餐厨垃圾处理成套设备经验、相关的运营业绩以及积累的技术数据,最终确定设计、施工、运营成本数据方案。
餐厨垃圾基本构成(参考): 1)物料含杂率:3-10%(5%) 2)物料含水率:80-90%(85%) 3)物料含固率:5-15%(12%) 4)物料含油脂:3-8%(5%)
注:()内数据为物料平衡计算所需基准,参考数据。 5.2.2处理工艺流程
本工程处理流程主要包括三大部分:前期预处理、中间生化发酵处理和后期干燥灭菌处理,具体工艺流程图如下:
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运输车驶入入 经冲洗后驶离 口封闭间冲洗 车间
冲洗后进入封运输车驶入出 闭接料槽倒料 口封闭间冲洗 在封闭筛选间 进行筛选
筛选 杂物分离 榨水
粉碎 油水分离处理
(热储料斗储料 余热能
废汽尾再NO 水汽 气利 用发酵机发酵 添加有益生物(热) 余 热能 尾再气利检测 )用 T 提升 储料斗储料 (热 余 热能 尾再干燥 气利 )用 振动筛选 杂物分离 称重装袋 成品
图5.2-1 处理工艺流程图
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5.2.3主体工艺设计
1、工艺设计 ⑴前期预处理:
本工程前期预处理系统由投放储存、人工分拣、磁选、预破碎以及输送系统、自动破碎分拣、均质搅拌、脱水、固液分离、以7m3 ~10m3/小时基准设计,根据届时物料成份情况可适当提高前期预处理单元小时处理量,根据工艺技术要求选择相应规模的设备,以单体生产线的能力承担日60吨处理的需要,运行时间以10~16小时工作量为准。布置30m3的投放存储箱,主要考虑餐厨垃圾车运输周转以及正常维护保养、应对突发性设备故障时餐厨垃圾临时存放的需要,并且也已考虑了增加处理规模的需要。
⑵中间生化发酵处理系统 1)发酵菌种选择
筛选和培养具有优良特性的菌种在生产微生物蛋白饲料工艺中起着关键作用,目前国内外采用的菌种多为芽孢杆菌、乳酸菌、酵母菌和丝状菌。经过多次筛选,我公司建议选用纳豆菌(Bacillus subtilis natto)作为发酵菌,系枯草杆菌之一亚种,其特征是:属细菌科、芽孢杆菌属, 是好氧的革兰氏阳性菌。纳豆作为功能保健性发酵食品,由于其中含有 100 种以上的酶类物质,如纳豆激酶、碱性蛋白酶、α-淀粉酶、弹性蛋白酶、植酸酶、γ-谷氨酰基转肽酶、α-多聚谷氨酶等,另外还含有多种维生素及未知营养因子。纳豆产生的大量水解酶可以分解餐厨垃圾中的复杂组分,杀灭或者抑制垃圾中的有害菌,降解大量毒素,改善物料外观和气味,提高蛋白粉产品安全性,减少消化不良的现象和抗营养因子的影响。发酵过程中纳豆菌能有效抑制对抗原料中的坏菌,对一些病原菌有抑制及致死效果,包含痢疾贺氏杆菌,危险的金黄色葡萄球菌及沙门氏菌都能有效抑制。
2)生化发酵控制
中间生化发酵处理系统主要由发酵罐构成,发酵过程为序批式进行。餐厨垃圾经过分拣、破碎、脱水、脱油后与辅料(米糠粕)按比例混合, 辅料加入量约20%~30%,调整物料水分60%;接种纳豆菌,高浓度纳豆菌接种比例1~2%;温度控制在45℃下进行发酵,发酵过程每1hr进行搅拌一次,每次搅拌10min;因泔水里含有较多油脂、脂肪类、纤维等不易分解物,所以发酵时间相对较长,
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