厨余垃圾处理——厌氧发酵工艺流程
厨余垃圾的处理
餐厨垃圾的处理包含有三方面内容：餐厨垃圾的收集运输；餐厨垃圾的无害化，资源化处理；处理后产物的利用。
1. 厨余垃圾的收运
目前国内已有部分城市颁布实施了餐厨废弃物管理条例，对餐厨垃圾的收运做出了具体的规定。餐厨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，主要负责宾馆、食堂及餐饮企业餐厨垃圾的收集和运输。
厨余垃圾产生后，由宾馆、食堂等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，再由环卫部门或政府指定的垃圾清运企业定时收运。收运流程为：宾馆、食堂、餐厅标准桶——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。
2. 厨余垃圾处理技术
目前厨余垃圾的处理技术主要包括有：
- 填埋
- 焚烧
- 好氧堆肥
- 饲料化处理
- 厌氧发酵
1）厨余垃圾的填埋
收运来的餐厨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，而且处理量巨大。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。
2）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，餐厨垃圾中的含水量通常在80%-90%间，过高的含水率使得餐厨垃圾的热值也很低，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。
3）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。
餐厨垃圾的饲料化处理是指餐厨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。
5）餐厨垃圾厌氧发酵处理
餐厨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。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。
厨余垃圾厌氧发酵处理工艺流程
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。以两相厌氧工艺为例，厨余垃圾厌氧发酵工艺流程主要包括：
- 厨余垃圾预处理
- 水解酸化
- 产沼气
- 沼液，沼渣，废油脂处理及再利用
1. 厨余垃圾预处理
餐厨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。由于在餐厨垃圾产生地如餐馆，饭店收集垃圾时会使用塑料包装袋，因此进料垃圾首先使用破碎机减小颗粒度大小和破袋。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10~20mm左右。收运来的餐厨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使用制浆分选机筛分杂质，分选后的有机质含量高达99%。
最后分选出来的杂质或者有机质可进行固液分离。通过固液分离可使得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。
2.水解酸化
经过预处理的餐厨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。
3．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 – 4.5 kg oTS/m3.d 。沼气产量可稳定保持在700 – 900 L/kg oTS 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。
4. 沼液，沼渣，废油脂处理及再利用
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。
餐厨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。
