利用分离式两相厌氧工艺技术处理 餐厨垃圾
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利用分离式两相厌氧工艺技术处理 餐厨垃圾. 罗 娟 农业部规划设计研究院. 内容概要. 一、引言 二、 餐厨垃圾特性及处理方式选择 三、分离式固液两相厌氧消化工艺 四、 STP 技术的应用 五、相关科技成果. 一、引言. 餐厨垃圾 , 占生活垃圾总量的 30% ~ 40% ，具有含水率高、 有机物含量高 、油脂高、盐分含量高等特点。. 危害性 极易变质、腐烂，产生大量 毒素 及散发 恶臭 气体，污染水体和大气，含有各种细菌和病原菌，可能危害人体健康。 资源性 - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
利用分离式两相厌氧工艺技术处理餐厨垃圾
罗 娟 农业部规划设计研究院
一、引言
二、餐厨垃圾特性及处理方式选择
三、分离式固液两相厌氧消化工艺
四、 STP 技术的应用
五、相关科技成果
内容概要
一、引言
餐厨垃圾 , 占生活垃圾总量的 30%~40% ，具有含水率高、有机物含量高、油脂高、盐分含量高等特点。
危害性 极易变质、腐烂，产生大量毒素及散发恶臭气体，污染水体和大
气，含有各种细菌和病原菌，可能危害人体健康。 资源性 有机物含量及油脂含量高，含粗脂肪 12% 、含蛋白质 20% 以上、
含油脂 3% 以上，营养元素丰富，具有很大的回收利用价值。
资源化利用是彻底解决餐厨垃圾问题的最佳选择！
一、引言 目前我国城市餐厨废弃物年产生量超过 6000 万吨，全国日产餐厨垃圾超过 1000 吨的城市超过 17 座，其中北京市餐厨垃圾每天产生量达 1700t ，上海市餐厨垃圾每天产生量超过 1300t 。
国家及地方政府对餐厨垃圾的管理力度逐渐加大： 2010 年，国家发改委等四部委共同签发了《关于组织开展城市餐厨废
弃物 资源化利用和无害化处理试点工作的通知》，并于 2011 年初步确定了首轮国家重点支持的城市名单（ 33 个城市（区）） ；
2011年 3 月 23 日，国务院常务会议提出到 2015 年，全国城市生活垃圾无害化处理率达到 80% 以上， 50% 的设区城市初步实现餐厨垃圾分类收运处理。
2011年 4 月，国务院明确提出在 2015 年前，全国范围将有超过200 个城市均要建设餐厨垃圾的处理处置设施。
一、引言表 1.1 我国首批试点城市（区）餐厨垃圾日产量
序号 地区 日产生量（ t/d ） 序号 地区 日产生量（ t/d ）
1 北京市朝阳区 508.6 18 天津津南区 150
2 石家庄市 562.1 19 太原市 320-500
3 古鄂尔多斯 172.8 20 沈阳市 1000
4 白山市 213.6 21 哈尔滨市 500
5 上海闵行区 1300 22 苏州市 400
6 嘉兴市 430 23 合肥 400
7 三明市 285.2 24 南昌市 300
8 潍坊市 254.5 25 郑州市 630
9 武汉市 1165 26 衡阳市 333
10 南宁市 180 27 三亚市 150
11 成都市 4728 28 重庆市 1622
12 昆明市 677 29 贵阳市 202
13 青岛市 235 30 兰州市 247.32
14 银川市 145 31 西宁市 150
15 乌鲁木齐 300 32 宁波市 217
16 大连市 587.41 33 深圳市 2380
17 宝鸡市
二、餐厨垃圾特性及处理方式选择
表 2.1 餐厨废弃物物理成分组成
序号 物理成分 含量1 食物垃圾 92.09%
2 骨头 5.20%
3 纸张 0.80%
4 塑料 0.70%
5 木质 1.01%
6 金属 0.10%
7 织物 0.10%
8 合计 100%
注：本数据为北京市朝阳区餐厨垃圾物理成分组成。
2.1典型餐厨垃圾理化特性表 2.2 餐厨废弃物物典型理化特性
蛋白、脂类化合物含量高，含水率大，成分复杂
二、餐厨垃圾特性及处理方式选择
我国餐厨垃圾特点：含水率高、油脂和盐分含量高 ！
直排：以美国为代表，易造成排水管堵塞，增加污水处理系统负荷；
填埋：以中国为代表，渗滤液量大，增加处理难度；
焚烧：以日本为代表，需耗费大量能源，投资大、尾气受限制；
饲料化：进料纯度要求较高，存在一定安全隐患；
发酵：以德国为代表，实现资源化利用。
2.2 处理方式选择
发酵是理想的餐厨垃圾处理方式！
二、餐厨垃圾特性及处理方式选择 2.2 处理方式选择
厌氧消化技术在国外应用已相当广泛，主要包括澳大利亚、丹麦、德国等。欧洲固体垃圾厌氧处理的总量在 2000 年就已达到 100万 t/a ，占总处理量的25%。
国内已建的采用厌氧消化技术的垃圾处理厂，如北京市董村分类垃圾综合处理厂，日处理垃圾 650t ，其中日处理餐厨垃圾 200t ；上海普陀区生活垃圾处理厂日处理垃圾 800t，其中日处理餐厨垃圾 120t。
我国首批 33个餐厨废弃物处理试点城市（区）中，厌氧消化工艺占 66%。
湿发酵 处理效率高； 需添加水分调节浓度，投入产出比低； 沼液产量大，易形成二次污染；
干发酵 几乎无沼液产生； 传质困难，产气稳定性差； 处理效率低。
三、分离式固液两相厌氧消化工艺 常用的厌氧消化工艺有湿发酵和干发酵两种。
开发沼液量少、产气量高的干湿耦合厌氧工艺尤为迫切
技术原理 分离式固液两相厌氧消化工艺（ STP ），采用干发酵和湿发酵
相结合的方式，将物料固液分离，固体部分进行干发酵，液体部分通过湿发酵进行处理，干湿两相通过渗滤和回流匹配协调；根据不同发酵阶段微生物对周围环境的敏感程度差异，通过合理的单元设计、功能分区以及环境调控，提高其协同作用，达到高效厌氧消化的目标。
三、分离式固液两相厌氧消化工艺
三、分离式固液两相厌氧消化工艺 主要研究内容： 1 、原料特性研究
2 、固体产酸规律研究
3 、酸化液产气规律研究
4 、固液两相匹配协调技术
5 、固液两相工艺的集成与优化
3.1 原料特性研究
三、分离式固液两相厌氧消化工艺
物理特性——工艺适宜性；
化学特性——组分当量构成；
产能潜力——沼气、氢气、醇、酸；
能源化途径——生物、化学；
发酵稳定性——积累、中毒、混合。
3.2 固体产酸规律研究
三、分离式固液两相厌氧消化工艺
物料配比对酸化性能的影响
接种种类对酸化性能的影响
接种量对酸化性能的影响
含水率对酸化性能的影响
0
10
20
30
40
50
60
0 4 8 12 16 20
乙酸含量
(%)
时间(d)
活性污泥
SL=3 SL=6 SL=9 SL=12
0
10
20
30
40
50
60
0 4 8 12 16 20
丙酸含量
(%)
时间(d)
活性污泥
SL=3 SL=6 SL=9 SL=12
0
10
20
30
40
50
60
0 4 8 12 16 20
正丁酸含量
(%)
时间(d)
活性污泥
SL=3 SL=6 SL=9 SL=12
0
10
20
30
40
50
60
0 4 8 12 16 20
琥珀酸含量
(%)
时间(d)
活性污泥
SL=3 SL=6 SL=9 SL=12
3.3 酸化液产气规律研究
三、分离式固液两相厌氧消化工艺
单一酸产气规律
混合酸产气规律
单位浓度酸的产气量
0
2
4
6
8
10
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29
/ d时间
/ml
日产气量
甲
乙
丙
丁
单位浓度酸的累计产气量
0
10
20
30
40
50
60
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29
/ d时间
/ml
日产气量
甲
乙
丙
丁
6
6.5
7
7.5
8
0 10 20 30 40 50
pH
反应时间（d）
1--1 2--10
5
10
15
20
25
30
35
40
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
产气量（
L）
反应时间（d）
1# 2#
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 10 20 30 40 50
累计产气量
/L
反应时间/d
1# 2#
3.4 两相匹配协调技术研究
三、分离式固液两相厌氧消化工艺
1） 料液回流方式选择
2 ）不同产酸阶段酸化液对产气的影响
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
0 10 20 30 40 50 60
产气量
/mL
反应时间/d
1
2
3
4
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
0 10 20 30 40 50
产气量
/mL
反应时间/d
1-1
2-1
2-2
3-1
3-2
3-3
4-1
4-2
4-3
4-4
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
80000
90000
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50累计产气量
/ml
厌氧消化天数/d
L1
L2
L3
L4
三、 分离式固液两相厌氧消化工艺 3.5 固液两相工艺的集成与优化
三、分离式固液两相厌氧消化工艺
图 1 STP工艺流程图
餐厨垃圾处理技术新方向—— STP 技术
四、 STP技术的应用
收集系统 预处理系统 油脂提取系统 厌氧发酵系统 控氧静态堆肥系统
沼气高值利用系统
四、 STP技术的应用 餐厨垃圾处理系统构成
含水量大：易遗撒、渗漏，变质和腐蚀，臭！
生化性强：细菌、微生物滋生快，威胁安全卫生；
收集率低：目前基本是销售，收费处理收集量低。
采用预固液分离、粉渣做吸附剂、前蒸汽加热消毒、政策与网络管理
体系、其他物料做有效补充。
四、 STP技术的应用 4.1 收集系统
成分复杂：木屑、塑料、沙石等去除难，易损坏设备；
臭 气 大：原料堆放易污染大气；
致病菌多：初级分拣和处理易造成疾病传播。
固体粉碎后分拣，垃圾直接进密闭贮存设施，液体进料前分拣，
沼渣做吸附剂。
四、 STP技术的应用 4.2预处理系统
我国废油脂的利用途径主要有以下几种：
简单加工提纯，直接作为抵挡的皮革加脂剂等工业用油脂；
水解制取工业油酸、硬脂酸等；
化学催化法制取生物柴油（脂肪酸甲酯）。
四、 STP技术的应用 4.3 油脂提取系统
4.4 厌氧发酵系统—— STP 技术：
二、处理难点及对策
4.5 静态堆肥系统
二、处理难点及对策
锅炉供热；
发电；
输配管网（直供、天然气）；
车用燃料。
四、 STP技术的应用 4.6 沼气的高值利用
预粉碎、固液分离：避免存放臭气和渗滤液污染
预先蒸汽消毒：避免细菌变异、利用消毒为加热
车库式固体发酵 + 全混式液体发酵：液体发酵效率、固体发酵优势
静态堆肥：除臭、后腐熟自然脱水
沼气脱碳提纯：高附加值、低成本
在线监测：高效益、可控性、稳定性、持续性
4.7 工艺集成
四、 STP技术的应用
图 4.1 餐厨垃圾处理工艺技术路线
四、 STP技术的应用
工程实景图
STP 技术工程应用
四、 STP技术的应用
工程效果图
四、 STP技术的应用
技术难点与创新点 通过固相液相分离，液相料液回流喷淋方式和速度控制，达
到固相均匀接种、调质目标； 通过控制发酵阶段及两相匹配协调，提高了系统稳定性和产
气均衡性，解决固体发酵过程中条件控制难的问题； 通过厌氧消化工艺的优化和控制，提高固体厌氧发酵效率，减少沼液产量。
存在问题
混配渗透性好的辅料、一定的活性污泥
五、相关科技成果
专利 固液两相分离式厌氧消化装置：专利号 ZL201120001463.1 两相接种厌氧干发酵装置：专利号 ZL200820133034.3
论文 分离式两相厌氧发酵渗滤液回流对发酵过程影响，农业工程学报 挥发性有机酸对产沼气效果的模拟试验 . 农业工程学报
成果 固态物料分离式两相厌氧消化工艺技术，农业部 农科鉴字 2011
第 27 号
装置 桨叶浮动式搅拌机（测试报告编号： GHB2010HJ00067 ） 分离式两相厌氧消化设备（测试报告编号： GHB2011HJ00013
五、相关科技成果
