CN102303038A - 物理方法和微生物发酵方法结合的餐厨垃圾处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明目的是要提供一种效率高、能耗低的将减量和干燥的物理方法与微生物发酵方法结合的餐厨垃圾处理工艺。处理过程分为三部分：一，先对餐厨垃圾进行减量的物理处理，得到初级物料；二，对初级物料进行微生物高温发酵处理，得到熟化湿料；三，对熟化湿料进行干燥的物理处理，得到成品物料。本发明使餐厨垃圾达到减量化、无害化、资源化处理的目的。

Description

物理方法和微生物发酵方法结合的餐厨垃圾处理工艺

技术领域

本发明涉及一种餐厨垃圾处理方法，尤其是一种将减量和干燥的物理方法与微生物高温发酵方法结合的餐厨垃圾处理工艺。

背景技术

餐厨垃圾又称泔脚、厨房下脚料垃圾，是指饭店、宾馆、各类餐馆以及政府机关、企事业单位、学校等公共食堂，居民家庭、农贸市场、食品加工企业所产生的餐厨垃圾及食品废弃物，是城市生活垃圾中的有机垃圾部分。餐厨垃圾经堆放就会变质，不仅是腐臭味、废水、废油等污染环境，更是苍蝇、蚊子、蟑螂、老鼠等害虫的孳生地，餐厨垃圾已成为令人头痛的城市公害。

餐厨垃圾腐殖变质后，会产生大量的有害物质，包括对人体和动物有害的各种细菌。因此，餐厨垃圾也不能直接用来喂猪或作为其他动物的饲料。“在国家畜禽养殖管理办法”中规定：“禁止使用餐厨垃圾或者食品加工过程中产生的动物制品废弃物返饲喂畜禽”；上海市餐厨垃圾处理管理办法规定：禁止将厨余垃圾作为畜禽饲料。

餐厨垃圾的特点是：含水量高、有机物含量高，并且油脂含量等远高于其他有机垃圾，餐厨垃圾的高脂肪、高有机物的特性，使其有较高的回收利用价值，其中有机物主要成分是淀粉类、食物纤维类、动物脂肪类和蛋白质，这些都是制作有机肥料或饲料的丰富资源。因此，将餐厨垃圾科学地进行处理，制成高品位的有机肥料或高蛋白饲料，不仅解决了环境污染，切断有害物质向人体转移的生物链，同时，产出物又可作为农、畜业的宝贵生产资料，在解决环境污染的同时，发展了循环经济。

目前，对于餐厨垃圾的处理，一般采取四种方法：一种是将餐厨垃圾混入无机垃圾中作为城市生活垃圾送入填埋场进行填埋，由于餐厨垃圾极易腐烂、发酵，造成填埋场环境的恶臭，还污染了地下水，直接影响了人们的生活环境，近年来，不少城市已出台有关政策和法规，禁止采用这种处理方法。第二种是焚烧发电处理，由于焚烧发电的成本很高，焚烧过程中易产生有害气体污染环境，焚烧后的残余物还要进行填埋，该处理方法的实用性很差。第三种是将餐厨垃圾经烘干处理后作为饲料喂猪或其他动物，也有的不经烘干，用蒸汽高温蒸煮后，将湿料作为饲料喂猪，这是一种物理处理方法，它可以大规模的连续生产，然而，这种处理方法从本质上没有改变餐厨垃圾的物理性能，没有切断物质的分子链，和用泔脚喂猪没有本质上的区别，而且，处理后的物料堆放期很短，很容易再腐败变质。第四种方法是微生物处理，其中，一类是采用低温(处理温度低于60C°)的微生物处理方法，也称厌氧发酵，在餐厨垃圾中加入低温菌和辅料，用堆置的方式，让其自然发酵，产出物作为有机肥料，这种方法处理成本低，但是，在处理过程中不可避免地会产生臭味、臭水等二次污染，处理时间很长，处理一次一般需20天以上。另一类是采用高温(处理温度60-80C°)的微生物处理方法，在发酵的同时，不断加热，直至将物料烘干。由于其将微生物发酵同物理烘干在同一容器里完成，容器的通风量只满足微生物发酵需要，容器里的少量空气流动性差，加热温度又受微生物菌发酵温度的限制，造成水分子不易扩散，延长了干燥时间，增加了能耗，增加了运转成本，一般处理一次均需12-24小时以上。而且，由于物料未经粉碎、脱水，容积很大，受设备容积和受热面积的限制，无法增加处理量和缩短处理时间，该方法适合单台日处理量较小的场合，目前单台单次最大处理量仅为3吨左右。该处理方法只能是间隙式生产，无法连续化生产。对于每天需要处理的大量餐厨垃圾(一般大中型城市每天均产生数百吨至数千吨)，处理量小，运转成本高，且只能间歇生产的方法实用性差，同时，也无法满足餐厨垃圾处理市场的需求。

发明内容

本发明的目的是要提供一种效率高、处理时间短，能耗低、处理量大、小均适宜，就地处理和集中处理均适合，且避免产生二次污染的将减量和干燥的物理方法与微生物发酵方法结合的餐厨垃圾处理工艺。

本发明的特征是处理过程分为三部分：一，先对餐厨垃圾进行减量的物理处理，得到初级物料；二，对初级物料进行微生物高温发酵处理，得到熟化湿料；三，对熟化湿料进行干燥的物理处理，得到成品物料。

本发明的处理方法结合了减量和干燥的物理方法与微生物高温发酵方法，使餐厨垃圾达到减量化、无害化、资源化处理的目的。

其处理的步骤如下：

减量的物理方法处理阶段

a，对餐厨垃圾进行分拣和滤水。采用人工或机械的方法分拣出塑料和金属等无机物；滤出来的水包括污水和油，经过油水分离机后得到的油炼制成生物柴油，污水进入污水处理池，污水处理后的有机余渣送进第d步；

b，将上步处理后的餐厨垃圾送进粉碎机中进行粉碎；

c，用脱水设备进行脱水；至此，餐厨垃圾含水率已从初始状态的80-85％降至60-65％或更低，体积缩小了70％以上，达到了减量化。脱水后的液体进入第a步的油水分离机，减量后的初级物料进入下一步；

微生物发酵方法处理阶段

d，减量后的初级物料送进的具有加热、搅拌功能带有通风口的容器里，进行微生物高温发酵处理。

加入放线菌、芽胞杆菌、酵母菌等微生物菌剂和糠粉、豆粕等调促剂(调节含水率、促进发酵)，加热至70C°-110C°、通风、搅拌至完成发酵得到熟化湿料。

此时的餐厨垃圾已被分解成果糖、葡萄糖、氨基酸等低分子物质，物料的分子链被切断。由于是高温发酵，物料中的有害细菌均被杀灭，达到了无害化处理的目的。

根据即时使用需要，可以对熟化湿料不进行干燥处理，将其直接作为生物饲料，用于对禽畜的饲喂，达到资源利用。

干燥的物理方法处理阶段

e，通过干燥设备对熟化后的湿料进行烘干，该烘燥设备的热能可以是利用高温生物处理后的烟气余热，通过热交换器加热干净空气，被加热的高温空气通过鼓风机，对物料进行干燥处理；热能也可以是通过燃烧器用天然气、生物柴油等燃料直接加热方式，或再运用红外技术、远红外技术对物料进行干燥处理，其产生的余热用于另一台烘燥设备，或作他用。也可以采用通风晾干或利用阳光照射的方法使湿料干燥，得到成品物料，达到资源利用。干燥后的成品物料保质期长，存放、使用、运输方便。

f，放入添加剂配制成生物饲料或有机肥料。

现对以上处理步骤进行详细说明：

餐厨垃圾由专用运输车运送至储存槽内，通过输送设备将其输送至网状履带传送机，网状履带传送机在传送餐厨垃圾至粉碎机的过程中，将物料外部所含的水分通过网状履带滤掉，同时，采用人工或机械的方法将混入的塑料制品、金属物品等无机垃圾清除掉。滤下的含油污水通过管道进入油水分离机，分离后的食物污油通过管道进入生物柴油炼制槽，进行生物柴油的炼制。油水分离机分离后的不含废油的污水，经管道流入污水处理池，通过物化处理或生物处理，达到中水利用标准，在生产、生活中全部利用，达到节能、节水和无排放的节能环保良好效果。污水处理后留下的余渣仍是有机垃圾，取出后直接送生物处理设备，进行微生物发酵处理。

经分拣、滤水后的物料进入粉碎机，通过机械粉碎机进行粉碎，物料被粉碎后，物料所含的水分也被分离出来，含水的、被粉碎的物料被自动送入脱水设备进行脱水，脱水后的含油污水经管道并入分捡、滤水工序后的含油污水管道，进入油水分离机进行油水分离和后续工序。被粉碎和脱水后的物料(餐厨垃圾)此时含水率已从原始状的80-85％降至60-65％或更低，体积缩小了70％以上，达到了减量化，使原来只能处理3吨的设备，实际能处理10吨以上的餐厨垃圾，效率提高了3倍以上，能耗降低更大。

将减量后的物料通过输送设备，将其送至单台或多台高温生物处理设备，处理设备的数量设置是根据每台设备每次完善发酵所需时间和单位时间物料减量处理的产量进行平衡。

根据供热管道走向，高温生物处理设备可以单台或数台并联布置也可以数台串联布置成为一组，再按供热管道走向进行数组的并联布置。以满足单机生产或规模化、连续生产的需要。

当减量后的物料输送至满足单台设备处理量时，该台设备即可加入放线菌、芽胞杆菌、酵母菌等生物菌剂和糠粉、豆粕等调促剂(调节含水率、促进发酵)，加热至70C°-110C°、通风、搅拌至完成发酵和熟化。此时的餐厨垃圾已被分解成果糖、葡萄糖、氨基酸等低分子物质，物料的分子链被切断。在高温发酵过程中将物料中的有害细菌杀灭，达到无害化处理。

对于单台设备日处理量较小的，可以直接烘干后成为成品。根据使用需要，也可以不进行干燥处理，将熟化湿料直接作为成品，进行资源利用。对于规模化、连续生产的，采用物料完成发酵和熟化后将湿料进入干燥工艺处理。

高温生物处理设备一般采取处理槽外壁加热方法，其热源可以是蒸汽、烟气、高温废气、高温空气，或高温水，通过供热管道向设备外壁的加热夹层输送热源，也可以在加热夹层内通过燃烧器，采用燃气或燃油直接加热的方法，提供发酵所需的热能。其排放的余热或烟气，可以以串联方式为另一台处理设备提供热能或作他用，也可以通过热交换器加热新鲜的空气，送入烘燥设备，作为物料烘干的热源，以此节能减排。通过高温生物处理设备后的余热作为另一台处理设备的热源，另一台设备处理后产生的余热再用于烘干工艺，或将高温生物处理后的余热直接用于烘燥设备，应根据烘燥物料的工艺要求及所需的热能量，通过热平衡计算来决定。其目的是要最大限度地节能减排。

对于规模化连续生产的微生物高温发酵处理工艺，生物处理设备的主要作用是通过微生物高温发酵工艺，将餐厨垃圾分解成低分子物质，使物料完成发酵和熟化工序，不在同一设备里进行物料干燥的工艺，在微生物高温发酵过程中提供的热量和空气只是保证高温好氧菌的完善发酵和熟化。这样就使微生物发酵处理的能耗降到最低，同时，缩短了处理时间，使之可在5小时之内完成发酵和熟化，在节能减排的同时，提高了***的处理效率。

经微生物高温发酵处理后的产出物含水率可降至50％以下，除了处理量小的设备在微生物发酵工艺中直接烘干或根据使用需要，不进行干燥，将湿料直接作为成品外，规模化、连续生产时，将湿料通过输送设备送至烘燥设备，该烘燥设备的热能可以是利用高温生物处理后的烟气余热，通过热交换器加热新鲜空气，被加热的高温空气通过鼓风机，对物料进行干燥处理；热能也可以是通过燃烧器用天然气、生物柴油等直接加热方式，或再运用红外技术、远红外技术等提高烘燥效率的方法对物料进行干燥处理，其产生的余热可作为另一台干燥设备的热源，也可作他用。

对于餐厨垃圾日处理量较小的，还可以不经烘干设备，利用通风晾干或阳光照射的方法使湿料干燥，得到成品物料。

通过干燥工艺后的成品物料保质期长，存放、使用、运输方便，提高资源利用率。

产出物作为配置有机肥料的，其含水率应小于等于30％，作为配置饲料的，其含水率应小于等于10％，利用烘燥设备烘干的，可通过调节烘燥设备的运行速度和供风温度、风量等确保流水线的正常运转和产出物的含水率符合质量要求。对于不经烘燥设备，利用通风晾干或阳光照射的方法使湿料干燥的，通过直接检测，使物料的含水率符合质量要求。

这是一种效率高、处理时间短，能耗低、处理量大、小均适宜，就地处理和集中处理均适合，且避免产生二次污染的实用的餐厨垃圾减量化、无害化、资源化处理工艺。

综上所述，本发明通过将减量和干燥的物理方法与微生物高温发酵方法相结合组成一个餐厨垃圾处理***。

对于单台设备日处理量较小的，可以直接烘干后成为产出物。根据即时使用需要，也可以不进行干燥，将湿料直接作为成品。

对于规模化、连续生产的微生物高温发酵处理工艺，将其中的干燥工艺分离出来，划归物理方法***，在微生物完成发酵和熟化处理后，另外进行干燥处理，形成一种效率高，能耗低，处理时间短，处理量大、小均适宜，就地处理和集中处理均适合的规模化、连续生产，且避免产生二次污染的减量和干燥的物理方法与微生物高温发酵方法结合的餐厨垃圾处理工艺。

附图说明

图1是本发明处理方法的流程方框图；

具体实施方式

下面结合附图和典型实施例对本发明作进一步说明。

在图1中，

减量的物理方法处理阶段

a，对餐厨垃圾进行分拣和滤水。采用人工或机械的方法分拣出塑料和金属等无机物；滤出来的水包括污水和油，经过油水分离机后得到的油炼制成生物柴油，污水进入污水处理池，污水处理后的有机余渣送进第d步；

b，将上步处理后的餐厨垃圾送进粉碎机中进行粉碎；

c，用脱水设备进行脱水；至此，餐厨垃圾含水率已从初始状态的80-85％降至60-65％或更低，体积缩小了70％以上，达到了减量化。脱水后的液体进入第a步的油水分离机，减量后的初级物料进入下一步；

微生物发酵方法处理阶段

d，减量后的初级物料送进带有通风口的具有加热、搅拌功能的容器里，进行微生物高温发酵处理。

加入放线菌、芽胞杆菌、酵母菌等微生物菌剂和糠粉、豆粕等调促剂(调节含水率、促进发酵)，加热至70C°-110C°、通风、搅拌至完成发酵得到熟化湿料。此时，餐厨垃圾已被分解成果糖、葡萄糖、氨基酸等低分子物质，物料的分子链被切断。由于是高温发酵，物料中的有害细菌均被杀灭，达到了无害化处理。

此时物料的含水率已降至50％以下，对于单台设备日处理量较小的，熟化湿料可以在设备内被继续加热至干燥，成为成品物料。根据即时使用需要，也可以不进行干燥，将湿料直接作为成品进行资源利用。对于规模化、连续生产的，采用物料完成发酵和熟化后进入下一步。

干燥的物理方法处理阶段

e，通过烘燥设备对熟化后的湿料进行烘干，该烘燥设备的热能可以是利用高温生物处理后的烟气余热，通过热交换器加热干净空气，被加热的高温空气通过鼓风机，对物料进行干燥处理；热能也可以是通过燃烧器用天然气、生物柴油等燃料直接加热方式，或再运用红外技术、远红外技术对物料进行干燥处理，其产生的余热可作为另一台干燥设备的热源，也可作他用。

也可以采用通风晾干或利用阳光照射的方法使湿料干燥，得到成品物料。

通过干燥工艺后的成品物料保质期长，存放、使用、运输方便，资源利用率高。

f，放入添加剂配制成生物饲料或有机肥料。

Claims (8)

1.物理方法与微生物发酵方法结合的餐厨垃圾处理工艺，其特征在于所述的处理工艺为物理方法与微生物发酵方法结合：第一步先对餐厨垃圾进行滤水、粉碎、脱水的减量化物理处理，得到初级物料；第二步对减量后的初级物料进行微生物高温发酵处理，得到熟化湿料。

2.如权利要求1所述的处理工艺，其特征在于得到熟化湿料后，通过干燥的物理方法处理，得到成品物料。

3.如权利要求2所述的处理工艺，其步骤如下：

a，对餐厨垃圾进行分拣和滤水。人工分拣出塑料和金属等无机物；滤出来的水包括污水和油，经过油水分离机后得到的油炼制成生物柴油，污水进入污水处理池，污水处理后的有机余渣送进第d步；

b，将经过分拣和滤水的餐厨垃圾送进粉碎机中进行粉碎；

c，用脱水设备进行脱水；脱水后的液体进入第a步的油水分离机，其余的初级物料进入下一步；

d，初级物料送进高温生物处理设备，该设备为具有加热、搅拌功能，带有通风口的容器，出风口通大气；加入放线菌、芽胞杆菌、酵母菌等生物菌剂和糠粉、豆粕等调促剂，加热至70C°-110C°、搅拌至完成发酵得到熟化湿料。

e，对熟化湿料进行干燥处理得到成品物料。

4.如权利要求2所述的处理工艺，所述的高温生物处理设备使用外壁加热方法，热源是蒸汽或烟气或高温废气或高温空气，或采用燃气或燃油直接加热方法提供热能。

5.如权利要求2所述的处理工艺，所述的干燥处理是采用烘燥设备，热源是高温生物处理后的余热，通过热交换器加热空气，被加热的高温空气通过鼓风机，对物料进行干燥处理。

6.如权利要求2所述的处理工艺，所述的干燥处理是采用烘燥设备，热源是油、气燃烧产生的热量，对物料进行干燥处理。

7.如权利要求2所述的处理工艺，所述的干燥处理是采用红外技术或远红外技术对熟化湿料进行干燥处理。

8.如权利要求2所述的处理工艺，所述的干燥处理是利用通风晾干或阳光照射的方法对熟化湿料进行干燥处理。