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厨余垃圾的资源化技术

 欣然读物 2012-06-14

厨余垃圾的资源化技术

 

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摘要:介绍了厨余垃圾的来源与特征,讨论了厨余垃圾的资源化技术:主要包括堆肥、厌氧发酵、真空油炸、蚯蚓生物处理、乳酸发酵以及生物制氢等,其中家庭垃圾处理机和小容量垃圾系列处理机堆肥技术具有费用低和实现源头减量化等优点。生物制氢、厌氧发酵和燃料电池发电系统的开发研究,为废物变清洁能源开辟了新的途径。此外,利用厨余垃圾制取乳酸,进而合成生物降解性塑料(聚乳酸)的技术,可为治理困扰人类的“白色污染”作出贡献。
关键词:厨余垃圾;资源化;堆肥;生物降解塑料
近年来随着城市生活设施和居住条件的改善,以往城市垃圾以炉灰、煤渣等为主的情况发生了变化,厨余垃圾的发生量有越来越大的趋势。我国一些城市厨余垃圾占城市生活垃圾的比例为:北京37%,天津54%,上海59%,沈阳62%,深圳57%,广州57%,济南41%。近年来,北京厨余垃圾呈稳步上升趋势,每天的产生量达1600t以上;上海市每天厨余垃圾的产生量超过1300t。笔者在此对城市生活垃圾中含量较多的厨余垃圾资源化问题进行探讨。
1厨余垃圾的特征及其管理现状
厨余垃圾是居民在生活消费过程中形成的生活废物,居民区、饭店、各种企事业单位的食堂是其集中排放的场所。尽管厨余垃圾的组成、性质和产生量受社会经济条件、地区差异、居民生活习惯、饮食结构、季节变化的不同而有所差别,但具备如下总体特征:
(1)高含水率。厨余垃圾的含水率高(水的质量分数大于80%),这给其收集、运输和处理都带来很大的难度。垃圾渗滤水可通过地表径流和渗透作用,污染地表水和地下水,而且由于厨余垃圾单位质量的热值在2100kJ/kg左右,不能满足垃圾焚烧发电的热值要求。
(2)易腐烂。厨余垃圾中有机物含量高(约占干物质质量的95%以上),易腐败发臭,易滋生病菌,会造成疾病的传播。
(3)营养丰富。除了有机物含量高之外,厨余垃圾还富含氮、磷、钾、钙以及各种微量元素,具有营养元素齐全、再利用价值高的特点。
厨余垃圾的以上特征表明,一方面具有较高的利用价值,另一方面必须对其进行适当的处理,才能得到社会效益、经济效益和环境效益的统一。由于饮食上的差异,中国人厨余垃圾的种类远远多于西方人,包含大量易于腐烂的肉类及蔬菜垃圾,而且不易分类。长期以来,厨余垃圾在我国一直作为生猪的饲料,并一直通过市场渠道自行寻找出路。这种处理方式存在很多问题:①垃圾含水率较高,流动性较大,非常容易泄漏,造成二次污染,影响环境卫生;②垃圾车严重影响城市日常交通;③这些垃圾未经任何处理,有的在运输途中就已变质,喂出猪的卫生情况堪忧。自2000年11月起,北京和上海已先后明令禁止清运这类垃圾的三轮车进城,厨余垃圾的出路成了令人头痛的难题。另外,许多生活垃圾堆放场周围的居民将猪等畜禽放到堆放场去饲养,这些吃了腐烂变质垃圾的“垃圾猪”和畜禽,将是引起各种疾病和传染病的根源。鉴于此,国内外对厨余垃圾就地处理技术展开了广泛研究。
2厨余垃圾资源化技术
2.1堆肥处理技术
堆肥法是将垃圾堆积在地面或置于某种发酵装置中,也可根据情况配入适量的粪便和粉煤灰等作为蓬松剂,利用微生物将垃圾中易降解有机物逐步降解,最终形成稳定的腐殖质。席北斗等针对城市垃圾和污泥的混合堆肥系统,应用了高效的复合微生物,即EM菌群,使垃圾加速腐熟。在日本,利用EM菌群,将其加入到厨房垃圾中,避光保存,进行堆肥。夏天5~7天可以堆肥完全,冬天10~15天即可完成堆肥过程。由于我国城市垃圾的收集以混合收集为主、分选效果差,垃圾中所含玻璃、塑料、碎石块等杂质不会在堆肥过程中被分解,导致所得肥料质量差,病原微生物未得到彻底消除,肥料中重金属含量也高,农民不愿意使用,堆肥销路不畅,使大部分堆肥厂处于停产状态。
韩国Geoen Tech公司与德国Rethmann公司合作开发了集装箱堆肥法。由封闭集装箱反应器和多层生物过滤器组成,一般由20个以上的集装箱并联,每个箱体50m3,堆肥周期15~20天,所产生的气体可以回收利用,最后剩下无机物系不能利用则卸出送去作土壤的回填材料。
考虑到经济性、臭味控制和场地等条件,大型反应器、强制通风静态垛和条垛堆肥系统受到了极大的限制。因此,近5年来,堆肥设备正向小型化、移动化和专用化的趋势发展。例如,英国County Mulch公司建造了2套可移动堆肥系统(容积为30.584~38.230m3),形状类似滚式集装箱,进料采用斗式装载机,出料时吊车把集装箱吊起,物料从集装箱的后门倒出来;采用计算机控制温度和氧含量。
1995年,美国西雅图(Seattle)41%的居民家庭实行了家庭堆肥,有研究表明,路边收集、集中堆肥和家庭堆肥的处理费用分别为140、190、50美元/t;而且家庭堆肥可以减少试验区居民垃圾量的30%~50%。与集中、大规模的堆肥系统相比,家庭堆肥具有费用低和实现源头减量化等优点。近二三年来,家庭垃圾堆肥处理机和小容量垃圾系列处理机在日本的市场迅速扩大,每年的增幅约50%,它与家用洗碗机、电磁加热器被并称为日本家庭的“新三件”。目前日本市场上的家庭垃圾处理机主要有生物分解式和干热式2种。生物分解式垃圾处理机的原理就是人为制造一个近似自然的堆肥过程,绝大部分垃圾被分解为水和二氧化碳,少部分成为有机肥,可使垃圾减量85%~95%;干热式垃圾处理机与一般的垃圾简一样,消费者把垃圾随手一扔,按一下电钮即可。经2~3h加热干燥,垃圾体积可减少80%以上,垃圾变成黑黑的渣滓,但此残渣要在自然环境下经过“二次发酵”才能真正变成有机肥。 (来源:互联网)

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