91精品人妻互换日韩精品久久影视|又粗又大的网站激情文学制服91|亚州A∨无码片中文字慕鲁丝片区|jizz中国无码91麻豆精品福利|午夜成人AA婷婷五月天精品|素人AV在线国产高清不卡片|尤物精品视频影院91日韩|亚洲精品18国产精品闷骚

摘要本文在對(duì)學(xué)生食堂廚余垃圾組分特性進(jìn)行分析測(cè)定的基礎(chǔ)上，提出了采用整體一段法干式厭氧發(fā)酵工藝進(jìn)行廚余垃圾“三化”處理的技術(shù)措施，同時(shí)確定了相關(guān)工藝參數(shù)和進(jìn)行了工藝裝備的設(shè)計(jì)。
論文關(guān)鍵詞：發(fā)酵工藝,厭氧發(fā)酵,廚余垃圾,裝備設(shè)計(jì)

　　隨著城市化的發(fā)展和人民生活水平的提高，城市垃圾的產(chǎn)生量在不斷上升,這些持續(xù)增加的生活垃圾已成為困擾城市發(fā)展、污染市容環(huán)境的主要問題。我國(guó)餐飲業(yè)發(fā)達(dá)，人們的飲食習(xí)慣和就餐方式使得餐廚垃圾的排放量要比西方發(fā)達(dá)國(guó)家大很多，占城市生活垃圾的比例約為37 %～62 %，且發(fā)生量有越來越大的趨勢(shì)。餐廚垃圾，屬于較特殊、難處置的一類城市垃圾，具有水分和油脂含量高的特點(diǎn)，如果直接混入生活垃圾，會(huì)使城市生活垃圾的含水率升高和熱量值下降而得不到妥善的處理和合理利用；具有有機(jī)質(zhì)含量高，易腐敗發(fā)臭,滋生病菌和富含氮、磷、鉀、鈣以及各種微量元素,再利用價(jià)值高等特點(diǎn)。因而如果不妥善處理會(huì)造成病原菌的傳播，對(duì)環(huán)境有嚴(yán)重影響，同時(shí)造成有機(jī)物的浪費(fèi)[1-3]。本文在對(duì)國(guó)內(nèi)外餐廚垃圾的各種處理方法和技術(shù)措施進(jìn)行綜合分析的基礎(chǔ)上，提出了一種實(shí)現(xiàn)餐廚垃圾“三化”目標(biāo)的工藝措施。

　　1、發(fā)酵原料

　　1.1廚余垃圾物料組分特性

　　*華中農(nóng)業(yè)大學(xué)創(chuàng)新基金資助項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：62204-06078）

　　作者簡(jiǎn)介：宗望遠(yuǎn)（1969-），男，副教授，主要從事農(nóng)業(yè)廢棄物利用方面的研究工作。E-mail:zwyzzx@sina.com

　　廚余垃圾取自華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)生食堂。分別取學(xué)生1～4食堂的早、中、晚廚余垃圾各1千克。食物組分大致為：米飯、面食約占60%，蔬菜約占30%，肉類約占10%。取樣后，先手工分揀出骨頭、魚刺及廢棄餐具等雜物，再用食品攪拌機(jī)攪拌、混合，以增大樣品表面積，提高其流動(dòng)性。對(duì)樣品進(jìn)行如下指標(biāo)的分析與測(cè)試。

　　⑴總固體含量（TS）的測(cè)定。TS的測(cè)定采用烘干法。將蒸發(fā)皿洗凈，放入烘烤箱，經(jīng)過105℃～110℃烘干致恒重。取適量樣品，稱重，計(jì)為W1（g）放入蒸發(fā)皿中，在干燥箱內(nèi)，經(jīng)過105℃～110℃烘干致恒重，稱重計(jì)為W2（g）。則 TS=w2/w1*100%。

　�、茡]發(fā)性固體含量（VS）的測(cè)定。VS的測(cè)定采用灼燒法。將TS測(cè)定后的樣品和蒸發(fā)皿一起置于馬弗爐中（重W2），經(jīng)過600℃的高溫灼燒1h，冷卻后取出，稱重計(jì)為W3（g）。

　　VS（TS%）=（W2-W3）/W2*100%。

　　⑶含水率（P）。P=1-TS

　　⑷灰分�；曳�=1- VS

　　⑸總碳C。通過測(cè)定其揮發(fā)性固體量乘以47%得碳的總量。即C=VS*47%

　�、士偟狽 。試樣濃硫酸加熱消解，消解后的試樣使呈堿性，蒸餾出氨，硼酸溶液吸收，硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。

　�、丝偭譖。測(cè)定方法為鉬銻抗比色法，儀器為分光光度計(jì)，測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為中華人民共和國(guó)城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GJ/T3018.9-93。

　　⑻金屬離子。取樣品經(jīng)30min,400rpm高速離心后用原子吸附法測(cè)定。

　　在2009年3月15號(hào)開始的一個(gè)月時(shí)間內(nèi)，每周三、周日各取樣測(cè)定兩次，連續(xù)四周測(cè)量的平均結(jié)果如表1。

　　表1 廚余垃圾理化性質(zhì)

　　

　　1.2發(fā)酵原料的制備

　　廚余垃圾中含有較高的鹽分，而且廚余垃圾的厭氧消化過程中，甲烷菌對(duì)鹽類較為敏感，尤其是當(dāng)鈉鹽的濃度突然增加時(shí)，厭氧消化的正常運(yùn)行會(huì)受到較大沖擊。資料表明，當(dāng)厭氧消化中鈉鹽的濃度小于5g.L-1時(shí)，厭氧消化進(jìn)程不會(huì)受到抑制，但是當(dāng)鈉鹽的濃度大于5g.L-1時(shí)，甲烷菌的活性受到明顯抑制。因而，須采取措施降低Na+離子濃度。無機(jī)礦物質(zhì)膨潤(rùn)土對(duì)Na+離子有較強(qiáng)的吸附性能，吸附量可達(dá)13.75%。同時(shí)，膨潤(rùn)土還可以釋放大量的Ca2+、Mg2+離子，這兩種離子可以改變厭氧微生物細(xì)胞的通透性，使微生物可以選擇性地吸收自身所需要的營(yíng)養(yǎng)成分，被稱為是厭氧微生物的能量促進(jìn)劑。實(shí)驗(yàn)表明，按質(zhì)量比總固體含量（TS）：膨潤(rùn)土為10：1的比例在廚余垃圾中投放膨潤(rùn)土，可以有效消除Na+離子對(duì)甲烷菌活性的影響，提高產(chǎn)氣率。

　　2、工藝方案研究

　　2.1 工藝路線選擇

　　厭氧發(fā)酵過程可以分為三個(gè)階段。第一階段為水解階段，厭氧菌根據(jù)所分解的對(duì)象可以分為纖維素分解菌、脂肪分解菌和蛋白質(zhì)分解菌，它們分別把多糖分解為單糖，蛋白質(zhì)分解為肽和氨基酸，脂肪分解為甘油和脂肪酸。第二階段為酸化階段，由產(chǎn)酸細(xì)菌和某些梭狀芽孢桿菌等將單糖類、肽、氨基酸、甘油、脂肪酸等物質(zhì)轉(zhuǎn)化成簡(jiǎn)單的有機(jī)酸、醇以及二氧化碳、氫、氨和硫化氫等，其主要的產(chǎn)物是揮發(fā)性脂肪酸，其中以乙酸為主，約占80%。第三階段為產(chǎn)甲烷階段，產(chǎn)甲烷菌將有機(jī)酸、醇以及二氧化碳和氨等物質(zhì)分解為甲烷和二氧化碳，或通過氫還原二氧化碳的作用，形成甲烷。

　　有機(jī)廢棄物厭氧消化技術(shù)，根據(jù)發(fā)酵階段控制方法的不同，可分為兩段法厭氧消化工藝和整體一段法厭氧消化工藝。根據(jù)發(fā)酵料液的TS濃度的不同，又可分為干式發(fā)酵法（TS為20%-40%）和濕式發(fā)酵法（TS<15 %）兩類。經(jīng)過比對(duì)分析認(rèn)為：如果采用濕式厭氧消化處理廚余垃圾，攪拌設(shè)備和脫水設(shè)備能耗很大，同時(shí)稀釋用水消耗量大，增加了沼液的處理投資，明顯增加工藝的運(yùn)行成本。而干式法是在保持原料初始狀態(tài)條件下進(jìn)行厭氧發(fā)酵，僅僅濃度特別高（TS＞60%）的進(jìn)料才加水稀釋。因此，采用干式厭氧消化處理廚余垃圾，即不需加水也不需脫水，簡(jiǎn)化了工藝，節(jié)約了能耗。廚余垃圾的總固體含量一般在20-30%之間，很適合于干式消化工藝。而兩段法和整體一段法比較，整體一段法的產(chǎn)氣周期短，工藝運(yùn)行簡(jiǎn)單，在工業(yè)化生產(chǎn)上比對(duì)兩段法具有明顯優(yōu)勢(shì)。綜合以上分析，確定采用整體一段法干式厭氧發(fā)酵工藝進(jìn)行廚余垃圾的處理。

　　2.2工藝參數(shù)的確定

　�、艤囟�。厭氧發(fā)酵是一個(gè)微生物的作用過程，溫度作為影響微生物生命活動(dòng)過程的重要因素，主要通過影響酶活性來影響微生物的生長(zhǎng)速率和對(duì)基質(zhì)的代謝速率。厭氧消化有三個(gè)溫度范圍，常溫20℃-25℃，中溫30℃-40℃，高溫50℃-60℃，農(nóng)村沼氣工程中，考慮工藝簡(jiǎn)單和運(yùn)行成本，常采用常溫發(fā)酵，運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，產(chǎn)氣量較少。中溫和高溫使生化速率較高，產(chǎn)氣量較大，但運(yùn)行成本較高。廚余垃圾干式厭氧發(fā)酵工藝，一方面需要有較短的發(fā)酵周期，另一方面，干式發(fā)酵在常溫下效果極差，而在中高溫條件下運(yùn)行效果較好。因此，本工藝采用55℃左右的高溫發(fā)酵，以提高運(yùn)行速率和產(chǎn)氣量。溫度的維持采取太陽能和沼氣聯(lián)合供能的方式。以太陽能熱水保溫為主，當(dāng)太陽能不足以維持溫度時(shí)，由發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣用以補(bǔ)充。

　　⑵ TS含量。干式厭氧發(fā)酵工藝所要求的TS<60%，而發(fā)酵原料的實(shí)測(cè)TS含量為23.7%，因此，對(duì)發(fā)酵原料不作TS含量的調(diào)節(jié)，直接用于發(fā)酵。

　�、荘H值。厭氧發(fā)酵菌可以在PH為5-10范圍內(nèi)發(fā)酵，但以PH值為7-8為最適合，產(chǎn)甲烷菌對(duì)PH值很敏感，當(dāng)PH值低于6.5時(shí)不再活躍。在發(fā)酵的最初階段會(huì)產(chǎn)生大量有機(jī)酸，使物料的PH值下降到5以下，從而抑制消化發(fā)酵過程，因而需添加石灰石或KOH溶液等加以中和。隨著發(fā)酵反應(yīng)的繼續(xù)，由于氮的消化使氨的濃度不斷上升，PH值也隨著上升，當(dāng)穩(wěn)定產(chǎn)甲烷時(shí)，PH值一般維持在7.2-8.2之間。

　�、葦嚢杷俣�。攪拌可以使消化物質(zhì)均一化，提高物質(zhì)與細(xì)菌的接觸，加速消化底物的分解。廚余垃圾的總固體含量較高，一部分沼氣產(chǎn)生后滯留在消化底物中，只有通過攪拌來釋放滯留的沼氣，因而攪拌是提高發(fā)酵速率和產(chǎn)氣量的重要措施之一。厭氧發(fā)酵攪拌方式有機(jī)械攪拌、發(fā)酵液回流攪拌和沼氣回流攪拌。由于機(jī)械攪拌的攪拌效果好，可操控性強(qiáng)，適合于批量生產(chǎn)，因而本工藝采用機(jī)械攪拌，為防止過度攪拌破壞菌群的正常繁殖，攪拌速度控制目標(biāo)為物料移動(dòng)速度不大于0.5m/s。

　　3、工藝裝備設(shè)計(jì)

　　根據(jù)工藝要求，設(shè)計(jì)了廚余垃圾厭氧發(fā)酵的備料裝置和發(fā)酵裝置，分別如圖1、圖2所示。

　　4 結(jié)論與討論

　�、殴に囀紫壤�用備料裝置將廚余垃圾中的塑料袋、一次性餐具等物質(zhì)干燥回收，利用隔油裝置實(shí)現(xiàn)油水分離，油脂回收皂化或用于制備生物柴油。在進(jìn)行厭氧發(fā)酵之前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)廚余垃圾的“資源化”和“減量化”。

　�、撇捎�55℃左右的高溫發(fā)酵，提高了運(yùn)行速率和產(chǎn)氣量，溫度的維持采取太陽能和沼氣聯(lián)合供能的方式。沒有造成二次污染和增加運(yùn)行成本。
參考文獻(xiàn)
[1]馬磊，王德漢，王夢(mèng)男，等．2008．礦物材料預(yù)處理對(duì)餐廚垃圾高溫厭氧消化過程的影響[J]．環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，28(11)：2277-228
[2 ]方戰(zhàn)強(qiáng)，吳堅(jiān)，鮑倫軍．餐廚垃圾處置方法探討[J]．華南師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，(01)：70-74
[3]崔亞偉，陳金發(fā)．廚余垃圾的資源化現(xiàn)狀及前景展望[J]．中國(guó)資源綜合利用，2006，24(10):31-32。