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餐厨垃圾盐分处理

发布时间:2020-10-15人气:24

一、含盐量对餐厨垃圾发酵的影响

(1)餐 厨 垃 圾 含 盐 量 较 高 会 使 微 生 物 活 性 受 到 抑 制 ,生 化 反 应 减 弱 ,所 释 放 的 热 量 减 少 ,堆 料 的 含 盐 量 越高 ,所 达 最 高 温 度 越 低 ,且 高 温 期 维 持 时 间 越 短 ,不 利 于 灭 菌 .

(2)含 盐 量 低 于 1.5%时 pH值 随 反 应 的 进 行 而 逐 渐 升 高 ,含 盐 量 高 于 1.5%时,堆 料 的pH基 本 低 于 5.5,不 利 于 堆 肥 微 生 物 的 生 长 。

(3)4 个 反 应 器 内 堆 料 的 含 水 率 均 呈 下 降 趋 势 ,含 盐 量 高 于 1.5% 时 由 于 微 生 物 代 谢 酶 活 性 受 阻,生 物 增 长慢 ,产 生 的 水 分 减 少 ,致 使 含 水 率 下 降 速 度 快 。

(4)至 堆 肥 结 束 时 1#、2#、3#、4#反 应 器 内 堆 料 的 水 溶 性C/N 比 ,由 初 始 的 30 分 别 下 降 到 ,9、10、15和17,含 盐 量 较 高 时 不 利 于 堆 肥 的 腐 熟 。

(5)含 盐 量 对 堆 料 温 度 PH含 水 率 和 水 溶 性C/N比 的 影 响 程 度 不 同 ,综 合 考 虑 ,餐 厨 垃 圾 堆 肥 时 含 盐 量不 应 超 过1.5%


餐厨垃圾是城市生活垃圾的重要组成部分。国家环境公报显示,我国2005年的城市生活垃圾清运量已达15576.8万t,按照餐厨垃圾占城市生活垃圾30%-40%计算,餐厨垃圾清运量为4673.0万~6230.7万t,而且随着餐饮业的高速发展,产生量还在迅速增加。
目前对于餐厨垃圾的资源化技术主要集中在饲料化和肥料化技术上。饲料化技术是通过消毒、烘干等工序将餐厨垃圾制成饲料原料,但由于餐厨垃圾可能含有口蹄疫、猪瘟病菌等多种病原体和有害微生物,存在食物链风险,容易造成人畜之间的交叉传染,因此应重视厨余再生饲料技术的安全问题。肥料化技术是将餐厨垃圾转变成富含有机质和氮、磷、钾等营养元素的有机质肥料,这种使垃圾实现从自然界来又回归自然界的良性循环,是经济有效处理和消纳餐厨垃圾的重要途径。然而餐厨垃圾的高含盐率使得堆肥产品品质不高,不仅抑制微生物的活性,降低堆肥效率,而且容易造成土壤酸化和损害作物根部,长期使用还会导致土壤的盐碱化。我们通过水洗预处理的方式降低餐厨垃圾的含盐量,对水洗法降低餐厨垃圾含盐量的影响因素进行研究,并对后续脱水工艺的最优化条件进行了探索。
二、实验
2.1材料
餐厨垃圾采集于深圳食堂,经手工筛选除去其中的骨头、筷子等大块杂质,再经食物破碎机破碎为粥状物质,混匀,4℃保存待用。

餐厨垃圾相关理化性质

2.2实验步骤和方法
实验主要分为水洗实验和脱水实验2部分。

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采用的预处理工艺流程

餐厨垃圾预处理工艺流程
水洗脱盐实验:将餐厨垃圾与水混合搅拌,控制水量、搅拌时间和温度3个参数。反应后,取一定量混合物,用离心机固液分离,上清液过45μm滤膜后,进行TOC的测定,固体入马弗炉灰化(600℃,6h),然后将灰分溶于50ml,去离子水,过45μm滤膜,测定其氯离子含量。
脱水实验:将水洗后的餐厨垃圾放入螺旋脱水机中脱水,以减重法测定固体物质的含水率。
2.3设备和仪器
离子色谱(DIONEXICS-1500),TOC测定仪(SHIMADZU TOC-VCPH),离心分离机(HITACHI himacCR22GH),马弗炉,水浴锅,搅拌器,烘箱等。
2结果与讨论
2.1水洗除盐实验
水洗是通过加入水,对餐厨垃圾的盐分进行稀释和淡化的过程。含盐率是一个重要的参考因素,但由于水洗过程中会产生大量的有机废水,随着废水的排放,会带来有机物的流失,同时也存在二次污染问题,因此对实验中产生的废水水质进行了检测。综合含盐率和废水TOC,得出水洗除盐的最佳工艺条件。
2.1.1水量对餐厨垃圾含盐率的影响

由图2可以看出,加水量对餐厨垃圾含盐率有很大影响,当m(水)/m(餐厨垃圾)=3时,含盐率由0.88%降至0.21%,同时,水洗废水的TOC浓度也明显降低,主要是因为大量水的稀释作用。虽然浓度降低,但是TOC总量也随着水量的增加而增大,如当m(水)/m(餐厨垃圾)=0.5时,水洗1kg餐厨垃圾的TOC排放总量为9.69g,而当m(水)/m(餐厨垃圾)=3时,其总的TOC排放量升至21.61g。因此为了降低水洗废水的处理压力,水量不宜过大。综合考虑,选取m(水)/m(餐厨垃圾)=2为最佳用水量,不仅除盐效果较为理想,水洗1kg餐厨垃圾排放废水TOC总量也可控制在15g以内。


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图2水量对餐厨垃圾含盐率和废水水质的影响
2.1.2搅拌时间对餐厨垃圾含盐率的影响
搅拌时间对餐厨垃圾含盐率和水洗废水TOC的影响见图3,实验设定的条件为m(水)/m(餐厨垃圾)=2,反应温度为室温(25℃)。结果表明,搅拌时间对餐厨垃圾除盐率影响不大,大多维持在85%左右;但是TOC浓度会有小幅上升,这是由于搅拌时间过长,部分大分子难溶有机物开始水解,转化成小分子有机物溶于水中。因此搅拌时间不宜过长,10min即可达到较好效果。

图3搅拌时间对餐厨垃圾含盐率和水质的影响
2.1.3温度对餐厨垃圾除盐率的影响
由图4看出,温度使餐厨垃圾除盐率有一定提高,但也会增加废水的TOC。当温度由25℃升高至48℃时,餐厨垃圾含盐率由0.23%降至0.18%,这是由于温度能提高盐的溶解度。但是温度升高也会造成水中TOC浓度增大,当温度为48℃时,水中TOC达到10.201g/L,是20℃废水的1.49倍,因为温度会加快油脂、纤维素等有机物质的水解,大量游离态的油脂水解成可溶态油脂,导致垃圾本身的油脂含量降低。这可以在实验中直观地得到印证,反应后的溶液表面漂浮着一层明显的油脂,因此水溶液TOC增加较快。为了降低TOC的排放,常温(25℃)下进行脱盐试验即可。但也有研究表明高温下对餐厨垃圾进行此类处理,可方便回收餐厨垃圾中的油脂等物质。

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图4水洗温度对餐厨垃圾含盐率和水质的影响

2.3堆肥实验结果
在上述最优条件下,将餐厨垃圾进行水洗、脱水处理,随后添加锯末,将混合堆料的含水率控制在55%左右,混合均匀,于反应器中进行小规模堆肥试验,反应通过强制通风和搅拌加快餐厨垃圾的好氧消化。同时将未经过水洗处理的餐厨垃圾与之作对比试验研究。
为减小误差,试验取样3份进行检测,堆肥产品相关理化指标见表2。堆肥产品氯离子色谱叠加见图7。
表2堆肥产品相关理化指标


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图7不同堆肥产品中氯离子含量的离子色谱
结果表明:水洗后样本中含盐量明显减少,含盐率由(1.38±0.02)%降为(0.57±0.05)%;另外水洗后堆肥样本的pH也较高,这是由于水洗之后减少了餐厨垃圾中的油脂含量,从而降低了油脂酸化对堆肥品质的影响。有机质含量、含水率等指标相差不大。
3结论
1)水洗法能有效去除餐厨垃圾中的盐分,最佳工艺条件为:m(水)/m(餐厨垃圾)=2,搅拌时间10min,温度25℃时,经过水洗脱盐后,餐厨垃圾含盐率由(0.84±0.11)%降至(0.22±0.02)%,含盐量明显降低,废水的有机物含量较小。
2)未经过水洗预处理的餐厨垃圾堆肥产品含盐量(1.38±0.02)%,而经过水洗后,堆肥中含盐量降为(0.57±0.05)%,同时水洗处理可降低油脂酸化对堆肥品质的不利影响。


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