有机垃圾预处理技术同厌氧消化处理技术

<一>、预处理技术概述
　　虽然厌氧消化能在实现餐厨垃圾化处理的同时回收其中的能量，但由于水解速率较慢导致厌氧消化周期长，餐厨垃圾中木质素或高度不溶性聚合物含量高时尤为明显。餐饮垃圾处理水解速率与餐厨垃圾中物种类和含量有关，其他条件相同时，就碳水化合物、蛋白质、脂肪、纤维素、木质素五类物质而言，水解速率依次减小。同类物，水解速率与分子量有关，分子量越大水解越困难水解速率越小。对颗粒状物而言，其水解速率与颗粒粒径有关，粒径越大，颗粒状物的比表面积越小水解越困难，相应地水解速率也就越小。此外餐厨垃圾大量可降解物存在于絮体、胶团和细胞内，这些结构的破解较为困难，影响了整体的厌氧消化速率和产气量。
　　为加快厌氧消化速率，提高沼气产量，人们通常会对餐厨垃圾进行预处理，常用预处理方法主要分为物理预处理、化学预处理、生物预处理和复合预处理。物理预处理主要通过减小餐厨垃圾的颗粒尺寸、破解絮体、胶团和细胞等结构来增加可溶性、增大餐厨垃圾和微生物或酶的接触面积来加速水解反应。物理预处理方法主要械粉碎、超声波、微波、高压、加热、冷冻等方法。研究热预处理(55~160℃)对中温厨余垃圾厌氧发酵降解特性的影响，结果表明热预处理能厨余垃圾两相厌氧消化，热预处理温度在90~120℃为佳。
　　化学预处理方法主要有酸、碱、臭氧氧化等方法，它主要通过生化反应餐厨垃圾水解，如多糖的糖普键断裂形成低聚糖、麦芽糖和单酪。生物预处理包括淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、脂肪酶等预处理方式。
　　对餐厨垃圾进行预处理往往意味着额外的工艺，需要额外的设备、试剂或者能量。工程应用中往往要考虑预处理的经济收益，对一些耗能高的预处理方式如高压和加热等，厌氧消化所获得的额外能源还不足以补偿预处理所消耗的能量，因而限制了其实际应用。总体而言，能耗低、成本小、、作用效果好是餐厨垃圾预处理方法的发展方向。
　　<二>、厌氧消化处理技术
　　由于采用的核心处理技术不同，我国餐厨垃圾处理形成了“四大模式”：“北京模式”多以厌氧消化技术为中心，“西宁模式”以饲料化技术为主，“上海模式”则采用动态好氧消化——此技术多用于污水处理，而“宁波模式”则生产菌体蛋自、饲料添加剂和工业油脂。
　　厌氧消化又叫沼气发酵，是指物质在的水分、温度和厌氧条件下，通过种类繁多、功能不同的各类微生物的分解代谢，终产生甲烷和二氧化碳等混合气体(沼气)的复杂的生物化学过程。发酵原料生成沼气是通过一系列复杂的生物化学反应过程来实现的。一般认为可分为三个阶段：
　　水解发酵阶段→产酸阶段→产甲烷阶段
　　利用厌氧发酵技术处理餐厨垃圾并产生沼气是国内近年来研究的热点，发酵分为批式发酵、序批式发酵和连续发酵三种类型。由于批式发酵具有操作简单、对物的去除等优点，因此，人们过去对批式发酵的研究较多。但是，它具有发酵时间长、发酵罐的处理能力较低等不足，另外，由于现实生活中每天的餐厨垃圾排放量较大，处理大量的餐厨垃圾则需要厌氧发酵罐的处理能力较强，因此，序批式发酵便成为目前厌氧发酵的研究热点。
　　沼气发酵按原料中干物质含量的高低分为湿式发酵(TS小于20%)和干式发酵(TS大于20%)两种类型，我国多采用前者，而德国等北欧多采用后者。
　　由于餐厨垃圾含水量较高，干物质尤其是干物质含量相对较少，因此，适宜采用湿式发酵，不建议干式发酵。以北京董村生活垃圾综合处理厂项目为例，处理量为每天200t餐厨垃圾。采用Bioxnax湿式厌氧消化工艺处理餐厨垃圾。
　　此工艺优点是具有较高的负荷承载能力，能回收生物质能，较好地实现餐厨垃圾处理的“化、减量化及资源化”的要求；缺点是餐饮垃圾处理装置投资大，工艺较复杂，产生的沼液、沼渣量较大，运营成本高。