餐厨垃圾研究背景及厌氧工艺比选

餐厨垃圾的研究背景
　　随着我国国民经济的发展，餐饮行业的发展也。中国作为拥有约14亿人口的大国，人口总数约占世界总人口数的26%，且民以食为天，因而每大产生大量的餐厨垃圾。大数据显示，我国餐厨垃圾日产量约为11.70万t。
　　2018年我国餐饮业收入4.2万亿元，同比增长7.75%。与此同时，餐厨垃圾产量巨大且保持增长趋势。2018年中国在线餐饮外卖用户规模达到3.46亿人，预计2020年外卖用户渗透率达到80%，用户规模达到6亿人。在此背景下，餐厨垃圾的产生速度远大于处理速度，且处理措施不够完备，技术设施不够。因此，餐厨垃圾的化、资源化处理受到了社会各界的关注。
　　餐厨垃圾厌氧工艺比选
　　餐厨垃圾经预处理后进入厌氧发酵工艺段，餐厨垃圾存在三高(水分高、含盐高、油脂高)的特点，选择合适的厌氧处理工艺对于餐厨垃圾的处理非常重要。按照厌氧发酵罐(反应器)的操作条件如进料的含固率、运行温度等，餐厨垃圾厌氧消化处理技术可分为以下4类。
　　(1)按照固体含量可分为：湿式、干式。
　　(2)按照温度可分为：中温、高温。
　　(3)按照阶段数可分为：单相、两相。
　　(4)按照进料方式可分为：序批式、连续式。
　　1、湿式厌氧消化和干式厌氧消化的比较
　　湿式含固率一般在10%~15%，而干式厌氧消化处理一般在20%~40%。
　　湿式厌氧消化优点在于技术成熟、处理设施便宜。而缺点是预处理复杂；定期浮渣层；对冲击负荷敏感；水的消耗量大，产生废水的量也大。
　　干式厌氧消化优点是预处理中挥发性物损失少，很少用新鲜水稀释；物负荷高，抗冲击负荷较强；预处理相对便宜，反应器小；水的耗量和热耗量小，产生废水的量较少，废水处理费用相对较低。缺点是湿垃圾不能单独处理；厨余垃圾处理设备造价相对较高；由于在高固体含量下进行，输送和搅拌困难，尤其搅拌是个技术难点。
　　干式厌氧消化处理技术目前尚不是特别成熟，容易造成很多问题，如氨毒性问题，导致产气不畅的问题，因此，餐厨垃圾处理厌氧系统多采用湿式消化工艺。
　　2、中温厌氧消化和高温厌氧消化的比较
　　根据的生活形态，厌氧消化有两种适宜温度：中温(35~40℃)和高温(55~60℃)。
　　中温厌氧消化运行相对稳定，抗冲击负荷，能耗低。从化的角度来看，高温厌氧发酵提高其厌氧消化降解速率，能加速底物溶解和水解，将固态大分子物转化为易于生化降解的溶解态小分子物质，溶解比率提高，另外在高温条件下能缩短废物在反应器中的停留时间。
　　针对餐厨垃圾成分的复杂性和产量的波动性，中温厌氧发酵对进料的要求，消化运行相对稳定。高温厌氧发酵的产气效率虽然较高，但能耗大，系统的稳定性相对更差，而且厌氧发酵终的产气量相差并不大。
　　3、单相和两相厌氧消化的比较
　　在厌氧反应中有水解酸化和甲烷发酵阶段的两大类作用的，而水解酸化菌和产甲烷菌对环境条件有着不同的要求。根据厌氧消化过程中产酸相和产甲烷菌的形态特性的研究发现，产酸菌种类繁多，生长快，对环境条件变化不太敏感，而产甲烷菌刚好相反，其专一性强，对环境条件要求苛刻，繁殖缓慢，这也是人们把一个厌氧消化过程分为产酸相和产甲烷相的理论依据。
　　传统的厌氧消化工艺把产酸菌和产甲烷菌这两大类菌群置于一个反应器内，即单相厌氧消化工艺，不利于充分发挥各自的优势。改进的两相厌氧消化工艺是把水解酸化和甲烷发酵两个阶段尽量分离在两个串联的反应器中，也可称为是两步单相。
　　对于餐厨垃圾来说，所含油脂和纤维素都比较高。为追求良好的产气量，工程解决油脂和纤维素的水解限速问题。根据实际餐厨工程运行情况和实验研究，这些物质要有5天左右的水解期。实验中认为经过人为控制5天的水解酸化期后，后面的厌氧发酵阶段的产气比较稳定，且产气量将比单相工艺提高20%左右。根据已有生活垃圾或餐厨垃圾厌氧处理工程采用两相厌氧工艺，通过实践运行后发现，该处理工艺易于灵活控制，对进料的缓冲，产气稳定。