第1期 徐栋等.厨余垃圾的特性及处理技术研究进展 133 术本身也存有缺陷,如加热方式很难去除霉杆霉燃烧时需要添加辅助燃料。厨余垃圾的脱水也需 菌等菌种,若提高温度,又会破坏下层固态物要消耗大量的能量,焚烧尾气需经过有效处理才 质的营养成分(如维生素等热敏性物质),导致饲能达到排放标准。总而言之,采用焚烧法处理厨 料产品存在安全隐患,所以,现阶段的研究还只余垃圾存在投资大、尾气排放受限制等问题,难 停留在实验室的初步研究阶段,对其作用机理、于广泛应用。 反应器的设计及工艺具体参数的选择还未进行42热分解法 深入研究。 热分解法是将垃圾在高温下进行热解,使垃 3.2减压油温脱水法 圾中所含的能量转换成燃气、油和炭的形式,然 减压油温脱水法是以油为热媒体,在减压后再进行利用。同时垃圾中所含氦、硫、氨等在热 (或真空)特定条件下进行油炸厨余垃圾。所用油解过程中保持还原状态,因而对装置的腐蚀较 可以利用饭店、食品工厂用过的废食用油。由于小。热分解法具有广阔的应用前景,但技术尚未 采用减压(或真空)处理,被炸物的氧化大大减达到实用阶段,目前应用较少。 少,保证了饲料的营养成分,同时也进行了真空4.3生物发酵制氢 消毒处理。另外,垃圾中的水分在真空油炸过程 氢作为一种高质量的清洁能源,是普遍认为 中迅速被去除。油炸后的产品完全可作为一种理的最具有吸引力的替代能源。生物发酵制氢具有 想的绿色饲料,也易于储存和运输。该法的缺点反应条件温和、能耗低的特点,因而受到了大家 是投资大,技术要求高,不适合资金有限的国家的关注。它主要有2种方法,即利用光合细菌 和地区,另外,生产出来的饲料还要进一步的消产氢和发酵产氢,与之相对应的有2类微生物菌 毒处理,以防止畜禽疾病的产生。 群,即光合细菌和发酵细菌。很多学者对此做了 3.3固态发酵 研究,Iay等凹从活性污泥中获取微生物,对不同 饲料工业发展迅速,人畜争粮必然导致饲料化学成分组成的厨余垃圾进行了发酵制氢实验 原料严重不足,预计2000-2020年我国饲料用粮得出了糖类垃圾的产氢能力大概是酯类和蛋白 将缺乏24×106-83×10°t能量饲料和24×10°-48×质类垃圾的20倍的结论; Noike等凹考察了乳酸 10°t蛋白质饲料,科学研究发现将厨余垃圾作细菌在产氢过程中的抑制作用,提出在发酵前对 为原料进行固态发酵生产菌体蛋白饲料,可提高底物进行预热处理可以有效降低这种影响。生物 氨基酸、蛋白质和维生素含量,代替大豆、鱼粉等发酵制氢所用的原料是城市污水、生活垃圾、 蛋白饲料,既价廉又环保,在一定程度上还缓解物粪便等有机废物,在获得氢气的同时净化了水 了饲料原料的严重缺乏。邬苏焕等∞利用固态发质,达到保护环境的作用。因此无论从环境保护 酵的方法处理城市厨余垃圾,最终得到的饲料粗还是从新能源开发的角度来看,生物质制氢都具 蛋白含量33.87%,比原料增加了6.85%。该方有很广阔的发展前景 法具有投资少、见效快、能耗低、操作简便的特44生产生物柴油 点 据统计,每吨厨余垃圾可以提炼出20~80k 废油脂,经过集中加工处理,则可以制成脂肪酸 厨余垃圾的能源化处理技术 甲酯等低碳酯类物质,即生物柴油。 超临界甲醇制程( supercritical methane pro- 厨余垃圾的能源化处理是在近几年迅速兴ces)是利用甲醇在超临界状态下的特殊物理化 起的,主要包括焚烧法、热分解法、发酵制氢、生学性质,与废油脂发生反应生产生物柴油的一种 产生物柴油等 新工艺凹。该工艺不需要催化剂,无副产物产生 4.1焚烧法 因此也不需要对产物进行分离,不会产生大量废 焚烧法处理厨余垃圾效率较高,最终产生约水;同时,反应效率大大提高,只需要2-4min就 5%的利于处置的残余物。焚烧是在特制的焚烧炉可达到反应平衡,而且,对原料纯度要求不高,水 中进行的,有较高的热效率,产生的热能可转换分和脂肪酸对反应的影响不大。 成蒸汽或电能。但厨余垃圾含水率高,热值较低 生物酶法凹是转化可再生油脂原料制备生 o1994-2012ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net第 1 期 术本身也存有缺陷，如加热方式很难去除霉杆霉 菌等菌种［16］ ，若提高温度，又会破坏下层固态物 质的营养成分（如维生素等热敏性物质），导致饲 料产品存在安全隐患，所以，现阶段的研究还只 停留在实验室的初步研究阶段， 对其作用机理、 反应器的设计及工艺具体参数的选择还未进行 深入研究。 3.2 减压油温脱水法 减压油温脱水法是以油为热媒体， 在减压 （或真空） 特定条件下进行油炸厨余垃圾。所用油 可以利用饭店、食品工厂用过的废食用油。 由于 采 用减 压（或 真 空）处 理，被 炸 物 的 氧 化 大 大 减 少，保证了饲料的营养成分，同时也进行了真空 消毒处理。 另外，垃圾中的水分在真空油炸过程 中迅速被去除。 油炸后的产品完全可作为一种理 想的绿色饲料，也易于储存和运输。 该法的缺点 是投资大，技术要求高，不适合资金有限的国家 和地区，另外，生产出来的饲料还要进一步的消 毒处理，以防止畜禽疾病的产生［17］ 。 3.3 固态发酵 饲料工业发展迅速，人畜争粮必然导致饲料 原料严重不足，预计 2000-2020 年我国饲料用粮 将缺乏 24×106 ～83×106 t 能量饲料和 24×106 ～48× 106 t 蛋白质饲料［18］ ，科学研究发现将厨余垃圾作 为原料进行固态发酵生产菌体蛋白饲料，可提高 氨基酸、蛋白质和维生素含量，代替大豆、鱼粉等 蛋白饲料，既价廉又环保，在一定程度上还缓解 了饲料原料的严重缺乏。邬苏焕等［19］ 利用固态发 酵的方法处理城市厨余垃圾，最终得到的饲料粗 蛋白含 量 33.87%，比 原 料 增 加 了 6.85%。 该 方 法具 有 投 资 少、见 效 快、能 耗 低、操 作 简 便 的 特 点。 4 厨余垃圾的能源化处理技术 厨余垃圾的能源化处理是在近几年迅速兴 起的，主要包括焚烧法、热分解法、发酵制氢、生 产生物柴油等。 4.1 焚烧法 焚烧法处理厨余垃圾效率较高，最终产生约 5%的利于处置的残余物。焚烧是在特制的焚烧炉 中进行的，有较高的热效率，产生的热能可转换 成蒸汽或电能。 但厨余垃圾含水率高，热值较低， 燃烧时需要添加辅助燃料。 厨余垃圾的脱水也需 要消耗大量的能量，焚烧尾气需经过有效处理才 能达到排放标准。 总而言之，采用焚烧法处理厨 余垃圾存在投资大、 尾气排放受限制等问题，难 于广泛应用。 4.2 热分解法 热分解法是将垃圾在高温下进行热解，使垃 圾中所含的能量转换成燃气、 油和炭的形式，然 后再进行利用。 同时垃圾中所含氦、硫、氨等在热 解过程中保持还原状态， 因而对装置的腐蚀较 小。 热分解法具有广阔的应用前景，但技术尚未 达到实用阶段，目前应用较少。 4.3 生物发酵制氢 氢作为一种高质量的清洁能源，是普遍认为 的最具有吸引力的替代能源。 生物发酵制氢具有 反应条件温和、能耗低的特点，因而受到了大家 的关注［20］ 。 它主要有 2 种方法，即利用光合细菌 产氢和发酵产氢，与之相对应的有 2 类微生物菌 群，即光合细菌和发酵细菌。 很多学者对此做了 研究，Lay 等［21］ 从活性污泥中获取微生物，对不同 化学成分组成的厨余垃圾进行了发酵制氢实验， 得出了糖类垃圾的产氢能力大概是酯类和蛋白 质类垃圾的 20 倍的结论；Noike 等［22］ 考察了乳酸 细菌在产氢过程中的抑制作用，提出在发酵前对 底物进行预热处理可以有效降低这种影响。 生物 发酵制氢所用的原料是城市污水、 生活垃圾、动 物粪便等有机废物，在获得氢气的同时净化了水 质，达到保护环境的作用。 因此无论从环境保护， 还是从新能源开发的角度来看，生物质制氢都具 有很广阔的发展前景。 4.4 生产生物柴油 据统计，每吨厨余垃圾可以提炼出 20～80 kg 废油脂，经过集中加工处理，则可以制成脂肪酸 甲酯等低碳酯类物质，即生物柴油。 超临界甲醇制程（supercritical methanel pro￾cess）是利用甲醇在超临界状态下的特殊物理化 学性质，与废油脂发生反应生产生物柴油的一种 新工艺［23］ 。 该工艺不需要催化剂，无副产物产生， 因此也不需要对产物进行分离，不会产生大量废 水；同时，反应效率大大提高，只需要 2～4 min 就 可达到反应平衡，而且，对原料纯度要求不高，水 分和脂肪酸对反应的影响不大。 生物酶法［24］ 是转化可再生油脂原料制备生 徐栋等. 厨余垃圾的特性及处理技术研究进展 133