[发明专利]餐厨垃圾发酵产沼气一体机及其实现方法

说明书

本发明公开餐厨垃圾发酵产沼气一体机及其实现方法。餐厨垃圾发酵产沼气一体机主要包括称重系统、预处理系统、水解系统、二级固液分离装置、厌氧发酵系统、稀释水循环系统、控制系统；本发明涉及的餐厨垃圾发酵产沼气一体机能够从源头上实现餐厨垃圾减量化的同时，还可以产生可再生能源，实现餐厨垃圾的资源化利用。本发明建立了外源酶水解餐厨垃圾系统，实现餐厨垃圾的快速、高效水解；利用一级固液分离系统和油水分离系统将餐厨垃圾中的粗油脂分离出来，降低餐厨垃圾中油脂对发酵产沼气的影响；建立餐厨垃圾水解产物厌氧发酵制沼气系统，最终实现餐厨垃圾快速、高效发酵产沼气。

技术领域

本发明属于新能源技术设备领域，涉及餐厨垃圾发酵产沼气一体机及其实现方法。

背景技术

餐厨垃圾是指宾馆、饭店、餐馆和机关、部队、院校、企业事业单位在食品加工、用餐等过程中产生的食物残渣，是城市生活垃圾的主要组成部分，约占30％-40％。随着城市化进程的推进，我国餐厨垃圾生产能量逐年上升，据报道2016年我国城市餐厨垃圾总产量约6800万吨，它的处理是解决城市生活垃圾问题的重要环节。

传统的处理方法如卫生填埋和焚烧技术容易造成二次污染，已经不能实现餐厨垃圾的有效处理。我国餐厨垃圾含水率一般高于80％，干物质以有机物为主，主要组分包括蛋白质、糖类、油脂和纤维类等。其中，糖类和蛋白质含量超过60％，油脂的含量在15％～30％，木质纤维素类物质含量少于5％。脂肪、碳水化合物、蛋白质都具有较高的产甲烷潜力；此外，餐厨垃圾的碳氮比(C/N)一般在10～30之间，符合厌氧消化的C/N。这些特性为餐厨垃圾的资源化利用提供了有利条件。

厌氧消化又称沼气发酵，是指兼性菌和专性厌氧菌在无氧条件下将溶解性和颗粒态的可生物降解有机物质转化为沼气的过程。餐厨垃圾厌氧消化可以将餐厨垃圾减量化的同时，产生可再生能源沼气，而得到国内外的广泛应用。

目前我国各个城市广泛采取餐厨垃圾集中处理模式，然而，多年来的实践发现，餐厨垃圾集中处理存在很多问题：

①集中处理模式的安全无法保证，由于交通及餐馆的特殊性，无法保证餐厨垃圾在一小时内实现运输与处理。运到处理站的餐厨垃圾已经腐烂变臭，夹带着上千种有害细菌和毒素(高温无法消灭毒素)；

②成本问题，需要添加大量麦麸、玉米皮等辅料的耗费加大了处理成本(加热过程需要大量能源)；

③收集难问题，集中处理设备面临“吃不饱”等尴尬局面，往往计划的规模达不到，有的项目成为“见光死”，建成的项目也就意味着项目的停运；

④地沟油问题，一些运输公司收集餐厨垃圾油水，卖给不法商贩，提炼地沟油，混入食用油市场，危害百姓。地沟油中含有黄曲霉素、各种病菌、重金属等有毒有害成分，如黄曲霉素的毒性是砒霜的100倍；

⑤成本分析，餐厨垃圾作业服务涉及从收集到运输和处理3个环节服务，部分还涉及中转运输，每个阶段均涉及到不同的项目消耗和费用支出。投资大，不适宜良性循环发展。

因此，如何从源头上处理餐厨垃圾被认为是解决餐厨垃圾问题的关键。

目前欧美国近年来在积极推广使用餐厨垃圾粉碎与分离技术。在餐厨垃圾生产量较大的单位，安装餐厨垃圾粉碎机和油脂分离装置，分离出来的垃圾排入下水道，油脂则送往相关加工厂加以利用。对于餐厨垃圾生产量较小的单位如居民厨房，则被混入餐厨垃圾中统一处理，或通过安装餐厨垃圾处理机，将垃圾粉碎后排入下水道。80％的美国新建住宅中都装有食物垃圾处理器，每个家庭通过食物垃圾处理器将餐厨垃圾打碎，经下水道进入污水处理厂进行再生循环处理。这种方法在国外应用的很好，然而并不适合我国餐厨垃圾的处理，至少在目前阶段来说很难实行。我国人均占有污水处理厂和管网较少，国家严禁将餐厨垃圾粉碎后直接排入下水道，以免堵塞管道造成污水处理系统崩溃。