城镇餐饮泔水离心脱水试验研究.pdf

城镇餐饮泔水离心脱水试验研究 ＊ 韩 琪 国家环境保护总局华南环境科学研究所, 广州 510655 曹梓轲 罗建中 广东工业大学环境学院, 广州 510090 摘要 简要介绍了城市餐饮泔水的来源、基本特征及目前主要处理技术方法, 提出了餐饮泔水无害资源化新工艺。 对 提出的工艺中泔水离心脱水工序进行了试验研究, 并得出最佳离心参数 时间 5 min、转速3 200 r min。 关键词 餐饮泔水 离心脱水 无害资源化 ＊广东省科技重大专项 2004A30404003 1 餐饮泔水的来源、特征及目前处置技术 城市餐饮泔水的主要特征之一 量大。随着社会 经济的发展、 人们生活节奏的加快及流动人口的增加 均可能导致餐饮业的快速发展 ,从而产生大量的餐饮 垃圾 。如美国的统计表明 ,在供给人们消费的食品中 约有 1 4 最终变成了废弃物 ; 台湾的专家研究表明, 台湾每人每天产生1. 1 kg垃圾 ,其中餐饮垃圾就占了 30; 韩国每天产生食物垃圾约1 1237 t ,约占城市生 活垃圾的 23. 2; 上 海市 日产 餐饮泔 水就 达到 1 300 t ,占全市的日均生活垃圾量的 10左右; 沈阳 市内五区餐饮业残汤剩菜产生量为200 t d左右 [ 1 -3] 。 特征之二 高营养 。餐饮泔水主要成分见表 1 [ 4 -6] 。 特征之三 易腐烂变质 , 容易产生令人不快的臭气等 不良的环境影响 。 表 1 泔水主要成分表 成分含量 成分含量 含水率70～ 90碳 C约 51. 7 粗蛋白约 16. 7氮 N3. 0～ 8 . 0 有机物80～ 97钙约 0 . 76 粗脂肪7～ 30钠约 0 . 84 粗纤维约2. 5 目前国内外对城市餐饮泔水的处置方法有填埋 法、 焚烧法 、 制肥法、生产饲料技术等等 。填埋法占地 面积大 ,二次污染严重且臭味四处飘散 , 并且由于泔 水营养丰富,填埋显然是一种资源的浪费。焚烧法建 设投资和运行费用较高, 且垃圾在焚烧时会产生二 英等有害气体, 同时由于泔水较高的含水量 ,单位质 量的热值 2 100～ 3 100 kJ kg左右 较低, 不能满足垃 圾焚烧发电的热值要求 即5 000 kJ kg以上 [ 7] , 故不 宜作燃烧处置。利用泔水生产再生肥料的确是一种 资源化 、 减量化、无害化的“绿色”技术 。但是随着食 物垃圾肥料化进程的加快 ,一些未解决的问题也随之 出现。一是量的问题, 肥料的使用期带有季节性, 易 出现供需失衡问题 ; 二是质的问题, 根据作为原料的 食物垃圾的种类不同, 生成的肥料有质的区别; 三是 “盐害”问题 ,食物垃圾中含有很多酱油和盐分, 加工 过程中被浓缩, 作为肥料大量使用后会引起土质恶 化,直接影响农作物的生长, 严重会引起沙漠化。将 餐饮业的残汤剩菜转化成可利用的饲料 ,不仅仅是废 物利用 ,而且可以缓解目前有些地区的粮食短缺问 题,同时又是当今环保化社会的一种环保行为 。目前 国内外已经开展了许多利用泔水生产蛋白饲料的研 究,其中开展较多的是利用培育的特种微生物进行蛋 白饲料的生产, 但该技术尚处于实验室研究阶段, 且 对特种微生物的后续影响未知 。 鉴于上述事实, 拟通过 泔水原料收集 ※筛滤 ※ 分拣 ※ 混合破碎制浆 ※ 离心脱水、 撇油※干燥灭菌 ※ 产品等系列工序对泔水进行加工处理生产蛋白饲料。 本研究主要介绍离心脱水技术 ,通过试验发现较佳的 离心试验参数, 为后续干燥工序提供较适宜的预脱水 物料 ,同时使整套工艺的处理成本降至最低。 2 实验材料与方法 2. 1 实验材料及仪器 实验处理对象来源于广州市天河区某酒店餐饮 泔水 。实验所用主要仪器设备见表 2。 2. 2 实验方法 首先将采集回来的泔水原料过筛,同时对固料进 行人工分拣 ,去除塑料袋 、抹布 、大块骨头 、 牙签以及 竹筷等物质 ; 混合后置入破碎机搅拌破碎成浆状, 搅 拌均匀后分装入塑料容器中放入电冰箱冷冻室中储 68 环 境 工 程 2006年 6 月第24 卷第3 期 表 2 实验仪器及用途 仪器设备用途 JG-300C 型多功能食物搅拌机搅拌、破碎 500 型电子天平称量 GR-200 分析天平称量 101-1型电热鼓风干燥箱干燥 TDL-40B 型低速台式大容量离心机离心脱水 BCD-236YH 电冰箱冷藏、储存 100 目标准检验筛过滤 存,每次取适量进行离心试验 ; 实验时取 2 支100 mL 离心筒分别装入60 g浆状物料后盖紧盖, 放入离心机 中进行离心试 验, 选取转速 分别在 4 000、3 600、 3 200、2 800、 2 400、2 000 r min以及离心时间分别为 7、 6、5、 4、3、2 min 进行离心试验, 离心后的物料在离 心筒中分为3 层 上层为动植物油层 ,中间层为水层, 最下层为固料层 ,将水层和油层小心地导入50 mL的 量筒中 , 记录水层和油层的体积 另做其它回收处 理 ,对于下层固料则在105 ℃ 恒重 其后两次称量差 值不超过0. 005 g 测其含水率 Y ,计算公式如下 ,比 较每次离心后固料层含水率的高低 ,找出最佳的离心 时间和离心转速 。 Y 1 -W 2-W1 W 100 式中 W 离心后样品质量 g ; W1 蒸发皿的质量 g ; W2 烘干恒重后样品和蒸发皿的总质量 g 。 3 结果与讨论 3. 1 含水率同离心转速的关系 图 1 含水率与转速关系 离心试验数据曲线见图 1、 2、 3。 由图 1、 2 及图 3 可以看出在相同的离心时间条 件下随着转速的增大离心后物料的含水率大致呈对 数减少 。但在转速分别为4 000 r mim和3 600 r min时 情况有所不同 图 2 中表现为曲线4 000 r min在曲线 3 600 r min之上 ,原因为该物料在转速3 600 r min左 右的情况下基本上已达到离心脱水的极限,即继续增 加转速对离心结果 含水率 影响不大, 但在图 2中曲 图 2 含水率与时间关系 图3 离心时间为 5min 条件下含水率与转速拟合曲线 线4 000 r min反而在曲线3 600 r min之上的试验结 果,可能是试验误差或其他有待证实的因素造成的 。 转速为3 200 r min的含水率与时间曲线在图2 中 几乎介于曲线4 000 r min和3 600 r min之间, 因而认 为可以确定3 200 r min为该物料较合适的离心转速 。 3. 2 含水率同离心时间的关系 由图 1可以看出在相同转速条件下随着时间的 增加离心后物料的含水率逐渐减少 ,既增加离心的时 间可以减少物料的含水量 。同时在图 1、2 中也可以 看出在离心时间在 5～ 7 min之间时 ,物料的含水率相 对于同一转速参数减少趋势变化不大 ; 另外 ,考虑到 在实际工程中离心时间的增加必然要增加设备投资 和运行成本 ,在不影响结果的前提下, 选定上述时间 区间的下限5 min为离心的时间参数。图 3 是离心时 间为5 min条件下含水率与转速关系拟合曲线, 在图 中可以看出在转速3 200 r min处刚好为该曲线变化 趋势 由 陡 到 缓 的 “拐 点” , 由 此 可 见, 5 min 和 3 200 r min为本试验的最佳试验参数 。 3. 3 前处理的影响 离心前的处理对后续工序的影响主要表现在粉 碎搅拌环节 。从图 1、2 可以看出虽然各条曲线的总 体趋势是伴随着横轴的增加而减少 ,但相邻各点表现 出“锯齿”变化的特征 ,通过多次重复试验表明物料中 含有大颗粒的骨块和没有搅碎的菜叶是导致该现象 的主要原因 。骨块由于其本身含水率较主体物料偏 低,必然导致该批物料的离心结果偏低 , 而菜叶易导 69 环 境 工 程 2006年 6 月第24 卷第3 期 致该批物料的结果偏高。因此只有物料破碎充分 、 混 合搅拌均匀条件下才能保证离心后的物料含水率呈 现连续变化,而不致“跳跃” 。 4 结论 1 充分均匀地破碎 、 搅拌是保证离心结果有效 的前提条件。 2 提高转速可降低离心固料层的含水率 ,但当 转速达到3 200 r min时再增加转速对物料的含水率 的降低影响不大 。 3 在同一转速条件下离心时间的延长必然导致 物料的含水率降低 , 但当转速 ≥3 200 r min时 , 离心 时间长于5 min后物料的含水率已变化不大。 4 综合考虑技术、成本及效益等因素 , 将时间 5 min 、 转速3 200 r min 确定为该餐饮泔水离心脱水 的最佳试验参数 。 参考文献 [ 1] 谷庆宝, 郑丙辉, 李发生等. 国内外餐饮垃圾的管理. 环境污染治 理技术与设备,2004, 5 6 17-20. [ 2] Sun -Kee Han, Hang-Sik Shin.Biohydrogen production by anaerobic fermentation of food waste. International Journal of Hydrogen Energy, 2004, 29 569-577 . [ 3] 刘够生等. 基于响应面的泔水样培养单细胞蛋白培养基的优化. 食品与发酵工业,2003, 29 10 15 -18. [ 4] 吴文伟, 邢汝明. 城市泔水管理的探讨. 城市管理与科技, 2003, 5 2 66 -68. [ 5] Jong Ik Park, Yeoung-Sang Yun, Jong Moon Park. Long-term operation of slurrybioreactorfordecompositionoffoodwastes.Bioresource Technology, 2004, 84 101 -104. [ 6] 吕凡, 何品晶, 邵立明等. 餐厨垃圾高温好氧生物消化工艺控制 条件优化. 同济大学学报, 2003, 31 2 233-238. [ 7] 耿土锁. 高含水率有机垃圾资源化处置对策. 江苏环境科技, 2002, 15 2 24 -25. 作者通讯处 韩琪 510655 广州市员村西街 7 号大院 国家环境保 护总局华南环境科学研究所 电话 020 85558425 E -mail hanqiscies. com. cn 2005- 11-18 收稿 上接第 61页 图 5 含油污泥胶块 图 6 含油污泥调剖剂颗粒 5 结论 1 含油污泥聚合制备膨体颗粒调剖剂是一种新 的污泥回用技术 ,与污泥悬浮液调剖技术相比 ,更加 灵活 、 有效 。 2 合成含油污泥体膨颗粒调剖剂的优化条件 为 单体浓度 20,干泥含油率 14, 污泥占 40,交 联剂占单体质量 0. 14, 反应温度 35 ℃。 3 含油污泥胶块造粒过程中必须加入适量减阻 剂,否则粉碎时容易变成粉末 。 4 含油污泥调剖剂在自来水中和 0. 5 NaCl 盐 水中的膨胀倍数分别为 40倍和 15 倍, 膨胀后强度和 弹性好。 参考文献 [ 1] 吴波, 马希河, 杨中喜等. 油田污泥固化技术的研究进展. 国外建 材科技, 2003, 24 4 66 -67. [ 2] 杨国圣, 吴新民, 杨和平. 含油污泥处理工艺研究. 环境科学与技 术, 2004, 27 3 78 -79, 97. [ 3] 席凤岭, 王东升, 张艳辉. 活性污泥调剖剂的研制及在岔河集油 田的应用. 油田化学, 1998, 15 2 120-123. [ 4] 尚朝辉, 隋清国, 张艳君. 污泥调剖技术在桩 106 馆陶组油藏中 的应用钻采工艺,2004, 27 1 49 -50. [ 5] 李丹梅, 王艳霞, 余庆中. 河南油田含油污泥调剖技术研究及应 用. 油气田环境保护, 2003, 13 3 30 -32. [ 6] 周正刚, 李芮丽. 膨润土 -SAR 复合材料的研究. 高分子材料科学 与工程, 2002, 18 4 151 -153. 作者通讯处 李芮丽 100083 北京市 910 信箱 中国石油勘探开发 研究院油田化学所 电话 010 62097567 E -mail lrl petrochina . com. cn 2006- 01-09 收稿 70 环 境 工 程 2006年 6 月第24 卷第3 期 RESEARCH ON SLUDGE REDUCTION BY ANOXIC AND AEROBIC DIGESTION Niu Yina Peng Yongzhen 62 Abstract It is studied that the digestion effect of anoxic and aerobic process under different conditions, which is also compared with that of the traditional aerobic digestion at normal and intermediate temperatures. Statistical analysis of the control parameters, such as pH etc is done. Optimization process conditions are proposed, which providesa reliable basis for design and management of anoxic and aerobic digestion of sludge. Keywords anoxic and aerobic digestion, surplus activated sludge, intermediate temperature and normal temperature TREATMENT OF MUNICIPAL LANDFILL LEACHATE WITH INTEGRATED PROCESS BASED ON MULTIFUNCTION FLY-ASHRuan Xiangyuan Wen Jianguo Liu Siqi 65 Abstract A system of treatment of municipal landfill leachate was combined by five -series trunks filled with multifunction fly-ash such as adsorption, coagulating, decomposition and so on. Under processing conditions of flow rate of 40 L h for landfill leachate, 40 L m3hfor air and 15 mg L for ozone, respectively, suspended substances, colority, CODCr, BOD5, ammonia nitrogen and sulfide in the leachate were cut down by 93, 90, 96, 92, 86 and 92, respectively. Keywords landfill leachate, immobilized coagulant, fly-ash and ozone EXPERIMENTATION ON CENTRIFUGAL DEWATERING OF MUNICIPAL CATERING SWILLS Han Qi Cao Zike Luo Jianzhong 68 Abstract The resource, characteristics and disposal technologies of urban catering swills are introduced. The new resource recycling technique for the catering swills are presented and the working procedure of the centrifugal dewatering is studied. The optimal centrifugal parameters are confirmed as 5 minutes centrifugal time and 3 200 r min for rotation speed. Keywords catering swills, centrifugal dewatering and resource recycling DISTILLING AND ENRICHING TRACE NONYLPHENOL IN WASTEWATER BY SOLID -PHASE EXTRACTIONHao Ruixia Liang Peng Zhao Man et al 71 Abstract About 70 wastewater or reuse water samples are pre -treated by solid -phase extraction for distilling and enriching NP, and the conditions of SPE have been studied in detail, then, the samples are quantitatively analyzedby GC-MS-∑SIM. The resultsare that OasisRHLBSPE pole is of good adsorption for NP in wastewater, and the efficiency of eluate solvent is about 97. 01. The veracity and accuracy of the meassured resultsmeet requirements. Keywords environmental hormone, nonylphenol, complex matrix, trace ingredient and solid -phase extraction IMPROVEDATTRIBUTERECOGNITIONMODELANDITSAPPLICATIONTO COMPREHENSIVE QUALITY ASSESSMENT OF URBAN ENVIRONMENT Zhang Libing ChengJilin Jin Juliang et al 74 Abstract During the process of utilizing attribute recognition model to make comprehensive assessment, there are some subjective factors in calculating the weight vector. According to this, an improved based on the technique of data driving is applied to make the weight calculation more scientific and rational. An example shows that the improved attribute recognitionmodel has good property of simple principle, nice results and handy calculation. It has wide applicability in the area of comprehensive assessment. Keywords improved attribute recognition model, urban atmospheric environment and comprehensive assessment THE SETPAIR ANALYSIS MODELFOR REGIONAL ECO-ENVIRONMENTAL QUALITY UATION AND ITS APPLICATIONLi Fanxiu Mei Ping Chen Wu 77 Abstract A new model for regional eco -environmental quality uationwas established,where set pair analysiswas used. And an applied example was studied with more satisfactory results. Compared with unascertained measurement uation , this model is perfect, the uating result ismore reasonable and its resolving power is higher. Thus, a simple and effective uation is provided for regional eco- environmental quality uation. Keywords regional eco -environment, uationmodel, set pair analysis and Chaohu basin DESIGN OF MEMBRANE BIOREACTORFOR TREATING WASTEWATER INHOUSING ESTATE Wang Lin Yuan Xinyan Li Shifeng 79 Abstract A process of using submergedmembrane bioreactor with nitrogen and phosphorusbeing removed sumultaneously is introducedfor sewage treatment in housing estate. The KORED flat polyethersulfone membrane made in the Republic of Korea is selected, whose property and pollution control, as well as design parameters of each structure are also described. Keywords reuse of sewage in housing estate, membrane bioreactor, process design and investment analysis 5 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 24,No. 3, Jun. , 2006