1.本发明属于环保领域，具体为一种餐厨垃圾处理工艺。
背景技术：2.我国餐厨垃圾主要来源于餐饮企业、食品加工企业、学校、宾馆、企事业单位食堂。餐饮业快速发展及人民生活水平不断提高的同时，餐厨垃圾产生量持续增大。根据我国餐厨垃圾处理技术规范(cjj184-2012)建议的产生量计算方法，我国餐厨垃圾的年产生量约6000万吨。随着城市化进程的不断加快，餐厨垃圾产生量不断增大，带来的环境和生态问题日益显著。餐厨垃圾含水率较高的特性(80％
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90％)导致焚烧、填埋等处理设施运行成本高且不稳定。有机质含量高的特性导致餐厨垃圾易腐烂变质、容易携带滋生病原菌(如口蹄疫、沙门氏菌、弓形虫、猪瘟病菌等)，因此无法直接用作动物饲料。
3.餐厨垃圾中有机营养分含量较高，经过合理处理可用于生产动物饲料、有机肥料和生物沼气等高价值的生物质资源。需要采用正规化的餐厨垃圾无害化处理及资源化利用方式促进资源的转化及利用，同时可以实现社会、环境及经济效益的有效统一。国家已开展的100个餐厨废弃物资源化利用和无害化处理试点项目中，约80％的试点项目采用厌氧消化技术作为核心主体工艺。
4.我国餐厨垃圾具有典型的高有机质含量、高油脂含量、复杂的油-水-固物料特性及不均一性，各组分间相互影响，大大增加了厌氧稳定高效处理难度及资源回收利用难度。餐厨垃圾厌氧消化过程中产生的甲烷主要来源于碳水化合物、蛋白质和油脂三大有机成分的生物降解。我国餐厨垃圾中有机质组成比例差异较大，蛋白质含量范围为10.9％
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25.9％，碳水化合物含量为22.4％
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70.2％、脂肪含量2.4％
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37.0％。由于餐厨垃圾中的碳水化合物主要来自于米饭及面条，蛋白质主要来自于肉类、蛋类及豆制品等，脂肪主要来源于猪、牛、羊肉等肉制品，因此区域的饮食习惯及经济水平差异将会影响三者含量。餐厨垃圾中有机质理化特性是影响厌氧反应运行特性参数(如水解速率、产甲烷潜能)的重要指标。
5.现有技术中，对于餐厨垃圾中有机成分的比例调控仍然不足，当餐厨垃圾不进行成分调控直接进行厌氧消化时，产生甲烷的效率是难以控制的，容易造成餐厨垃圾处理过程中的原料浪费问题，使处理成本较高，利用效率低下。
技术实现要素：6.针对现有技术的不足，本发明提供一种餐厨垃圾处理工艺。
7.一种餐厨垃圾处理工艺，包括以下步骤：
8.1、将收集来的餐厨垃圾进行杂质分选、破碎和制浆，实现垃圾中杂质的去除及有机成分粒径的降低；然后进入三相分离系统实现油脂提取和回收；
9.2、三相分离提油后剩余物料进入厌氧发酵系统的均质罐实现物料调质及均质；进入均质罐的有机物料进行碳水化合物、蛋白质、脂肪三种有机组分的调控，调控后物料作为
进入后续厌氧发酵反应系统的底物；
10.3、底物转移至厌氧发酵系统内进行水解酸化产酸产沼气；
11.其中，步骤2中，调控后碳水化合物、蛋白质、脂肪占混合物料的重量比例分别为：9.1％≤碳水化合物≤9.8％、4.5％≤蛋白质≤4.8％、4.7％≤脂肪≤5.2％。
12.进一步地，步骤2中，蛋白质的重量百分比≤脂肪的重量百分比。
13.进一步地，步骤2中，调控通过不同成分比例的三相分离提油后剩余物料混合实现碳水化合物、蛋白质、脂肪重量比例的调控。
14.进一步地，厌氧发酵反应系统的底物还包括污泥和粪便，调控后的有机物料与污泥、粪便的重量比为1:0.3-0.5:0.1-0.2，其中，污泥为污水压滤后的泥饼，泥饼与粪便按比例混合均匀后再与调控后的有机物料混合均匀。
15.进一步地，底物在进入厌氧消化系统前进行x射线辐照处理，x射线的波长为0.08-0.17nm，管电压为15-18kv，管电流为0.5-0.8ma，辐照时间为5-20s。
16.进一步地，步骤2中，三相分离采用三相离心机进行，分离出水相、渣相、油相三种状态的物料；油相经进一步提纯后储存至油脂暂存箱后输送至室外毛油罐；水相和渣相泵送至均质罐处进行调配。
17.进一步地，物料经调控后利用螺杆泵泵入换热器进行温度调节，然后进入厌氧消化罐内，厌氧发酵温度控制在35-37℃。
18.进一步地，步骤1中，餐厨垃圾经收集后被倒入接料装置中，经接料装置沥水后的固态物料通过绞龙进入后续分选、破碎、制浆处理；粒径超过20mm 以上的杂物从固态物料中分离，剩余有机质进行破碎制浆得到粒径在8mm以下的浆状物料，然后进行除砂除杂处理。
19.本发明与现有技术相比，优点在于：
20.1、优化了有机物料中碳水化合物、蛋白质、脂肪的重量比例范围，限定了组分中蛋白质和脂肪的重量关系，通过三种主要有机质的重量比例优化，使有机物料在厌氧消化产甲烷的效率提高，甲烷的产量提高了24％，有效产甲烷周期缩短为17天，明显提高了甲烷的产出比，降低了甲烷的生产成本。
21.2、优化了有机物料与污泥、粪便的比例，通过不断尝试获得了较佳的比例范围，通过有机物料与污泥、粪便的配合，使有机物料在厌氧消化过程中的产率进一步提高，当有机物料与污泥、粪便的重量比为1:0.4:0.15时，甲烷产量提高了25％，有效产甲烷周期缩短为16天，在物料混合时，通过污泥与粪便的预先均匀混合，使污泥与粪便结合，在后续的厌氧消化过程中可提高协同作用的效果，相较于直接混合三者的情况，甲烷产量可进一步提高1-2个百分点。
22.3、在均质后对底物进行x射线辐照的步骤是本发明的另一关键点，通过不断尝试最终确定将x射线辐照的步骤设置在均质后，底物导入厌氧消化系统前，可明显提高厌氧消化产甲烷的效率。其中，以短时间低强度的x射线辐照，可在保障安全的前提下，通过能量射线较强的穿透能力为有机物料与污泥、粪便的混合物提供能量输入，在合适的辐照强度下，可加速混合物中物料的分解速度，为后续厌氧消化提供更有利的底物，同时，适量的辐照还可以在一定程度上削弱污泥和粪便中微生物的活跃程度但又不影响厌氧消化系统中微生物的活跃程度，降低在后续厌氧消化过程中对于有机物料产甲烷的抑制作用，既实现了协
同消化的进行，又保证了餐厨垃圾产甲烷反应的主导地位。此外，微观能量的补充也使后续反应速率提高。通过x射线辐射处理，可进一步提高甲烷的产量0.5-1个百分点，使甲烷的产量提高高达27％，有效产甲烷周期缩短为15 天，显著提高产甲烷效率，降低了成本。
附图说明
23.图1为经30天厌氧消化后累积甲烷产量曲线图，横坐标为时间(天)，纵坐标为累积甲烷产量(ml/gvs)。
具体实施方式
24.实施例1
25.一种餐厨垃圾处理工艺，包括以下步骤：
26.1、餐厨垃圾经收集后被倒入接料装置中，例如接料斗，经接料装置沥水后的固态物料通过绞龙进入后续分选、破碎、制浆处理；粒径超过20mm以上的杂物从固态物料中分离，剩余有机质进行破碎制浆得到粒径在8mm以下的浆状物料，然后进行除砂除杂处理。然后进入三相分离系统实现油脂提取和回收。
27.2、三相分离采用三相离心机进行，分离出水相、渣相、油相三种状态的物料；油相经进一步提纯后储存至油脂暂存箱后输送至室外毛油罐；水相和渣相泵送至均质罐处进行调质及均质；进入均质罐的有机物料进行碳水化合物、蛋白质、脂肪三种有机组分的调控，调控后物料作为进入后续厌氧发酵反应系统的底物。其中，调控通过不同成分比例的三相分离提油后剩余物料混合实现碳水化合物、蛋白质、脂肪重量比例的调控，可选地，可通过稀释降低成分比例，或加入某些组分或以某些组分为主的物料进行调控。调控后碳水化合物、蛋白质、脂肪占混合物料的重量比例分别为：9.1％≤碳水化合物≤9.8％、4.5％≤蛋白质≤4.8％、4.7％≤脂肪≤5.2％，其中，本发明在试验过程中发现，虽然甲烷主要产自碳水化合物、蛋白质、脂肪，但其中脂肪的含量与甲烷的产量间呈现显著性正相关(p《0.01)，因此，在组分中限定蛋白质的重量百分比≤脂肪的重量百分比，可保证同甲烷的高效产出。
28.3、物料经调控后，在均质罐中同时兼具水解酸化效果，然后利用螺杆泵泵入换热器进行温度调节，然后进入厌氧消化罐内。厌氧发酵温度控制在35-37℃，可实现高效产沼气，当碳水化合物、蛋白质、脂肪的重量百分比分别为9.5％、 4.7％、5.2％时，甲烷产量最高，为645ml/gvs，与未进行调控的原始物料相比，沼气产率提高了24％，有效产甲烷周期缩短为17天(如图1中所示)；当碳水化合物、蛋白质、脂肪的重量百分比分别为9.7％、4.6％、5.1％时，甲烷产量其次，为592ml/gvs，沼气产率提高了14％，有效产甲烷周期为20天，；当碳水化合物、蛋白质、脂肪的重量百分比分别为9.1％、4.5％、4.7％时，甲烷产量最低，为576ml/gvs，与未进行调控的原始物料相比，沼气产率提高了11％，有效产甲烷周期为22天。
29.对比例
30.该对比为例中与实施例1做对比，其与实施例1的区别在于，步骤2中不进行有机组分的调控，其他步骤均与实施例1相同，同样重量的底物进行厌氧消化后，甲烷产量为520ml/gvs，有效产甲烷周期为25天。
31.实施例2
32.该实施例与实施例1的区别在于，厌氧发酵反应系统的底物还包括污泥和粪便，调
控后的有机物料与污泥、粪便的重量比为1:0.3-0.5:0.1-0.2，其中，污泥为污水压滤后的泥饼，泥饼与粪便按比例混合均匀后再与调控后的有机物料混合均匀。其他步骤均与实施例1相同，同样重量的底物进行厌氧消化后，甲烷产量相较于实施例1有增加，其中，当有机物料与污泥、粪便的重量比为1:0.4:0.15时，甲烷产量最高，为650ml/gvs(已排除污泥、粪便产甲烷量)，有效产甲烷周期缩短为16天。通过污泥、粪便的按比例加入，并优化了混合顺序，可进一步提高甲烷的产量。
33.实施例3
34.该实施例在实施例1的基础上，物料调控后进入厌氧消化系统前进行x射线辐照处理，x射线的波长为0.08-0.17nm，管电压为15-18kv，管电流为 0.5-0.8ma，辐照时间为5-20s，其中，可根据底物重量的多少对辐照时间进行选择，底物重量较多时，辐照时间适当延长。通过增加x射线辐照处理步骤，可提高物料的分解程度，增加物料进行厌氧消化前体系的能量，加速厌氧消化过程，进而提高甲烷产量。当x射线的波长为0.15nm，管电压为16kv，管电流为0.6ma，辐照时间为10s时，甲烷产量最高，为648ml/gvs(已排除污泥、粪便产甲烷量)，有效产甲烷周期缩短为16.2天。
35.实施例4
36.该实施例在实施例2的基础上，物料调控后进入厌氧消化系统前进行x射线辐照处理，当x射线的波长为0.15nm，管电压为16kv，管电流为0.6ma，辐照时间为10s时，甲烷产量最高，为657ml/gvs(已排除污泥、粪便产甲烷量)，有效产甲烷周期缩短为15天。由此可知，通过对于添加特定比例污泥、粪便的调控后物料进行x射线辐照处理，可进一步提高甲烷产量，并且，对于添加特定比例污泥、粪便的调控后物料进行x射线辐照处理，甲烷的产量提高率(实施例4相较于实施例2提高了1％)比仅对调控后物料进行x射线辐照处理时(实施例3相较于实施例1提高了0.5％)更高，究其原因，推测为x射线辐照处理设置在调控后进入厌氧消化系统前，对于底物分解的影响相近，但由于污泥和粪便中的微生物在x射线辐照处理时活跃程度受到影响，使其在后续的厌氧消化过程中进行协同消化时处于弱势，反而增进了协同消化过程中调控物料的厌氧消化的优势程度，实现了甲烷产量的进一步提高。
37.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
38.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
39.在本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、
材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
40.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
技术特征：1.一种餐厨垃圾处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将收集来的餐厨垃圾进行杂质分选、破碎和制浆，实现垃圾中杂质的去除及有机成分粒径的降低；然后进入三相分离系统实现油脂提取和回收；步骤2：三相分离提油后剩余物料进入厌氧发酵系统的均质罐实现物料调质及均质；进入均质罐的有机物料进行碳水化合物、蛋白质、脂肪三种有机组分的调控，调控后物料作为进入后续厌氧发酵反应系统的底物；步骤3：底物转移至厌氧发酵系统内进行水解酸化产酸产沼气；其中，步骤2中，调控后碳水化合物、蛋白质、脂肪占混合物料的重量比例分别为：9.1％≤碳水化合物≤9.8％、4.5％≤蛋白质≤4.8％、4.7％≤脂肪≤5.2％。2.根据权利要求1所述的一种餐厨垃圾处理工艺，其特征在于，步骤2中，蛋白质的重量百分比≤脂肪的重量百分比。3.根据权利要求1所述的一种餐厨垃圾处理工艺，其特征在于，步骤2中，调控通过不同成分比例的三相分离提油后剩余物料混合实现碳水化合物、蛋白质、脂肪重量比例的调控。4.根据权利要求1所述的一种餐厨垃圾处理工艺，其特征在于，厌氧发酵反应系统的底物还包括污泥和粪便，调控后的有机物料与污泥、粪便的重量比为1:0.3-0.5:0.1-0.2，其中，污泥为污水压滤后的泥饼，泥饼与粪便按比例混合均匀后再与调控后的有机物料混合均匀，优选地，有机物料与污泥、粪便的重量比为1:0.4:0.15。5.根据权利要求1-4任一所述的一种餐厨垃圾处理工艺，其特征在于，底物在进入厌氧消化系统前进行x射线辐照处理，x射线的波长为0.08-0.17nm，管电压为15-18kv，管电流为0.5-0.8ma，辐照时间为5-20s。6.根据权利要求1所述的一种餐厨垃圾处理工艺，其特征在于，步骤2中，三相分离采用三相离心机进行，分离出水相、渣相、油相三种状态的物料；油相经进一步提纯后储存至油脂暂存箱后输送至室外毛油罐；水相和渣相泵送至均质罐处进行调配。7.根据权利要求1所述的一种餐厨垃圾处理工艺，其特征在于，物料经调控后利用螺杆泵泵入换热器进行温度调节，然后进入厌氧消化罐内，厌氧发酵温度控制在35-37℃。8.根据权利要求1所述的一种餐厨垃圾处理工艺，其特征在于，步骤1中，餐厨垃圾经收集后被倒入接料装置中，经接料装置沥水后的固态物料通过绞龙进入后续分选、破碎、制浆处理；粒径超过20mm以上的杂物从固态物料中分离，剩余有机质进行破碎制浆得到粒径在8mm以下的浆状物料，然后进行除砂除杂处理。
技术总结本申请公开了一种餐厨垃圾处理工艺，包括：1、将收集来的餐厨垃圾进行杂质分选、破碎和制浆，实现垃圾中杂质的去除及有机成分粒径的降低；然后进入三相分离系统实现油脂提取和回收；2、三相分离提油后剩余物料进入厌氧发酵系统的均质罐实现物料调质及均质；进入均质罐的有机物料进行碳水化合物、蛋白质、脂肪三种有机组分的调控，调控后物料作为进入后续厌氧发酵反应系统的底物；3、底物转移至厌氧发酵系统内进行水解酸化产酸产沼气；步骤2中，调控后碳水化合物、蛋白质、脂肪占混合物料的重量比例分别为：9.1％≤碳水化合物≤9.8％、4.5％≤蛋白质≤4.8％、4.7％≤脂肪≤5.2％。可显著提高甲烷产量，缩短有效产甲烷周期。缩短有效产甲烷周期。缩短有效产甲烷周期。
技术研发人员：李洋洋 陈鑫 周峰 敖建瑜 朱文凯 沈斌 肖艳
受保护的技术使用者：嘉兴市绿能环保科技有限公司
技术研发日：2022.05.10
技术公布日：2022/11/1
