第一篇：廚余垃圾發酵處理論文資料

固態發酵

以餐廚垃圾為原料進行固態發酵生產菌體蛋白飼料，可提高氨基酸、蛋白質和維生素含量，代替大豆、魚粉等蛋白飼料。鄔蘇煥等1利用固態發酵的方法處理城市餐廚垃圾，研究中采用多種酵母菌和霉菌混合發酵，篩選出白地霉 F—1，米曲霉 F—6 進行優勢菌 種組合，最優化發酵條件：發酵培養基高溫滅菌 20min，加如硫酸銨1%，磷酸二氫鉀4%，氯化鈉3%，初始PH5.5，含水率60%左右；種子液15%，接種比率為1：1，發酵5天。最終得到飼料粗蛋白含量33.87%，比原料增加6.85%。該方法投資少、見效快、能耗低、操作簡易。

陳金鐘等2采用多菌種混合發酵同時處理泔腳和秸 桿，在 泔腳和秸 桿粉按3:1混合，溫度150攝氏度，高壓鍋中高溫濕熱酸處理的條件下，經初步雙菌混合發酵試驗所得的飼料產品質量為：粗蛋白>25%，粗纖維<18%，水分<10%。該工藝能很好地同時處理泔腳和秸桿，并大大地提高秸稈飼料的蛋白含量，是一種很好的飼料制備方法。

參 考 文 獻

王向會，李廣魏，孟虹．國內外餐廚垃圾處理狀況概述．環境衛生工程，2005，2（13）：41—43 2 黃文雄，劉暢．餐廚垃圾處理現狀與發展趨勢．建設部環境衛生工程技術研究中心 3 耿士鎖．食物性有機垃圾資源化方法．貴州環保科技，2002（12）：15—18 4 王星，王德漢，張玉帥．國內外餐廚垃圾的生物處理及資源化技術進展．環境衛生工程，2005，2（13）：25—29 5 Ministry of Environmental of South Korea．Food Waste Reduction and Recycling [J]．2002 6 劉會友，王俊輝，趙定國．厭氧消化處理餐廚垃圾的工藝研究．能源技術，2005，26（4）：150—154 7 王星，王德漢，徐菲等．餐廚垃圾厭氧消化的工藝比選研究．能源工程，2005，（5）：27—31 8 叢利澤．餐廚垃圾的微生物處理與資源化的初步研究．廈門大學碩士論文，2007：5—18 9 華云，王麗莉，張波．我國餐廚垃圾處理現狀及主要處理技術應用情況．城市管理技術，2009，2：60—63 10 許樹龍．廚房的垃圾分類和廚內的垃圾處理機．家飾，2002，（3）：140—141 11 敬言．關于普及食物垃圾處理器的思考．家用電器，2003，（1）：6—87 12 王梅．餐廚垃圾的綜合處理工藝及應用研究．西北大學碩士學位論文，2008：5—13 13 吳玉萍，董鎖成．當代城市生活垃圾處理技術現狀與展望．城市環境與城市生態，2001，14（1）：33—36 14 俞榮賦．走進廚房二次革命新時期．電器制造商，2002，（9）：49

廚余垃圾主要是家庭、賓館、飯店、學校等機關企事業等單位飲食殘留下來的供餐垃圾,是人們生活消費過程中產生的一種固體廢棄物[1]。

從20世紀初由于經濟大力發展，人們生活水平大有提高以及全球人口數量日益提高，導致廚余垃圾的產量也隨之明顯增長。現在世界每年產生的城市生活垃圾為500億噸左右。廚余垃圾在其占的比重為10%~20%[2]。廚余垃圾由于容易發酵、變質、腐爛、不僅產生大量的毒素，散發氣味，在地表堆積時還會污染水體和大氣，更滋生有害細菌[3]。所以廚余垃圾處理的不及時，不僅影響一個城市的市容和環境衛生，而且還會傳播疾病，危害人類的日常生活和心身健康。因此，廚余垃圾的資源化、無害化處理在全球大部分國家日益受到重視。14

（二）廚余垃圾厭氧發酵技術（1）厭氧發酵對有機質的降解機理

厭氧發酵是一個多步驟、多種微生物參與的過程。厭氧發酵被普遍認為是一個3階段的復雜反應過程，即水解階段、產氫產乙酸階段和甲烷階段。在整個厭氧發酵過程中，通過3大類菌群（發酵性細菌、產氫產乙酸菌和甲烷菌）的相互協同作用，最終使復雜的有機物降解為CH2、H2和CO2等氣體。

厭氧發酵過程中有機質的降解機理主要包括丁酸型、內酸型和乙酸型3種類型。可溶性碳水化合物的發酵類型以丁酸型為主，發酵的主要末端產物為丁酸、乙酸、H2、CO2和少量的內酸；含氮有機物化合物主要以內酸型發酵為主，其特點是氣體的產生量很少：乙酸型發酵的末端發酵產物以乙酸、乙醇為主，發酵液中含有大量的H+，對產氫和產甲烷都有優勢。

（2）厭氧發酵的影響因素及研究進展

目前廚余垃圾的厭氧發酵技術研究主要集中在水解酸化工藝及反應器的設計、產氫和產甲烷菌種的選擇與分離、發酵過程工藝條件的優化以及兩相法產氫和產甲烷等方面。對于廚余垃圾這種大分子有機物來說，蛋白質、糖類和脂肪等大分子的降解十分重要，水解酸化程度的高低將直接影響生物氣的產率，水解酸化程度的好壞除了與操作條件有關外，還與反應器的設計構造有關。史紅鉆等對酸化反應器做了改進，實現了酸化液與未消化固體物料的分離，可將水解酸化過程中產生的酸化液及時地提取出來，而未消化的固體物料則繼續留在酸化反應器進行酸化，達到了對未消化物料的徹底酸化。李一平[33]等研究了兩相法中PH對廚余垃圾酸化過程的影響，結果表明在PH=7時，86%的總有機碳（TOD)處于溶解性狀態，大多數蛋白質可被降解形成氨氮，氨氮增加了體系對酸的緩沖能力，因此提高了廚余垃圾的水解與酸化速率，同時酸化產物中乳酸的濃度相對更低，這給后續的產甲烷階段創造了良好的條件。

廚余垃圾厭氧產氫通常和水解酸化在同一個反應器內完成。產氫效率受產氫菌種、生態因子（如PH、氧化還原電位ORP、溫度和底物等）以及水力停留時間等因素的限制。通常利用產氫菌比產甲烷菌能耐受更寬的PH，產氫發酵細菌的生長速度比產甲烷快的特點，通過改變PH和水力停留時間等參數來實現對產氫細菌和產甲烷細菌動態分離。提高反應器的產氫能力。任南琪[34]等在高效產氫菌的分離、產氫菌的生態因子優化方面做了大量的研究工作。而在廚余垃圾產氫的實驗研究中，產氫菌源則主要來自污泥。張振宏等分別研究了活性污泥、礦化污泥和礦化垃圾作為產氫菌源對廚余垃圾產氫的影響，結果發現活性污泥的產氫效果最好，其氫氣濃度和產氫量分別為47.1%和100mL/g。李東[35]等利用活性污泥作為發酵產氫菌源，利用不同化學組成的廚余垃圾在反應器中進行了發酵產氫，結果表明富含糖類垃圾的產氫能力是脂類和蛋白類垃圾的20倍。付鐘[36]等對廚余垃圾厭氧發酵產氫過程的研究表明，在發酵溫度為55℃，PH在6.0-7.0時，發酵反應速率最快，PH對發酵過程影響較小，COD的產氫率為0.48mol/g。楊占春[37]等利用高溫預處理過的活性污泥作為種泥，對廚余垃圾厭氧發酵制氫的工藝條件進行了優化，最終得到的氣體中氫氣的體積可達60%，氫氣的產生速率為5.49m3/(m3﹒d）。

產氫和產甲烷是一個相互競爭的過程，特別是產甲烷對PH的依賴性較強，水解酸化階段形成的酸性物質可能抑制產甲烷菌的活性，因此實驗研究中比較常見的是將產酸和產甲烷2個階段分開在不同的消化反應器中進行（兩相法）以提高底物的利用和產甲烷速率。兩相法產甲烷的研究主要集中在水解酸化反應器的設計改進以及運行工藝參數的優化方面。潘堅[38]等實驗規模的單相反應器和兩相反應器處理廚余垃圾，結果表明采用兩相處理工藝時甲烷量可以提高

約20%。然而，盡管在研究報道上兩相法多余單相法，但在工業應用方面，歐洲城市有機垃圾單相發酵占了絕對優勢，兩相發酵占10.6%，這可能是由于現有的兩相厭氧發酵工藝在消化時間和處理效果方面未表現出單相明顯的優勢，而在系統操作和維護方面卻比單相更加復雜的緣故。

兩相法也可以將產氫和產甲烷結合起來，即在第1反應器酸化產氫，產氫殘渣經過調節后在第2反應器進行產甲烷。肖本益等設計了1種廚余垃圾兩相法厭氧消化產氫產甲烷的技術，即將廚余垃圾經預處理后，進入第1發酵罐進行厭氧產氫發酵，發酵后沼渣進入第2發酵罐進行厭氧產甲烷，從而使廚余垃圾中的有機質得到充分利用。陳迪明[39]也對廚余垃圾產氫后的殘渣進行了產甲烷研究，結果表明在污泥接種量為60%時，產氫殘渣進行靜態發酵獲得最高甲烷產率為441mL/g，產氫殘渣動態發酵最大負荷為60%kg/(L﹒d),此時獲的甲烷平均產率為370mL/g

第二篇：有機垃圾發酵處理實驗

廚余垃圾發酵實驗

一、實驗目的廚余垃圾的發酵處理是其無害化、資源化處理的最重要途徑之一。通過本實驗，使得學生了解有機垃圾發酵處理的特點及其影響因素。知道如何準備發酵原料，如何控制發酵各參數條件等。

二、實驗原理

廚余垃圾發酵屬于厭氧發酵。厭氧處理在廢棄物處理上大多用于水處理，在生活垃圾的處理上用的較少，尤其是我國。厭氧發酵也叫厭氧消化、沼氣發酵、甲烷發酵，是將復雜有機物在無氧條件下利用厭氧微生物：發酵性細菌、產氫產乙酸菌、耗氫耗乙酸菌、食氫產甲烷菌、食乙酸產甲烷菌等降解生成N、P等無機化合物和甲烷、二氧化碳等氣體的過程。

厭氧處理方法無論是在水處理還是有機垃圾處理發面原理都是一樣的，都存在三階段理論。

第一階段為水解發酵階段，是指復雜的有機物在微生物胞外酶的作用下進行水解和發酵，將大分子物質轉化成小分子物質如：單糖、氨基酸等為后一階段做準備。

第二階段為產氫、產乙酸階段，該階段是在產酸菌如膠醋酸菌、部分梭狀芽孢桿菌等的作用下分解上一階段產生的小分子物質，生成乙酸和氫。這一階段產

酸速率很快，致使料液pH值迅速下降，使料液具有腐爛氣味。

第三階段為產甲烷階段，有機酸和溶解性含氮化合物分解成氨、胺、碳酸鹽和二氧化碳、甲烷、氮氣、氫氣等。甲烷菌將乙酸分解產生甲烷和二氧化碳，利用氫將二氧化碳還原為甲烷，在此階段pH值上升。

這三個階段當中有機物的水解和發酵為總反應的限速階段。一般來說，碳水化合物的降解最快，其次是蛋白質、脂肪，最慢的是纖維素和木質素。

三、實驗材料、儀器及要求

1.實驗原料

本實驗的原料來自于學校學生食堂餐廚垃圾, 成分為： 菜葉(蔥葉、芹菜葉、白菜葉等)、海鮮(蝦皮、蟹殼、魚刺等)、泔腳(蛋殼、面條、剩菜等)； 不含塑料、玻璃、石塊等大塊無機固體。接種污泥為污水處理廠的污泥。

2．發酵反應器

KL-LJFJ-1型發酵處理反應器，發酵反應器容積為30L，帶有機械攪拌，加溫恒溫系統。可測量發酵溫度，并恒定控制發酵溫度。

3．測定內容

(1)初始及發酵結束時，測定堆肥材料的含水率(MC)、總固體(TS)、揮發性固體(VS)、碳氮比(C／N)、甲烷體積；

(2)發酵過程中，發酵材料的溫度、pH值。

4．分析和記錄儀器

烘箱、馬弗爐、天平、TOC和TN測定儀、數據檢測記錄儀、計算機。

四、實驗分析方法

1.實驗原料的TS、VS測定：

TS即總固體，又稱干物質，是指發酵原料除去水分后所剩余的物質；VS即揮發性固體，是指原料總固體中除去灰分以后所剩余的物質。TS、VS測定方法如下：

（一）TS測定方法

固體含量是厭氧消化的一個重要指標，反映了反應器處理效率的高低。總固體含量的測試方法采用烘干法，即將原料在105℃下烘干至恒重。此時物質的質量就是該樣品 的總固體含量。

TS=樣品中TS質量W干?100%樣品質量Ws

（二）VS測定方法

將在105℃下烘干的原料放在500~550℃溫度下灼燒1h，其減輕的質量就是該樣品揮發性固體量。

VS=樣品中TS質量W干-樣品灰分質量W灰

樣品TS質量W干?100%

2.實驗原料的TOC、TN測定

五、實驗步驟

1.原料準備

對于植物性垃圾首先將其搗碎混勻，取樣測定TS、VS，加入水調其TS為20%左右，然后采用NaHCO3調節其pH值，使其值維持在7.5左右。按照菌料比1:3配裝污泥。

2.投入原料

開啟KL-LJFJ-1型發酵處理反應器，設置加熱桶溫度（45~60℃）。將實驗步驟1中準備的原料投入發酵反應器中。開啟攪拌。開始發酵實驗，并記錄實驗數據。

2.觀察實驗現象

發酵過程中，觀察收集氣體的量以及氣體釋放速度。

第三篇：餐廚垃圾無害化處理

餐廚垃圾無害化處理

餐廚垃回收生產的必要性 當前，由“地溝油”、“垃圾豬”等餐廚廢棄物引發的各類食品安全問題備受社會關注，成為影響人民群眾生命健康的一大難題。地溝油問題受到了國家相關部門的高度重視，相繼出臺一系列政策法規要求對餐廚廢棄物進行無害化處理和資源化利用，從根源上進行整治。

處理方法

通過多家餐廚垃圾處理廠在多年的努力下總結出較為經濟，且環保的生產工藝——厭氧發酵

技術特點：

? 采用多級機械分選技術，有效分離雜物，防止損壞后續處理設備； ? 強化油水分離技術，油脂回收率高；

? 采用高效厭氧消化工藝，運行穩定、產氣率高；

? 獨特的“沼渣干化+垃圾電廠摻燒”技術，解決沼渣處理難的問題；? 自主研發設計的污水處理系統，處理效果好、運行成本低；

? 可與生活垃圾發電廠合建，實現資源最大化利用和廢物零排放。

關鍵技術

目前國內在餐廚垃圾無害化處理大多都采用填埋、飼料、堆肥、沼氣等方法。從技術理論上都較為成熟，但是實際上在實際生產過程中卻還相當的不成熟，其關鍵技術不在于怎么填埋、怎么生產飼料、怎么堆肥、怎么厭氧發酵成為沼氣的過程，而是在于餐廚垃圾在生產過程中如何機械化傳輸，機械化分揀有機雜質，金屬雜質，機械化固液分離，機械化油水分離，高效環保的污水處理等

這些才

是目前餐廚垃圾處理關鍵技術，及難點。也是國家符合國家要求的真正意義上的無害化處理。

一．餐廚垃圾的傳輸

在餐廚垃圾生產過程中餐廚垃圾的機械化傳輸，是生產過程中的基礎也是技術的關鍵所在。

高位向低位傳輸：這個比較簡單 直接傾倒便可以完成；

水平傳輸：可才用傳送帶，螺旋推料機等便可完成，但不同的傳送方式有各自不同的特點，傳送帶可保證餐廚垃圾的原來形狀不受大的破壞，但不能傳送水分太高的原料。螺旋推料機對餐廚垃圾稍微有些擠壓效果可同時脫水，但容易被繩索等雜物纏住。可根據不同的生產工藝選擇相應的傳輸方式；

低位向高位傳輸：分垂直向上傳輸和傾斜向上傳輸，垂直向上傳輸可采用斗提式推升，就是通過螺旋推料機不斷把料推入提料曹中，然后通過帶多斗的鏈條循環旋轉把料一斗一斗的往想提。這種傳輸方式目前還算比較先進的傳輸方式；傾斜向上傳輸可采用傳送帶方式和螺旋輸送機方式傳輸，可根據不同的傾斜度，和不同的生產工藝進行相關性選擇。

二．分離

分離有有機物固體分離、金屬分離、固液分離、油水分離幾部分

1.有機物固體分離，通過機械化分篩機分離出大于66mm的有機物固體；

2.金屬分離，通過磁選機分離出餐廚垃圾中的金屬分選出來，3.固液分離，首先采用自然沉降的方式，但往往會有一些油水渣混合在一起的非常難得分離，也就是油被泥渣包裹住了，這個同個加熱煮沸是分不出油來的，所以很多技術不過關的企業無法處理直接把這部分的油渣排出下水道造成很大的污染，我們同過高效的兩相分離，將泥渣與油水分離開來（泥渣里面往往有20%——30%的油，分離后可達2%以下）大大的提高了生產效益，而且大大降低了污水處理的難度。

4.油水分離，從餐廚垃圾中分離出油水后，通過三相分離機，把油水渣分離開來，這里分離出來的油指標 油到99%,水分在0.5%左右，含渣量為0.5%以下。

三．污水處理

送到污水處理車間處理

有相關方面的投資或想了解方面技術的朋友請來電楊先生：***QQ:442191423聯系共同交流合作 探討餐廚垃圾處理技術 為國家和人民的環保努力 謝謝

2013年6月16日

第四篇：餐廚垃圾無害化處理

民建武漢市委員會

隨著人民群眾生活水平的提高和城鎮化進程的加快，城市生活垃圾的產生量越來越大，“垃圾圍城”引發的環境污染等問題已經關系到人類的生存與發展。

目前，武漢市中心城區日產垃圾量已達6000余噸，并且以每年4%的速度增長，其中，各類餐飲企業餐廚垃圾產生量約為800-1000噸/日。在垃圾處理的問題上，政府部門相當重視，先后制定出臺了一系列地方法規，有效地規范了建筑垃圾、醫療垃圾、電池等有毒有害垃圾的處理。但在生活垃圾，特別是餐廚垃圾的處理上，由于現有監督、管理、處置體系不健全，導致大量餐廚垃圾流入地下加工廠，成為 “地溝油”、“潲水豬”產生的溫床，對人民群眾的身體健康造成極大威脅。

垃圾是放錯地方的資源，是循環經濟發展的重要資源。在“垃圾圍城”的困境下，在人民群眾對環境衛生日益重視的情況下，建議以餐廚垃圾無害化處理為突破口，進一步推進我市生活垃圾分類處理，從真正意義上實現垃圾的減量化、資源化和無害化，以保障人民群眾的身體健康。

一、盡快出臺《餐廚垃圾管理辦法》，給予餐廚垃圾管理以法律保障

餐廚垃圾一方面可能會由于處理不當威脅群眾身體健康，但另一方面它又富含有機質及氮、磷、鉀、鈣以及各種微量元素，可以實現資源化利用，制成肥料、有機肥、生物柴油、沼氣發電等，因此，首先要從法律法規上給予支持，促進餐廚垃圾的有效利用。要加強對餐廚垃圾處理和循環利用的中長期規劃。要規定所有餐廚垃圾將由政府或政府指定企業統一強制性回收。要大力鼓勵社會資本參與餐廚垃圾處理產業鏈運作，促進垃圾處理產業的市場化。還要制定配套的《實施細則》，細化政府相關部門在餐廚垃圾收運和處理環節中的責任，嚴格制定對違規出售、使用餐廚垃圾牟利者的處罰措施，強化企業市場準入、服務質量標準，加強政府監管，加強社會輿論監督。

二、加強對餐飲企業的管理，督促餐飲企業規范垃圾處置

餐廚垃圾集中處理可提高資源利用效率，但實踐中，由于餐飲企業可通過出售“垃圾”牟利，從而會造成垃圾收繳困難。因此，有關部門首先應從餐廚垃圾歸屬權的法理分析入手，厘清處置的權利主體，提高企業的法律意識和責任意識。并通過行政手段、經濟手段督促餐飲企業規范垃圾處置。每個餐飲服務單位必須和具備資質的正規垃圾處理企業簽署服務合同，如果委托沒有資質的“黑廠”處理垃圾，應給予相應的處罰。著手建立餐廚垃圾排放登記制度，保證餐廚垃圾的集中收運率。對餐廚垃圾的出處、去向進行全程監控，并向社會公示各單位垃圾處理情況，接受公眾監督。同時，可對上繳情況良好的單位實行經濟鼓勵措施，減免部分餐廚垃圾處理費，并通過按量計費，促進餐廚企業從源頭減量，避免浪費。另外，要加大對“地溝油”的舉報力度，媒體定期公布餐館用油調查結果，堅持取締無證小販回收廢棄油脂，對違規擅自出售廢棄餐廚垃圾的單位實行經濟或行政處罰，加大對地下非法加工廠的懲處力度。

三、鼓勵社會資本參與垃圾處理產業，促進垃圾處理產業市場化運作

垃圾處理產業鏈包括垃圾的回收、運輸、處理，各個環節都需要投入大量的人力和物力，政府可采取與市場化運作相結合的方法，鼓勵社會資本參與其中，加快形成垃圾處理市場競爭機制，加快專業運輸隊伍和處理廠建設。政府的垃圾處理服務采購價格也應隨著市場供求靈活變動，通過對技術管理先進、環保達標的企業優先購買餐廚垃圾處理服務來促進企業發展壯大。大規模的餐廚垃圾處理廠可以采取由政府投資或者以BOT方式建設。還可財政補貼使用新型的餐廚垃圾生化處理機，對區域內的設備鼓勵共享、開放使用。

四、采取“先試點，后推廣”的辦法，切實推進餐廚垃圾有效利用

鑒于我市餐飲業點多面廣的復雜形勢，建議采取“先試點，后推廣”的辦法，總結經驗，完善措施，切實推進餐廚垃圾的有效利用。餐廚垃圾分類回收的面也應不斷擴大，不僅包括

大中小型餐飲酒店，還包括大中院校或大中型單位的餐廳、食堂或小區餐飲，擴大回收面也有利于下游處理廠的充足“貨源”。要加強市區管理部門和相關部門的聯動，分片負責，高效管理。同時，加強輿論宣傳和監督，公布舉報電話，定期公示檢查結果，提高全社會的環保意識和食品安全意識。

五、在做好餐廚垃圾無害化處理的基礎上，逐步推行居民生活垃圾分類處理

通過做好餐廚垃圾處理，進一步在市民中普及、貫徹垃圾分類的理念，推動市民從“要我做”，向“我要做”轉變。政府有關部門也應制定好長、短期行動方案，促進居民生活垃圾分類處理利用向縱深推進。要繼續加強對再生資源回收企業的管理，加大再生資源回收利用力度；要繼續擴大生活垃圾分類試點小區和單位，鼓勵市民分類投放積極性；要加強社區分揀工作和垃圾中轉站建設，確保垃圾的分類運輸；要加大各類垃圾處理末端企業建設和監管，消除公眾對垃圾處理企業不按規范操作的擔憂。

第五篇：廚余垃圾文獻調研報告

一、特性

表 不同來源食品廢棄物（Food waste 簡寫 FW）的特性

如上圖統計（來自《Characterization of typical household food wastes from disposers: Fractionation of constituents and implications for resource recovery at wastewater treatment》 2015 年），黃色為 TS%較高的食品/廚房廢棄物（food/kitchen waste）的特性，可以看出 C/N 較低（低于 20，厭氧發酵適宜的 C/N 為 20-25），因此發酵過程可能存在氨氮的抑制。尤其在高固形物發酵過程中會出現大量氨釋放，例如市政有機固廢中（OFMSW），其特性 C/N 較低，容易造成氨積累，一些干發酵工藝需要回流沼渣作為接種物，這會使沼渣中殘留的氨氮在長期復混過程中使罐內氨氮濃度升高（參考《Ammonia influence in anaerobic digestion of OFMSW》2009 年）。

廚房廢棄物的氮主要以有機氮（例如蛋白質）和無機氮（例如氨

氮）兩種形式存在在固相和液相中。中國的廚房廢棄物蛋白質含量通常較高，范圍在 11-28%（基于干重）之間，造成氨氮和硫化物等抑制物。這樣為了避免發酵失敗往往降低有機裝載率，因此限制了效率（參考《Enhanced nitrogen distribution and biomethanation of kitchen waste by thermal pre-treatment》2016 年）。

如上表所示，廚房廢棄物主要成分為糖類物質占干重的 60%，惰性成分占 13%，還有少量的脂肪和蛋白質（參考《Engineering properties for high kitchen waste content municipal solid waste》2015 年）。

二、干濕工藝對比 《廢物生物處理》鄭平馮孝善主編

1、垃圾固態厭氧發酵：固態厭氧消化中，總固體濃度的影響實質是水分的作用，首先，總固體含量高，物料含水率就低，而且水分大多以吸持狀態存在，微生物難以利用。其次，垃圾夾帶的一些無機鹽可在水中離解，并在每一離子周圍聚集一群水分，即離子水化。在物料含水率較低的情況下，這種水化離子中的水分占總水分的比例很高，微生物很難得到生長所需的自由水分。不僅如此，含水率低時，少量溶質即可產生高濃度溶液，一方面造成高滲透壓，抑制微生物生長和代謝，另一方面造成毒性物質超過臨界濃度，毒害微生物生長和代謝。

通過，經過分選后城市垃圾的固體含量為 20%左右，適宜進行固態厭氧消化。例如比利時用于垃圾固態厭氧消化的 Dranco 工藝，垃圾先行分選，回收有關資源，分選后的物料進行濕度破碎（粒徑12-22mm），并控制適宜的 TS 含量，再取中溫或高溫厭氧消化。厭氧消化后的物料經脫水干化，用作農肥或飼料添加劑。

2、垃圾液態厭氧消化：瑞典研究了將城市垃圾與城市污水污泥混合進行液態厭氧消化的 BIOMET 工藝。該工藝的特點是：分離出去無機中顆粒，進料 TS 濃度為 8%，間歇投料（每周 2-3 次），緩慢攪拌，處理裝置為圓柱形臥式常規消化器，發酵溫度 38℃，物料停留時間為 20-30 天，消化物料經過脫水，用作土壤改良劑。

在 HRT 為 27d，VS 負荷為 1.6kg/m3/d 的條件下，TS 分解率達 37%，VS 分解率達 48%，甲烷產率為 0.29m3/kg-VS。厭氧消化后，垃圾總氮含量降低，氨氮和總磷成倍增加。重金屬濃度低于瑞典國家標準。

OFMSW 干發酵預處理步驟較濕法簡單（只需移除大塊物質），但往往設備較為昂貴，因此投資費用較高。干發酵一般不設置機械攪拌裝置，大多為塞流式反應器，采取低速喂料意味著引入的廢物不能及時與罐內物料充分混合，阻礙接種進而導致局部過載，因此通常需要發酵后的物料與鮮料返混，比如 Dranco 工藝新料：沼渣可以為 1:6。干發酵較濕法更粗獷和靈活，可以處理不同的廢物（石頭、玻璃、木頭、塑料、金屬等）。針對連續高固形物系統，原料相對低的含水量使得加熱更困難，通常進料前通過蒸汽提升原料溫度。但是干發酵原料的泵送是個挑戰。

針對市政固體廢棄物（MSW）濕法發酵優點為：1、可以分離出有機物中重顆粒；2、均一的混合促進發酵和產氣；3、攪拌設備和泵送設備比高濃度泵能耗低；4、加熱均勻；5、可降低砂石的磨損（參考《Wet anaerobic digestion of MSW protects energy resources》2005 年）；6、可用清水稀釋抑制物。缺點：1、有機裝載率低；2、有可能形成浮渣層，干擾微生物降解，阻塞管道和泵；3、預處理過程復雜，需要通過預處理移除惰性固體并均質廢棄物；4、若市政固廢中存在有毒化合物，后者將很容易擴散從而抑制微生物，即對抑制物沖擊敏感；5、預處理移除惰性部分時會造成 VS 的損失；6、需要消耗大量的水和熱量；7、可能存在“短流”現象（《Current Anaerobic Digestion Technologies Used for Treatment of Municipal Organic

Solid Waste》2008 年）。

表 處理 OFMSW 工程產沼氣量

工藝

廠區位置

平均 沼 氣 產 量 m3/kg-原料

Valorga

France

0.144

Netherlands

0.093

Germany

0.127

Italy

0.180

Italy

0.06

France

0.145

Netherlands

0.092

Germany

0.126

Dranco

Germany

0.147

Belgium

0.103

Austria

0.135

BTA(濕法)

Germany

0.092

Kompogas

Switzerland

0.09

ISKA

Germany

0.04

平均

0.112

研究 OFMSW 為底物的濃度單因素試驗，中溫批式試驗，停留時間為 42 天（參考《Exploration of One-Factor Rsm to Optimize the Concentration of Organic Fraction of Municipal Solid Waste(OFMSW)for Biogas Production》2017 年），產氣結論如下：

圖 不同底物濃度下沼氣容積產氣量

圖 不同底物濃度下沼氣單位 VS 產沼氣量

由圖可以看出，TS 為 30%時的容積產氣量高，TS 為 5%和 30%時沼氣產量分別為 8.51ml/g-Vs 和 7.86ml/g-Vs。

三、溫度對比 針對 OFMSW 為原料的厭氧發酵，高溫發酵盡管可以提高產氣速率、殺滅病原菌，但同時高溫會加重氨氮抑制，因此工程管理人員建議溫度稍低于最適溫度以此來減少氨抑制。而高溫厭氧消化可以比中溫消化有更短的固體停留時間和更小的反應器容積，且高溫條件對于有機廢物的降解和病原菌的殺滅更有效。將厭氧消化后穩定化的廢物用

于土地處理的時候，高溫處理更是必要的。高溫消化運行費用較高。但是高溫條件下會產生比中溫條件更高的 NH4+ 濃度，毒性抑制就更為顯著。如何在高溫條件下建立一個穩定的菌群、如何解決高溫消化中的氨氮抑制問題是高溫消化得到普遍應用的兩個關鍵問題（參考《廚余垃圾厭氧消化制取甲烷的影響因素研究》）。

由于中溫（37 ℃）厭氧消化的運行費用較低，因此在實際中應用的較多。中溫的厭氧微生物有較高的耐受環境波動的能力。

表 多種工藝費用對比

投資費用

運行費用

高溫

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中溫

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濕法

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干法

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連續

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批式

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單相

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多相

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廚房廢棄物 TS、VS 分別為 20.0%(w/w)和 19.5%(w/w)，總碳水化合物、粗脂肪、脂肪占干重的 42.6%、22.1%、17.1%，干物質總碳、總氮為 49.8%、3.6%，經過研磨預處理，體系總干物質為 20%（w/v），55℃發酵，500ml 反應器，有機裝載量（廚房廢棄物與污

泥的 TS 比）為 1:70。甲烷產量為 328.3 ml/g TS，沼氣產量為 499.5 ml/g TS（參考《In situ volatile fatty acids influence biogas generation from kitchen wastes by anaerobic digestion》2014年）。

四、預處理 高溫預處理可以提高廚房廢棄物的溶解性和可發酵性，此外也提高了油從其中分離出來（《Enhanced nitrogen distribution and biomethanation of kitchen waste by thermal pre-treatment》2016年）。結論：高溫預處理使得廚房廢棄物固相的有機氮降低約3-47.9%，預處理后相比未處理沼氣產量提高，建議 90℃預處理 30min 或 120℃處理 15min。

熱法預處理可以促進廚房廢棄物（以不可溶物質為主）水解成可溶物質（參考《Use of respirometer in evaluation of process and toxicity of thermophilicanaerobic digestion for treating

kitchen waste》高溫厭氧發酵廚房廢棄物 2007 年）。

高溫預處理下，有機底物可能發生一系列復雜的化學反應（例如美拉德反應），生成難以生化降解的副產物，反而降低其產沼氣量（參考《水熱處理泔腳脫油與產物消化性能變化》）。

高壓蒸汽處理食品廢棄物降低了氨化作用，影響了氮含量，降低了可溶性碳水化合物和半纖維素含量，增加了木質素含量，但是物料經過處理后的產甲烷潛力降低（參考《characteristics and agronomic usability of digestates from laboratory digesters treating food waste and autoclaved food waste》）。

固態剩余廚余 solidresidual kitchen waste(SRKW)，在 41℃下發酵 45 天。接種物與底物 VS 比為 1:1.4 時甲烷產量為 479 mL/gTS（參考《Evaluation the anaerobic digestion performance of solid residual kitchenwaste by NaHCO3 buffering》2015 年江南大學》）。