混合有机废弃物处理方案设计论文

1混合有机废弃物原料特性

安徽农业大学农业园内废弃物主要有为温室生产有机垃圾，包括蔬菜尾菜，少量农作物秸秆、藤蔓等。经实地调研，每天可产生各类有机废弃物约1t，TS含量15-18%。

2资源化处理工艺设计

2.1工艺流程图设计

按照无害化、资源化处理的原则，本处理方案采用以厌氧发酵技术为核心的工艺流程：餐厨废弃物和农业有机废弃物经收集进场后，首先经过筛网、人工分选等去除塑料、方便筷、大骨头、树枝等较大及难降解固形物，再将易生物降解组分进行粉碎浆化，之后送入水解酸化池进行预处理（该过程可适当添加水解酶以促进其水解酸化，水解酸化池中配备机械搅拌设备进行匀浆搅拌），经过5天[11]左右水解酸化后，再将料液每天分批次定量泵入CSTR厌氧反应器中进行25-30d的充分发酵。工程所产沼气经过除水、脱硫工艺进入贮气柜存储，并用于农业园热能中心燃气热水锅炉，热水主要满足沼气工程自身加热、保温，富余部分用于农业园区内温室供热。所产沼液沼渣进入暂存池沉淀存储，沼液回流至水解酸化工艺调节发酵料液浓度，同时起到菌种回流的作用，剩余沼液及沼渣用作农业园种植生产有机肥料。本方案的工艺流程可用图1表示。

2.2CSTR反应器设计

根据餐厨废弃物和农业有机废弃物混合原料的厌氧消化特点，本处理方案的核心工程设计采用CSTR厌氧反应器，该反应器可以处理高悬浮固体含量的原料，消化器内物料均匀分布，可避免物料分层状态，增加物料和微生物的接触，是厌氧消化领域应用最为广泛的反应器之一。参考CJJ184-2012《餐厨垃圾处理技术规范》及NY/T1222-2006《规模化畜禽养殖场沼气工程设计规范》，设计发酵料液TS浓度为8-10%，水力滞留时间（HRT）为25-30d；CSTR厌氧反应器的总容积参照下式确定：V=TQ/0.8式中，V为厌氧反应的容积（m3）；Q为设计日处理量（m3）；T为设计水力滞留时间（d）；0.8是有效容积与总容积的比值系数。本处理方案日处理餐厨废弃物及农业园有机废弃物共3t，按照原料TS浓度分别为18-20%及15-18%，以及进料TS浓度8-10%的'要求，则每天进料量（Q）约6t；为保证处理工程稳定运行，HRT（T）取30d，则CSTR反应器的总体积为225m3。2.3处理工程主要设计指标根据高校学生食堂特点，去除寒暑假3个月时间。本处理工程主要设计指标如下：厌氧工程发酵温度（中温）为30-35℃；池容产气率0.8-1.0L/（Ld）；沼气产量4.8万m3/年；年处理混合有机废弃物800t；沼液、沼渣有机肥原料年产量400t。

3产物及应用分析

经过沼气工程厌氧处理，原本污染环境、危害食品安全的混合有机废弃物在产生清洁可再生能源沼气的同时，转变为高效有机肥原料。

3.1沼气

沼气中甲烷（CH4）含量一般为55%以上，热值约20,000-22,000KJ/m3，是一种优质的清洁燃料。本处理方案中，沼气主要设计用作农业园热能中心热水锅炉使用。按照沼气中CH4含量60%、热值为21,820KJ/m3，相当于0.74kg标准煤。为维持225m3的CSTR反应器中温运行，设计每天需100m3的沼气燃烧供热，则每年共需约2.7万m3，除满足沼气工程自身加热、保温外，每年仍剩余2.1万m3沼气可用于农业园温室大棚冬季增温保温。目前，农业园内3000m3PC板智控温室、2000m3玻璃智控温室增温保温主要采用煤炭为燃料，每年需40t。根据以上分析，该处理工程每年剩余沼气折合标准煤约15.5t，可替代近39%的温室采暖用煤，节能减排效益明显。

3.2沼液、沼渣

沼液沼渣中含有丰富的氮、磷、钾以及各种微量元素，还含有多种生物活性物质，是一种优质的有机肥原料。利用沼渣沼液作为农作物的基肥和追肥，减少化肥用量，减低生产成本，提高作物产量和品质，实现“低碳种植”和绿色食品的生产。本处理工程设计沼液、沼渣主要用作农业园内温室生产有机肥，按照每亩每年10t的施用量，则400t沼液、沼渣可供40亩土地施用。安徽农业大学农业园占地100多亩，种植土地约80亩；则本处理工程所产沼液、沼渣有机肥原料可被完全消纳，不会产生二次污染。

4结论

1.本方案针对安徽农业大学学生食堂餐厨废弃物、农业园区温室生产有机废弃物等混合原料，设计采用以厌氧发酵技术为核心的沼气工程，实现其无害化处理与资源化利用。2.本方案沼气工程设计采用225m3全混式厌氧反应器（CSTR），可实现年处理混合有机废弃物800t，年产沼气4.8万m3，沼渣、沼液有机肥原料400t。3.本方案设计所产沼气除满足厌氧工程自身加热、保温需求外，可折合标准煤约15.5t，可替代近39%的农业园温室采暖用煤。4.本方案设计所产沼液沼渣用作农业园温室生产有机肥料，可实现完全消纳，无二次污染。