餐廚垃圾油脂分離技術范文
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《環境衛生工程雜志》2014年第三期
1各地餐廚垃圾不同點
不同區域餐廚垃圾的理化特性見圖1。從圖1看出：液態含油率、含水率重慶市的最高，蘭州市的最低。其主要原因是重慶市飲食以火鍋為主，吃火鍋剩余大量火鍋底油，且其中有大量液態油；而蘭州市飲食以面食和羊肉為主，餐廚垃圾中水分和含油量均較小。清華大學紫荊食堂由于取樣單一，液態含油率也較高，但沒有普遍意義。餐廚垃圾中粗脂肪的含量為17.02%～27.61%，最低的是重慶市，最高的是福州市和蘭州市。
2.1餐廚垃圾油脂分離原理餐廚垃圾屬于水相和固相的混合物，含水率高，其中的油脂以可浮油、分散油、乳化油、溶解油、固相內部油脂等5種形式存在［10］。其中：①可浮油滴徑較大，靜置后能較快上浮，以連續相油膜的形式飄浮于液相表面。②分散油以滴徑大于lμm的微小油珠懸浮分散在水相中。③乳化油粒徑大小為0.5～15μm；溶解油以分子狀態分散于水中，與水形成均相體系，分離較難。④固相內部油脂多以固態與垃圾固相結合，幾乎不能直接分離。對于餐廚垃圾油脂分離方法按原理可分為物理法（沉降、機械、離心、粗粒化、隔油池等）、物理化學法（濕熱、浮選等）。
2.2餐廚垃圾油脂分離處理技術
2.2.1濾液加熱-隔油池濾液是指餐廚垃圾在有孔接料斗、輸送螺旋內通過擠壓瀝水產生的液體。濾液通過管道進入隔油池，隔油池中有加熱措施。為增加油脂分離效率，隔油池常為多級。也可以在隔油池中增加氣浮功能，通過微泡把油滴帶到液面。此種方式可分離餐廚垃圾中的可浮油。對于餐廚垃圾中的溶解油、固相內部油脂則不能分離。此種方法對濾液的含渣量有要求，浮渣對油脂分離影響較大。相比其他分離方式，此種方式能耗最低。
2.2.2濾液加熱-離心濾液被收集到沉淀池中，通過加熱器把濾液加熱，然后定量均勻流入臥式離心機，進行固液分離；把分離出的高含油脂液體再次加熱，然后進入立式離心機進行油水分離。最后得到純度較高的油脂。此種方式可分離餐廚垃圾中的可浮油、分散油。對于餐廚垃圾中的溶解油、固相內部油脂則不能分離。由于離心機的高速旋轉，高流速對含油廢水會造成嚴重的二次乳化［11］。
2.2.3漿料-平流沉淀池漿料是指將餐廚垃圾粉碎制成含固率為10%左右的物料。制成漿的漿料進入平流沉淀池，漿料在流動過程中，油滴會上浮到液面。由于漿料含固率較高，油滴和漿料難以分離，此種方式效果較差。
2.2.4漿料濕熱-離心濕熱法是近年來開發的一種新型有效的餐廚垃圾處理技術，該法在含水環境中對餐廚垃圾進行加熱，可以改變垃圾的營養結構及物理性能，有利于餐廚垃圾的資源化。將餐廚垃圾進行粉碎制漿，將含固率為10%左右的漿料泵入蒸煮釜進行濕熱處理。寧娜［12］通過對濕熱-離心法進行研究指出：隨著溫度升高和加熱時間延長，餐廚垃圾脫油性能呈上升趨勢；120℃下濕熱處理80min，餐廚垃圾固相內部油脂液化浸出效果最佳，最佳離心轉速為2500r/min時，餐廚垃圾廢油脂分離回收率最高。此種方法，不僅可以分離可浮油，還可以分離餐廚垃圾內部固態油脂，大大提高了油脂提取效率。存在問題是，濕熱分離油脂消耗大量的熱量。如果加熱時間控制不好，使部分可浮油轉變為乳化油，增加了油脂的分離回收難度［13］。
2.3提高餐廚垃圾油脂分離效率的措施
2.3.1提高液相油脂分離回收效率的途徑對于上浮油、分散油、乳化油、溶解油等液相油脂，可通過研究油水分離原理，探討提高油脂分離回收效率的途徑。在油水分離裝置內，一般流速都比較低，油滴流態處于Re<1，處于層流區，油滴的上升速度可按Stokes定律計算。由Stokes定律可知，油在水中的上升速度與油滴直徑的平方、水與油的密度差成正比，而與水的絕對黏度成反比。即油滴直徑越大，水與油的密度差越大，油滴在水中的上升速度越快；水的絕對黏度越小，油滴的上浮速度也越快。因此，增大油粒直徑、增大水與油的密度差、降低水的絕對粘度，是提高油滴在水中上升速度的3個有效途徑。1）采用粗粒化材料增大油粒直徑。粗粒化床層材料表面具有親油疏水性質。一般來講，油、固表面接觸角應小于90°，接觸角越小，親油潤濕性能越好。當油水混合液流經該多孔材料時，由于該多孔材料床層內形成了許多直徑小而又互相彎曲的孔道，油水混合液在這些孔道中不斷改變流動方向和速度，因而增加了油滴之間的碰撞機會，促使其聚結成較大的油滴。當不斷聚集的細小油滴聚合成較大的油滴時，其Stokes力就會大于表面黏力。該油滴受Stokes力的驅動，脫離多孔材料向上浮升，直至最終浮出水面。2）增大水與油的密度差。由于隨著溫度的升高，水的密度變化不大，而油的密度則大大降低。因此，提高油水混合物的溫度，對油與水的分離是有益的。3）降低水的絕對黏度。提高油水混合液的溫度，有利于降低水的絕對黏度。針對上述理論分析，通過實驗研究，摸索實際工程中餐廚垃圾脫出液中廢油的最佳分離回收條件。
2.3.2提高垃圾固相內部油脂分離回收效率的途徑垃圾固相內部油脂含于垃圾固相細胞內或其他微觀結構中，傳統方法難以分離。為了提高這部分油脂的回收效率，可行的方法為先將這部分油脂從固相內部浸出，進入液相，然后利用油水分離的方法分離出來。
3餐廚垃圾油脂分離技術的比較
餐廚垃圾成分復雜，是由固形物、水和油脂等組成的多元多相體系，傳統的油水分離方式難以奏效。表1對以上幾種技術措施進行比較。
4結論
1）通過對國內不同地區餐廚垃圾理化性質進行分析，提出4種典型的餐廚垃圾油脂分離技術：濾液加熱-隔油池、濾液加熱-離心、漿料-平流沉淀池、漿料濕熱-離心。2）國內不同地區餐廚垃圾性質差異較大，在選擇油脂分離工藝時，需要針對具體餐廚垃圾的理化性質，進行技術經濟比選。通過對4種油脂分離技術進行比較，建議重慶等西南地區采取濾液提油或者隔油池提油，而福州和蘭州地區采取濕熱提油。3）餐廚垃圾油脂分離技術尚未完全成熟，需要進行更加深入的研究，以指導規模化生產。
作者：靳俊平宋玉山張瑞清劉淑玲王琦高波單位：中國市政工程華北設計研究總院有限公司