餐厨废油高效分离回收技术研究

第三部分各类固体废物处理和资源化利用餐厨废油高效分离回收技术研究任连海1聂永丰2(1北京工商大学化学与环境工程学院北京1000482清华大学环境科学与工程系北京100084)摘要为了提高餐厨垃圾废油分离回收效率，系统分析了餐厨废油的存在形式及提高其分离回收效率的途径，通过试验研究，探讨了湿热温度、处理时间等湿热处理参数对餐厨垃圾废油脂分离回收效率的影响。结果表明，1600c湿热处理80min时，餐厨垃圾固相内部油脂液化浸出效果较佳。进而，开发了湿热水解处理脱出液的重力分离——粗粒化两段脱油工艺，并设计了粗粒化油水分离器。关键词餐厨垃圾油脂回收湿热粗粒化油水分离餐厨垃圾是固形物、水和油脂等多元多相体系，其中含有的废油脂是生产生物柴油、硬脂酸和油酸等产品的优质原料，具有很高的再生利用价值[1~5]。另一方面，这些废油脂的存在，对餐厨垃圾的处理过程存在不利影响，如易黏附器壁造成管路堵塞、包裹支撑介质、干扰微生物生命活动等；也会对饲料和肥料等资源化产品的品质造成不利影响，如油脂发酵极易产生黄曲霉素等致癌物质[6]、油脂的易氧化酸败和易挥发等特性降低餐厨垃圾饲料化产品品质。因此，餐厨垃圾油水分离和脂类物质的回收是餐厨垃圾处理工艺中的一个重要环节。本文通过实验研究了湿热水解处理对垃圾脱油性能的影响规律及其机理，并进一步确定了餐厨垃圾固相内部油脂高效浸出的原理和技术，研发基于湿热水解工艺的餐厨垃圾重力——粗粒化分离两段脱油工艺。1提高餐厨废油分离回收效率的措施在餐厨垃圾中，油脂主要以可浮油、分散油、乳化油、溶解油、固相内部油脂等5种形式存在。其中，可浮油滴径较大，静置后能较快上浮，以连续相油膜的形式飘浮于水面；分散油以滴径大于1弘m的微小油珠悬浮分散在水相中；乳化油粒径大小为0．5～15／,m；溶解油以分子状态分散于水中，与水形成均相体系，分离较难；固相内部油脂多以固态与垃圾固相结合，几乎不能直接分离[7]。可见，可浮油含量是餐厨垃圾脱油性能的决定因素。所以油水混合物的脱油性能通常以其中的可浮油含量来衡量。147n啊柚衄弘耐ChtM^柚odm虹一Uticahrit,mmmtIl＆ulitalimAmawdcqngrm20阳鱼星熊壹叠堕里篁堡垒2(X39笨鑫论文集1．1提高垃圾固相内部油脂分离回收效率的途径垃圾固相内部油脂含于垃圾固相细胞内或其他微观结构中，传统方法难以分离。为了提高这部分油脂的回收效率，可行的方法为先将这部分油脂从固相内部浸出，进入液相，然后利用油水分离的方法分离出来。本研究采用湿热浸出的方法，提高固相内部油脂的分离回收效率。1．2提高液相油脂分离回收效率的途径对于上浮油、分散油、乳化油、溶解油等液相油脂，可通过研究油水分离原理，探讨提高油脂分离回收效率的途径。在油水分离装置内，一般流速都比较低，油滴流态处于Re<1，处于层流区，油滴的上升速度可按Stokes公式计算。油滴的上升速度U可按Stokes定律计算：M2彘(Pw—po)d2(1)⋯式中，U为油滴上浮速度，m／s；JDW、po为水和油的密度，kg／m3；g为重力加速度，m／／s2；d为油滴直径，m；灶为动力黏度，Pa·S。由Stokes定律可知，油在水中的上升速度与油滴直径的平方、水与油的密度差成正比，而与水的绝对黏度成反比。即油滴直径越大、水与油的密度差越大，油滴在水中的上升速度越快；水的绝对黏度越小，油滴的上浮速度也越快。因此，增大油粒直径、增大水与油的密度差、降低水的绝对黏度，是提高油滴在水中上升速度的3个有效途径。1．2．1增大油粒直径a．采用粗粒化材料粗粒化床层材料表面具有亲油疏水性质。一般来讲，油、固表面接触角应小于90。，接触角越小，亲油润湿性能越好。当油水混合液流经该多孔材料时，由于该多孔材料床层内形成了许多直径小而又互相弯曲的孔道，油水混合液在这些孔道中不断改变流动方向和速度，因而增加了油滴之间的碰撞机会，促使其聚结成较大的油滴。另外，由于多孔材料垂直空间比较小(当量直径较小)，故油水混合液水平流动很短距离，水中细小的油滴就已经上升足够的高度被多孑L材料粘住，而水则通过该材料的多孔结构流过。当不断聚集的细小油滴聚合成较大的油滴时，其Stokes力就会大于表面粘力。该油滴受Stokes力的驱动，脱离多孔材料向上浮升，直至最终浮出水面。b．采用多层板结构采用低浮升高度的多层板结构，缩短油水混合液在设备中的停留时间。增大浮升面积从而降低表面负荷。多层板板距越窄，表面积就越大，在相同处理量下，可以脱出粒径更小的油滴，从而提高脱油效率E8～123；或在相同的脱油效率条件下，处理量提高。148第三部分各类固体废物处理和资源化利用1．2．2增大水与油的密度差由于随着温度的升高，水的密度变化不大，而油的密度则大大降低。因此，提高油水混合物的温度，对油与水的分离是有