餐廚垃圾壓榨后厭氧處理工藝介紹

王 濱 蔣昌旺 何 迪 陳昱頷

（1南京城建環境投資有限公司 江蘇南京 210000 2江南大學環境土木工程學院 江蘇無錫 214122）

引言

隨著人口數量的不斷增長和人們生活質量的不斷改善，餐廚垃圾排放量隨之增加。截止2015年，我國餐廚垃圾產量達0.9億噸左右，且不斷保持增長趨勢，餐廚垃圾已經占到城市固體廢物的55%左右[1]。解決餐廚垃圾的處置問題是一項重要而緊迫的任務，也是破解日益嚴重的垃圾包圍城市困境的重要手段之一。

1 餐廚垃圾的特征與危害

餐廚垃圾主要來源于居民生活、食品加工、飲食服務、單位供餐等。其主要組成包括：淀粉、糖類、蛋白質、纖維素、油脂及無機鹽等，除此之外，還含有一定量的微量元素，如鉀、鈣、鎂、鐵以及磷等[2]。餐廚垃圾的主要特征是：（1）易腐性。由于餐廚垃圾中有機物含量較高，使其在中溫或高溫條件下，易于腐爛，產生惡臭氣味，危害環境及人體健康；（2）營養元素豐富。餐廚垃圾中除了有機物含量高外，還富含鉀、鈣、磷、氮等微量元素，再利用潛力較大；（3）含水率較高。餐廚垃圾中含水率高達80-90%，不利于收集、運輸等，且滲濾液濃度較高，一旦發生泄露，可通過地表徑流和滲透等方式，污染地表水和地下水；（4）存在有毒、致病菌和病源微生物等。隨意堆放等不恰當的處理，易導致病源菌傳播和感染，從而威脅居民身心健康。餐廚垃圾的危害較大，主要為：（1）餐廚垃圾有機物含量高，容易腐敗變質，產生惡臭，污染大氣環境；（2）餐廚垃圾中攜有病源菌，隨意堆放容易滋生蚊蠅，傳播病菌；（3）餐廚垃圾含水率較高，運輸過程中會發生滴漏現象，污染市政環境，產生的滲濾液會嚴重污染地表和地下水；（4）餐廚垃圾數量巨大，給城市垃圾處理帶來難度，大大提高處理成本。餐廚垃圾造成的污染已經對環境和人們的日常生活構成重大危害，同時也是“地溝油”，“泔腳豬”等的主要誘因。

2 餐廚垃圾處理處置現狀

餐廚垃圾目前已是城市環境污染的主要來源之一，其對居民的日常生活和身體健康產生較大的負面影響。餐廚垃圾常用的處理處置方法，如喂養畜禽、衛生填埋、焚燒、用作肥料、好氧堆肥等。盡管這些方法的見效快，但仍存在資源利用率較低等缺陷。若能將餐廚垃圾中豐富的生物質進一步資源化利用，其不僅有利于保護環境，也增加了人類對可再生資源的利用程度，充分體現了可持續發展、循環經濟的發展方向。因此，尋找更清潔綠色、高效循環的餐廚垃圾處理方法，已成為當前各國不斷探尋和開發的重要目標。

2.1 用作家禽喂養

直接喂養動物，因存放期間可能發生的病毒、致病菌、病原微生物，將會造成疾病的傳播、交叉感染等隱患，且無法解決同源性問題，容易引起牲畜病變，進入食物鏈后，影響人類健康[3]。

2.2 衛生填埋

因餐廚垃圾本身含水量高、易腐爛，直接填埋會產生一系列問題，如滋生蚊蠅、產生的甲烷等溫室氣體無組織排放、產生揮發性氣體形成刺鼻有害氣味、高濃度的滲濾液污染河流、地下水等影響水環境等[4]。

2.3 焚燒法

焚燒法是指將垃圾放置在密閉焚燒爐內，在高溫條件下，將垃圾中的有機物徹底分解，從而達到減量化的目的。餐廚垃圾含水率高達80%，且脫水困難，同時餐廚垃圾的熱值較低，燃燒時需額外添加輔助燃料，增加焚燒處理成本；此外，在焚燒過程中會產生SO2、NOx、二噁英、呋喃等有害氣體，造成二次污染。因此，采用焚燒法處理餐廚垃圾存在投資大，二次污染等問題，難以廣泛應用[5]。

2.4 用作肥料

國內外有直接將餐廚垃圾作為肥料使用的，一般都是將發酵后的殘渣作為肥料，經過微生物分解后的餐廚垃圾用于植物利用，在國外已經得到一定的推廣。但通常餐廚垃圾中鹽分較高，制成的有機肥容易導致的土地鹽堿化，另外也存在肥效不穩定，經濟效益不高等情況[6]。

2.5 好氧堆肥

在有氧條件下，利用好氧菌對廢物中的有機質進行氧化和分解的生命代謝活動，是一種將傳統好氧堆肥技術與外加生物菌種強化作用結合起來的堆肥技術。好氧堆肥處理技術成熟、安全、成本低，最終可轉化為有機復合肥料或土壤改良劑，應用前景廣泛。但該法占地面積大且周期長，易產生臭氣和污水對環境造成污染，不適合大規模應用[7]。

3 餐廚處理壓榨后厭氧處理技術

這種厭氧消化技術在餐廚垃圾/廚余垃圾處理廠有多年的使用驗證，系統穩定性高，可靠性強。其主要優勢在于：（1）技術工藝成熟，系統穩定性高：多年專注餐廚/廚余垃圾濕式及半干式厭氧發酵技術所建造的十余座餐廚/廚余垃圾廠至今均穩定運行；（2）具有自主研發能力和獨立知識產權核心技術：如液壓式柱塞壓榨機，液壓式球閥柱塞泵，雙管熱交換器，消化池底部刮砂系統及浮渣排除系統，確保工藝系統外購設備不超過25%；（3）該工藝預處理單元無需復雜的分揀工藝，尤其適用于雜質含量高的有機垃圾，有機質損失小；（4）預處理單元不需添加外界工藝水，減少了后端的沼液處理成本；（5）該工藝可以同時處理餐廚垃圾以及廚余垃圾混合物，降低了建廠成本；（6）運營能耗低，保證了所建廠的經濟性。

3.1 工藝技術流程

工藝流程采用：預處理+中溫/高溫厭氧發酵+沼氣能源化。該工藝預處理單元協同處理餐廚垃圾和廚余垃圾，同時在后續厭氧消化過程中協同發酵產生沼氣，沼氣可發電或者制成壓縮天然氣，發酵剩余后的沼液可制成液態有機肥或進入污水處理廠處理，沼渣可用于園林綠化。

餐廚垃圾及廚余垃圾通過運輸車輛運至餐廚垃圾處理廠，經地磅稱重并記錄，建立臺賬。稱重后的餐廚垃圾及廚余垃圾由車輛運至預處理車間內的卸料口，隨后物料被倒入物料接收池內。餐廚垃圾處理線的收料池采用不銹鋼材料建造，通過底部向上傾斜式單螺旋輸送機推送物料至餐廚垃圾粉碎機。

廚余垃圾處理線的收料池底裝有板式輸送機，將物料輸送至滾筒篩前端輸送帶上，滾筒篩具有破袋功能，篩分出來的雜質可運至填埋場進行填埋，篩下物則通過皮帶輸送至磁選機，在此分揀出其中的金屬物質并加以利用，其他物料則通過抓斗輸送至廚余垃圾粉碎機。

餐廚垃圾被輸送至粉碎機后進行粉碎作業，粉碎機具有破袋功能，將餐廚垃圾（包括石頭、骨頭、貝殼、餐具以及塑料袋等雜質）破碎成符合要求的粒徑大小，粉碎的物料通過重力作用落入餐廚垃圾粉碎機下方的物料緩沖池。廚余垃圾則通過廚余垃圾處理線的抓斗輸送至廚余垃圾粉碎機進行粉碎作業，粉碎后的物料通過重力作用落入下方制漿機，制漿機內接有厭氧消化單元的回流沼液，可將物料稀釋并制成有機漿狀物，使固相部分的有機質充分融入液相。處理之后的漿狀物通過重力作用落入下方物料緩沖池。

粉碎后的餐廚垃圾與制漿后的廚余垃圾被同時存儲在物料緩沖池內，形成有機漿液混合物，通過輸送泵送至生物壓榨機進行第一輪粗壓榨。有機漿液混合物進入生物壓榨機后，能高效的實現有機漿液混合物中有機可發酵部分與雜質的分離，最大限度的進行固液分離。一次壓榨后的有機漿液可直接通過柱塞泵送至消化池進行厭氧反應。同時，為了能最大限度的提取有機質，可將一次壓榨后的固體雜質加熱后再進行二次壓榨，將二次壓榨后分離出來的液相泵送至厭氧消化池進行厭氧反應，剩余的固體雜質可直接送至廠外焚燒或填埋處理。經預處理后的有機漿液進入厭氧消化池進行厭氧發酵。厭氧消化系統配備24小時不間斷運轉的底部刮砂器，將消化池內的沉砂刮入排砂孔，再通過砂泵將沉砂送至砂水分離器進行固液分離，分離出的液體回流至消化池繼續發酵產沼，固相直接運出廠外處理。同時，該系統還配備了24小時不間斷運轉的浮渣排除裝置，由慢速攪拌機對池內的漿液進行攪拌并為浮渣排除裝置送料，浮渣經浮渣排除裝置收集并送入浮渣過濾機，分離出的液體一部分回流至廚余垃圾預處理線對物料進行稀釋制漿，另一部分液體可送至脫水機房進行處理或回流至消化池繼續發酵，浮渣經分離后裝入密閉容器。

厭氧消化池同時配備自動化監測系統，全天候監控厭氧生物反應。厭氧反應產生的沼氣，經過收集、儲存、凈化后進入沼氣發電機進行發電，沼氣發電機產生的一部分電能可滿足廠區自用，另一部分可用于發電上網。沼氣發電機在發電的同時產生大量的余熱，該部分余熱可以滿足處理廠生產運行中的全部供熱需求。

3.2 厭氧工藝物料衡算

厭氧工藝物料衡算如圖所示，餐廚/廚余垃圾共計600t，經過預處理后可得到雜質176.4t、金屬2t、油脂6t，經過預處理后的餐廚/廚余垃圾進入厭氧消化罐，可得沼氣62t、沼液352t、浮渣83.6t。經計算，每噸餐廚/廚余垃圾可產沼氣87.83立方，液態肥0.59t，垃圾資源化的效率很高。

圖2 工藝物料衡算圖

結語

本文介紹了一種餐廚垃圾和廚余垃圾處理工藝，并與對比了其他各種工藝優劣之處和適用的地方，最后根據物料衡算詳細探討了餐廚垃圾和廚余垃圾的統一處置的資源化、無害化、減量化的措施和方法，為我國城市餐廚垃圾和廚余垃圾的有效處理處置提供了新的方法和思路。