南安市餐廚垃圾資源化處理廠工程設(shè)計淺析

趙 情

（中國城市建設(shè)研究院有限公司福建分院，福建 福州 350000）

中國餐廚垃圾具有高油、高鹽、高含水率、高有機(jī)質(zhì)的特點，具備危害和資源雙重特點，將其單獨回收利用十分必要[1]。餐廚垃圾的組分和性質(zhì)會隨著季節(jié)、地理位置、生活習(xí)性和存放方式等的不同有明顯差異[2-3]。因此，餐廚垃圾處理工藝要根據(jù)實際情況設(shè)計。

2018年12月13日，《南安市人民政府關(guān)于同意建設(shè)南安市餐廚垃圾處理廠的批復(fù)》下發(fā)，南安市擬在原生活垃圾焚燒發(fā)電廠廠址擴(kuò)建一座處理規(guī)模為1 500 t/d的垃圾焚燒發(fā)電廠（以下簡稱提級改造工程）及建設(shè)一座200 t/d的餐廚垃圾資源化處埋廠。

按照規(guī)劃審批，南安市餐廚垃圾資源化處理廠廠址位于原垃圾焚燒發(fā)電廠北廠界與提級改造工程滲濾液處理站南廠界之間的山坡地，征地紅線占地面積21.13畝。參照《城市環(huán)境衛(wèi)生設(shè)施規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50337-2018），其用地控制標(biāo)準(zhǔn)為90～120 m2/（t·d）。該廠用地面積不足規(guī)劃用地控制標(biāo)準(zhǔn)面積的50%，在這塊場地上建成規(guī)模200 t/d餐廚垃圾處理廠實屬少見[4]。

1 餐廚垃圾處理工藝系統(tǒng)設(shè)計

通過對國內(nèi)規(guī)模化餐廚垃圾處理廠的調(diào)研，南安市餐廚垃圾資源化處理廠餐廚垃圾處理采用主流工藝路線“預(yù)處理+厭氧發(fā)酵+沼氣發(fā)電”，工藝流程圖見圖1。

圖1 餐廚垃圾資源化處理工藝流程圖

預(yù)處理系統(tǒng)采用國內(nèi)主流工藝“物料接收+大物質(zhì)分揀系統(tǒng)+精分制漿+除砂除雜+油水分離”[5]，工藝系統(tǒng)全流程采用密封設(shè)備。大物質(zhì)分揀機(jī)將物料中粒徑大于60 mm以上的雜物分離出來，精分制漿機(jī)將物料中粒徑大小在20 mm以上的輕質(zhì)雜物分離出系統(tǒng)，除砂裝置將均質(zhì)物料中的重物質(zhì)雜質(zhì)沙粒有效分離，各段分離出的固形物，經(jīng)螺旋輸送機(jī)送至外運渣廂，再運至垃圾焚燒廠協(xié)同處理。

經(jīng)過除砂除雜后的漿液經(jīng)輸送泵提升至高溫濕熱水解罐，經(jīng)蒸汽直接加熱后，至三相離心機(jī)進(jìn)行三相分離，分離出三種狀態(tài)的物料——液相、固相、油相，粗油脂暫存至油脂暫存箱后再送至儲油罐。

液相和固相經(jīng)過泵輸送至水解酸化罐，經(jīng)水解酸化罐調(diào)配好的漿料由螺桿泵提升至CSTR（全混合厭氧反應(yīng)器）厭氧發(fā)酵罐進(jìn)行為期31天左右的厭氧發(fā)酵，厭氧后的漿液暫存在緩沖水池中，緩沖水池設(shè)有潛水?dāng)嚢杈畽C(jī)，保證池中漿液能均勻分布，漿液通過渣漿泵輸送至臥式離心機(jī)實現(xiàn)固液分離，沼渣收集后外運至生活垃圾焚燒廠焚燒處理，沼液送至氣浮機(jī)進(jìn)行污水預(yù)處理，隨后進(jìn)入毗鄰的提級改造工程滲濾液處理站內(nèi)的沼液調(diào)節(jié)池中，再經(jīng)過生化池、膜處理和RO（反滲透）等處理。

厭氧過程產(chǎn)生的沼氣經(jīng)過管道輸送至生物脫硫塔，后端設(shè)置干法脫硫工藝作為備用，沼氣總脫硫效率達(dá)到98%以上，沼氣中殘留硫化氫含量在50 ppm以下，滿足沼氣發(fā)電對硫化氫含量的要求。將沼氣輸送至雙膜柔性氣柜暫存，一方面實現(xiàn)沼氣暫存，另一方面避免產(chǎn)沼不穩(wěn)定對后端設(shè)備造成沖擊。氣柜中氣體經(jīng)過管道進(jìn)入氣水分離器、化學(xué)脫硫塔、冷干機(jī)等設(shè)備實現(xiàn)氣水分離和顆粒物去除，然后進(jìn)入沼氣發(fā)電系統(tǒng)。

凈化后的沼氣進(jìn)入沼氣內(nèi)燃式發(fā)電機(jī)組發(fā)電并網(wǎng)。內(nèi)燃式發(fā)電機(jī)組排放的煙氣經(jīng)余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽，供厭氧系統(tǒng)和預(yù)處理提油設(shè)備加熱用，還可通過蒸汽管道輸送至滲濾液處理站利用。內(nèi)燃發(fā)動機(jī)缸套冷卻水回收系統(tǒng)產(chǎn)生的水可用于預(yù)處理設(shè)備清洗等用途。系統(tǒng)啟動所需蒸汽由垃圾焚燒發(fā)電廠提供，并作為補(bǔ)充和備用汽源。

余熱鍋爐尾氣段設(shè)尿素混合噴射段和SCR（折疊選擇性催化還原技術(shù)）反應(yīng)器脫硝裝置，實現(xiàn)內(nèi)燃式發(fā)電機(jī)尾氣污染物達(dá)標(biāo)排放。

南安市餐廚垃圾資源化處理廠設(shè)置2條150 t/d餐廚垃圾處理生產(chǎn)線，通過招投標(biāo)方式選擇預(yù)處理設(shè)備、厭氧系統(tǒng)及沼氣凈化系統(tǒng)設(shè)備、沼氣內(nèi)燃式發(fā)電機(jī)組及余熱鍋爐等設(shè)備和臭氣處理設(shè)備。

2 廠區(qū)總平面布置

2.1 廠區(qū)總平面布置設(shè)計原則

在規(guī)劃紅線內(nèi)合理布置各建構(gòu)筑物，做到功能分區(qū)明確、系統(tǒng)聯(lián)系緊湊，同時滿足消防、勞動安全及工業(yè)衛(wèi)生現(xiàn)行規(guī)程規(guī)范要求。

貫徹節(jié)約用地原則，按照廠區(qū)道路縱向坡度設(shè)計要求，確定臺階式布置平面高程；做好協(xié)同處理，最大限度減少建構(gòu)筑物數(shù)量。使有效土地最大化利用。

2.2 廠區(qū)總平面布置

該廠自然地形高程88.60～133.75 m，地勢由東北向西南傾斜，場地為梯形，南北方向長約153.09 m，東西方向?qū)挘洪L邊100.16 m，短邊75.82 m，征地紅線內(nèi)土地面積21.13畝。餐廚垃圾進(jìn)廠道路由生活垃圾運輸?shù)缆芬狱c高程為85.00 m。

廠區(qū)總平面布置經(jīng)方案篩選并采取相應(yīng)技術(shù)保障措施后確定，見圖2。

圖2 廠區(qū)總平面布置圖

廠區(qū)按二個臺階布置。第一臺階：高程88.00 m，布置預(yù)處理車間，座北朝南，輔助用房朝南，卸料廳朝東，進(jìn)口高程93.50 m；第二臺階：高程98.50 m，以場地中間道路劃分為西區(qū)、東區(qū)，西區(qū)為厭氧區(qū)，自南向北依次布置水解酸化罐、冷卻塔、厭氧發(fā)酵罐、加熱罐、固液分離車間、氣浮預(yù)處理車間、污泥儲蓄池等。東區(qū)為沼氣凈化利用區(qū)，自南向北依次布置火炬、沼氣儲柜、沼氣凈化區(qū)、沼氣發(fā)電機(jī)房等。

廠區(qū)道路自生活垃圾運輸路口85.00 m高程處引接向北，至分岔路口高程88.50 m，向北至滲濾液處理站，向東至卸料廳（高程93.50 m），北轉(zhuǎn)彎至第二臺階高程98.50 m，道路縱向坡度≤8%，路面寬度4.0 m，內(nèi)彎半徑12 m。兩個回車場18 m×18 m，滿足消防車輛通行要求。

廠區(qū)總平面布置功能分區(qū)明確，建構(gòu)筑物間距符合有關(guān)防火規(guī)范要求，系統(tǒng)聯(lián)系緊密，交通便捷。

2.3 廠區(qū)采取的主要技術(shù)保障措施

（1）設(shè)置高大擋土墻，有效提高第二臺階使用面積。

（2）設(shè)架空管廊，向空中發(fā)展，有效減少管道占地面積，確保總圖布置合理性，營造廠區(qū)管廊視覺美感。

（3）協(xié)同處理措施

餐廚垃圾處理廠與生活垃圾焚燒廠、提級改造工程的滲濾液處理站協(xié)同共建，資源共享，有效減少建構(gòu)筑物重復(fù)建設(shè)工程量，集約用地。

南安市生活垃圾焚燒廠向餐廚廠提供垃圾進(jìn)場道路及地磅使用、蒸汽加熱氣源、壓縮空氣、軟化水、自來水、消防供水設(shè)施設(shè)備、生活污水、初雨池及消防廢水池等，并接納餐廚廠沼渣等。

提級改造工程滲濾液處理站接納餐廚廠沼液廢水再深度處理。

餐廚廠接納滲濾液處理站排出的臭氣統(tǒng)一處理。

3 預(yù)處理車間設(shè)計優(yōu)化

預(yù)處理車間由卸料廳、預(yù)處理設(shè)備間和輔助用房等組成，根據(jù)地形地勢，預(yù)處理設(shè)備間零米層相當(dāng)于絕對高程88.00 m，單層廠房，設(shè)1臺10 t電動單梁起重機(jī)，其內(nèi)部布置2條150 t/d餐廚垃圾生產(chǎn)線，高溫濕熱水解罐設(shè)在生產(chǎn)線末端，零米以下設(shè)4座水池及泵房，水解罐平臺后側(cè)設(shè)置外運渣廂密閉間。由于建筑物限高要求，起重機(jī)軌面標(biāo)高為11.40 m，建筑高度為14.65 m，建筑平面軸線尺寸為37.20 m×25.50 m，系統(tǒng)設(shè)備布置緊湊，檢修巡視通道暢通。

卸料廳地面標(biāo)高5.50 m，相當(dāng)于絕對高程93.50 m，平面軸線尺寸為20.20 m×21.20 m，單層廠房，屋面標(biāo)高12.50 m。內(nèi)部分成車輛回轉(zhuǎn)區(qū)、卸料區(qū)和堿液除臭區(qū)，車輛回轉(zhuǎn)區(qū)設(shè)一樘電動卷簾門，卸料區(qū)設(shè)自動連鎖敞開式卷簾門。為防止卸料時臭氣外溢，卸料廳屋面布置生物除臭設(shè)備和離子新風(fēng)機(jī)組。

輔助用房設(shè)在卸料廳和預(yù)處理設(shè)備間南側(cè)，零米層為電氣設(shè)備用房，4.0 m層設(shè)主控室、交接班室和展覽廳，8.80 m層為化驗室等，設(shè)兩個樓梯間，西端設(shè)衛(wèi)生間。

預(yù)處理車間平面軸線尺寸為57.90 m×34.90 m，占地面積僅2 039.40 m2，是省內(nèi)乃至國內(nèi)300 t/d餐廚垃圾預(yù)處理車間用地面積最小的項目。

4 臭氣收集及處理

餐廚垃圾的臭氣收集及處理主要集中在預(yù)處理車間、水解酸化罐、固液分離與氣浮預(yù)處理車間，提級改造工程的滲濾液處理站收集的臭氣亦納入餐廚垃圾處理廠臭氣處理系統(tǒng)。

臭氣收集按臭氣濃度高低分別收集處理。臭氣產(chǎn)生源分別有點源設(shè)備產(chǎn)生的高濃度臭氣和面源空間產(chǎn)生的低濃度臭氣。高濃度臭氣來源主要有預(yù)處理系統(tǒng)點源設(shè)備、水解酸化罐，點源設(shè)備臭氣收集系統(tǒng)由進(jìn)風(fēng)管、排氣收集管和進(jìn)風(fēng)及排氣管調(diào)節(jié)閥組成。高濃度臭氣經(jīng)管道至抽風(fēng)機(jī)送入堿液除臭系統(tǒng)，再輸送至生物濾池處理。低濃度臭氣來源主要有卸料廳（含預(yù)處理車間卸料間）、預(yù)處理設(shè)備間、固液分離與氣浮預(yù)處理車間，外含焚燒廠提級改造工程滲濾液處理站收集的臭氣。低濃度臭氣通過設(shè)置的通氣換氣系統(tǒng)最終收集至生物濾池處理集中處置，臭氣處理達(dá)標(biāo)后排入大氣。預(yù)處理設(shè)備間、輔助用房設(shè)離子新風(fēng)系統(tǒng)換氣，卸料廳、預(yù)處理設(shè)備間還配備清新劑，通過噴灑消除異味。

5 結(jié)語

南安市餐廚垃圾資源化處理廠采用工藝路線“預(yù)處理+厭氧發(fā)酵+沼氣發(fā)電”，能夠較好地實現(xiàn)餐廚垃圾資源化和無害化處理。該工藝路線適應(yīng)于國內(nèi)大、小規(guī)模餐廚垃圾處理項目，因此，對類似餐廚垃圾處理項目的設(shè)計具有非常好的借鑒意義。對于類似項目的總圖布置，可參考本項目思路，將預(yù)處理系統(tǒng)、厭氧區(qū)域以及沼氣利用系統(tǒng)分別集中布置，充分實現(xiàn)土地的集約化利用，并完成廠區(qū)防爆區(qū)隔離。