餐廚垃圾厭氧消化預處理工藝設備研討

宋玉山，靳俊平，郝麗華

（中國市政工程華北設計研究總院有限公司，天津 300074）

1 國內(nèi)部分城市餐廚垃圾理化性質(zhì)調(diào)研

1.1 青島市餐廚垃圾抽樣調(diào)查情況

對青島市抽樣調(diào)查主要對象為酒店、大排檔等餐飲區(qū)，近年調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，餐廚垃圾中的含固率較高、有機物含量高、油脂含量高、骨類和貝殼類雜質(zhì)含量高，其成分見表1。

表1 青島市餐廚垃圾成分抽樣分析數(shù)據(jù)（平均值） %

1.2 重慶市餐廚垃圾特性

重慶市餐廚垃圾處理項目收運系統(tǒng)自2010年開始運行以來，經(jīng)過實測的實際收運的餐廚垃圾理化性質(zhì)如表2所示。

表2 重慶市餐廚垃圾物理性質(zhì)（平均值） %

重慶市屬于典型的西南地區(qū)城市，居民飲食結(jié)構(gòu)中，火鍋類所占比例較大，餐廚垃圾中含固率較低，油脂含量較其他地區(qū)高，有機質(zhì)含量相對較高。

1.3 福州市餐廚垃圾理化性質(zhì)

福州市餐廚垃圾理化性質(zhì)見表3～4。

表3 餐廚垃圾成分（濕基狀態(tài)） %

表4 餐廚垃圾化學成分

2 國內(nèi)餐廚垃圾處理現(xiàn)狀及存在問題

2.1 餐廚垃圾處理情況

1）目前國內(nèi)，正在運行的多為100 t/d以下的餐廚垃圾處置廠，且工藝多為把餐廚垃圾直接烘干做蛋白飼料，由于考慮動物蛋白同源性的問題，國家政策不傾向于此，所以這些餐廚垃圾處置廠也在考慮工藝轉(zhuǎn)型問題。

2） 新建的餐廚垃圾處置廠多采用厭氧消化工藝，其中重慶市主城區(qū)餐廚垃圾處置工程正在運行，昆明、北京海淀區(qū)、青島等地的餐廚垃圾處置正處于前期籌備和前期設計階段，均采用厭氧消化工藝。

2.2 存在問題

1）國外在垃圾收集方面管理比較到位，垃圾成分簡單，且飲食習慣的原因，垃圾中油分也比較少，主要包括一些涼拌菜、面包、牛奶、過期食品，國內(nèi)餐廚垃圾與國外相比具有油脂、鹽分含量高等特點。

2）中國地域?qū)拸V，很多城市的飲食習慣大不相同，餐廚垃圾的成分也差別很大，如海邊城市海鮮比較多，餐廚垃圾中貝殼和螺肉就比較多，內(nèi)陸城市的餐廚垃圾鹽分、含油量比較大，因為垃圾成分的不同，采取的預處理方式也應有所區(qū)別。

3）餐廚垃圾的預處理工段是為后續(xù)的厭氧工段服務，厭氧工段主要消化餐廚垃圾內(nèi)的可揮發(fā)性有機質(zhì)，降解率一般為75%～80%，雜質(zhì)只能浮在罐頂，或者沉在罐底，餐廚垃圾中的無機物含量較高（7%～9%），無機物又可分為輕質(zhì)、重質(zhì)2種，輕質(zhì)雜質(zhì)（如塑料、織物等）如果不被去除，則會在后續(xù)的厭氧罐內(nèi)形成厚厚的浮渣蓋，阻隔厭氧罐的沼氣逸出，會帶來爆炸的安全隱患；重質(zhì)雜質(zhì)（如砂石、骨類等）如果不被去除，則會磨損后續(xù)的設備，在厭氧罐底部沉積，減少罐容。由于餐廚垃圾的含油率和含水率較高，餐廚垃圾黏度較高，采用常規(guī)的生活垃圾分選裝置，無法把無機物分離出來，所以餐廚垃圾預處理的難點和重點就是怎樣盡量把雜質(zhì)從餐廚垃圾中分離出來。

3 預處理核心設備調(diào)研情況

3.1 大件雜質(zhì)分選設備

經(jīng)過在全國范圍內(nèi)考察，寧波開誠公司和百利陽光公司開發(fā)的分選機，對餐廚垃圾的大件雜質(zhì)（粒徑大于50 mm）分選效果明顯。

1） 寧波開誠公司分選機（見圖1）。此分選機的核心部分主要是篩網(wǎng)和安裝在分選機頂部的撥叉，垃圾從分選機頂部進入之后，撥叉開始對篩網(wǎng)上的垃圾來回地撥拉，對一些較大塊但容易碎的垃圾（如蘋果、番薯等）可以初步破碎使之落入篩下，而無機物通過這種方式很難減小粒徑，所以留在篩上，從而達到無機物和有機物分離的效果，無機物的分選效果可以達到85%～90%。此分選機在重慶市餐廚垃圾處置廠內(nèi)使用。

2） 百利陽光公司分選機（見圖2）。此分選機的核心部分主要是條篩和耙除條篩上雜質(zhì)的齒耙，餐廚垃圾從分選機頂部進入，落在條篩上，條篩每根柵條的間距為50 mm。在分選機工作時，條柵每2根相鄰的柵條的振動幅度不一致，同時條柵也以某一種頻率進行振動，當運行一段時間之后，條柵暫時停止振動，齒耙開始從上往下清理柵條上的無機物，無機物從分選機尾部的排放口排出，同樣齒耙也能初步破碎較大塊但容易碎的垃圾，無機物的分選效果可以達到85%～90%。此分選機在北京市高安屯餐廚垃圾處置廠使用。

圖1 寧波開誠公司分選機

圖2 百利陽光公司分選機

3.2 破碎、制漿、去除輕物質(zhì)設備

1）美國多達公司開發(fā)的生物質(zhì)分離器（見圖3）。

設備結(jié)構(gòu)：立式結(jié)構(gòu)，中部為單軸螺旋，單軸螺旋外套篩桶，篩孔孔徑為5～8 mm，底部有收集漿料的收集斗。設備底部設有垃圾進料口和漿料出料口，頂部為塑料等輕物質(zhì)及較大塊重物質(zhì)的排放口。

工作原理：利用物料的不同離心力來進行分離，設備頂部安裝電機，啟動之后，單軸螺旋高速旋轉(zhuǎn)，單軸螺旋的葉片在高速旋轉(zhuǎn)時對進入設備的餐廚垃圾進一步進行破碎并且產(chǎn)生強離心力，漿液被甩出篩桶，通過篩孔的漿料被甩至生物質(zhì)分離器的內(nèi)壁，并沿著分離器的內(nèi)壁滑落，落入設備底部的收集斗，其余的較大塊重物質(zhì)和塑料等輕物質(zhì)通過中間的螺旋被輸送出去。

設備頂部有淋洗裝置，淋洗塑料上的有機質(zhì)，破碎后的垃圾與淋洗水混合變成漿料。

圖3 美國多達公司生物質(zhì)分離機

2） 德國schwarting公司開發(fā)的破碎分離機（見圖 4）。

圖4 德國schwarting公司破碎分離機

設備結(jié)構(gòu)：臥式結(jié)構(gòu)，中部為金屬實心軸，沿軸的縱向間隔布置鐵棍，鐵棍與中心軸為柔性連接，中心軸外套篩桶，篩孔孔徑為8 mm左右。設備頂部設有進料口，底部有收集漿料的收集斗及漿料出料口，輕物質(zhì)和較大塊重物質(zhì)從設備的末端排出。

工作原理：利用物料的不同離心力來進行分離，垃圾進入設備之后，電機驅(qū)動設備高速旋轉(zhuǎn)，有機質(zhì)被中心軸上鐵棍擊打破碎，與設備頂部的淋洗水充分混合，制成漿料，中心軸高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力使?jié){料被甩出篩網(wǎng)，然后落入底部收集斗，較大塊重物質(zhì)和塑料等輕物質(zhì)繼續(xù)向前輸送到設備末端被排出。

在擊打的過程中，如果遇到較硬物品，鐵棍可彈回，以保護設備安全工作。

3） 清華同方公司開發(fā)的除雜制漿機（見圖5）。

圖5 清華同方公司除雜制漿機

設備結(jié)構(gòu)：臥式結(jié)構(gòu)，在筒體內(nèi)設有2個設有刀片的傳動軸，筒體頂部設有進水孔，筒體底部設有篩網(wǎng)，筒體下方連接漿料斗，筒體首端頂部設有進料口，末端的底部設有出料口。

工作原理：物料由進料口進入除雜制漿機，通過傳動軸及軸上的刀片，在高速旋轉(zhuǎn)的離心力作用下進行餐廚垃圾中物料的破碎和分離；刀片和筒體的相互作用，使物料瞬間撞擊，剪切，撕裂，破碎，并在離心力的作用下，塑料及其復合物、橡膠等物料具有柔韌性，不易被刀片破碎，由雙軸旋轉(zhuǎn)帶動前進，同時，經(jīng)過水洗，使塑料復合物質(zhì)洗凈、甩干，由出料口排出，漿液與粉碎的固體顆粒通過篩網(wǎng)流出筒體，大于篩孔的固體顆粒在刀片和筒體的繼續(xù)撞擊下，再次粉碎，直至粒度符合要求通過篩孔，漿狀物通過漿狀物出口流入儲料罐。

4 結(jié)論

1）寧波開誠公司和百利陽光公司開發(fā)的大件雜質(zhì)分選設備已在相關的項目中進行了實際應用，無機物的分選效果均達85%～90%。

2）美國多達公司開發(fā)的生物質(zhì)分離器、德國schwarting公司開發(fā)的破碎分離機和清華同方公司開發(fā)的除雜制漿機，這3款破碎制漿去除輕物設備均采用離心分離的原理，利用高速離心分離原理分離密度不同的物質(zhì)事實證明可行、高效，在國內(nèi)，這三款設備都經(jīng)過了中試試驗的檢驗，具有去除輕物質(zhì)、破碎制漿的功能，輕物質(zhì)的去除率達到95%左右。且這3款設備均將在實際項目（餐廚垃圾處理規(guī)模200t/d以上）中進行應用，處理效果等待檢驗。