高效預處理+厭氧消化工藝處理餐廚垃圾工程實例

莊 淵

（江蘇維爾利環?？萍脊煞萦邢薰?，江蘇 常州 213125）

餐廚垃圾是城市生活垃圾的重要組分之一，其成分復雜，有機物含量高，油脂高，鹽分含量高，易腐爛變質、發酵、發臭，易滋長寄生蟲、卵及病原微生物和霉菌毒素等有害物質，同時具有可以提取油脂回收利用、能夠生產沼氣等生物質能源等特點，因此餐廚垃圾具有處理困難和可以回收利用的雙重特征。本文以一處餐廚垃圾實際處理項目實例來闡述餐廚垃圾厭氧綜合處理工藝。

1 工程概況

本工程位于一東南沿海城市，市轄區常住人口150多萬，同時有大量流動人口和旅游人口，轄區內餐飲業發達，每年產生大量餐廚垃圾。本項目的建設就是為了有效處理轄區內產生的餐廚垃圾，實現無害化和資源化的目標。

2 設計規模及進出料指標

2.1 設計規模

本工程設計處理規模為：餐廚垃圾200 t/d。

2.2 進料指標

工程項目業主下屬研發中心歷時一年，針對餐廚垃圾集中區域具有代表性的餐館，開展了樣品采集、樣品保存與實驗室分析工作，最終得出了餐廚垃圾的各種理化性質。根據有關數據，確定本工程的設計進料性質如表1所示。

表1 餐廚垃圾進料組分

2.3 出料指標

出料指標主要有4個。一是固渣指標，預處理分離出來的固渣、厭氧消化產生的脫水沼渣和污水預處理產生的剩余污泥綜合含水率小于60%；二是污水指標，沼渣脫水后沼液和其他污水通過廠區內的污水管網收集，經預處理后排放至污水廠，出水滿足

城市污水處理廠納管排放要求。三是氣體排放，本項目惡臭污染物控制執行《惡臭污染物排放標準》（GB14554-1993）新擴改建二級標準。四是沼氣指標，即厭氧消化產生的沼氣產量大于65 m3/t進料垃圾，經凈化后氣體能滿足沼氣發電機正常使用。

3 處理工藝

目前，國內餐廚垃圾的處理發展時間不長，處理工藝還處于不斷完善階段，處理工藝包括兩大類。一類是傳統方法，通常采用填埋、焚燒法處理餐廚垃圾；另一類是其他工藝，例如，預處理+厭氧工藝可以將餐廚垃圾沼氣化，高溫好氧工藝可以將餐廚垃圾肥料化和飼料化[1]。同時，由于輸送的物料不具有流動性，并且成分復雜，干擾物多，餐廚垃圾預處理對輸送和處理的設備要求高[2]。本工程結合項目的實際情況，采用以高效預處理+厭氧消化為主的處理工藝，具體流程如圖1所示。

圖1 處理工藝流程

4 主要工藝區塊及設計參數

本工程總占地面積20000 m2，平面可以分為預處理區域、污水處理生化區域、厭氧消化區域、沼氣凈化及利用區域、綜合樓區域、消防水池和預留用地。

4.1 預處理區域

本區域主要為綜合處理車間，尺寸為59.3 m×41.6 m，最高13.6 m。車間內設置參觀廊道。全廠的除臭系統采用化學除臭+光催化除臭+植物液噴淋除臭的組合除臭工藝，除臭主要設備置于10.8 m屋頂設備平臺上，總風量100000 m3/h。

綜合處理車間設置分成卸料間、預處理車間、除渣間、除臭配藥間、膜處理車間、藥劑間、脫水機房、變配電間、倉庫、值班室、衛生間和樓梯間。

預處理車間設置30.0 m×20.0 m的地坑，坑深3.8 m。地坑內主要設備有接收料斗2臺，容積75 m3，配三根螺旋，功率3×11 kW；自動分選機2臺，處理量10 t/h，功率37+1.5 kW；漿料輸送機2臺，處理量10 t/h，功率30 kW；惰性物分離裝置1臺，處理量3 t/h，功率4 kW；粗油加熱罐2臺，容積8 m3，功率2.2 kW；三相提油加熱罐2臺，容積25 m3，功率5.5 kW；三相提油進料泵3臺，變頻控制，流量12 m3/h，揚程30 m，功率3 kW；三相出料收集罐1臺，容積25 m3，功率5.5 kW。車間地坪上主要設備有漿料加熱機2臺，變頻控制，處理量10 t/h，功率11 kW；固液分離機2臺，變頻控制，處理量10 t/h，功率37 kW；三相提油機3臺，變頻控制，處理量10 t/h，功率37+15 kW。漿料加熱機加熱溫度控制在65～70℃；三相提油加熱罐加熱溫度控制在75～80℃；粗油加熱罐加熱溫度控制在80～90℃，加熱完成后靜置0.5 h以上。

4.2 厭氧消化區域

區域內設厭氧進水罐2座，尺寸為￠6.0 m×12.0 m，有效液位11.0 m，利浦罐結構，各配頂部攪拌機1臺，功率5.5 kW；厭氧消化罐2座，尺寸為￠16.8 m×18.0 m，有效液位16.5 m，利浦罐結構，各配頂部攪拌機1臺，功率15 kW；厭氧出水罐1座，尺寸為￠8.0 m×15.0 m，有效液位14.0 m，利浦罐結構。區域設冷卻系統1套，用于將預處理產生的漿液冷卻至厭氧消化合適的溫度。

厭氧消化罐頂和厭氧消化區域設沼氣水封、安全水封、正負壓爆破片、微壓傳感器、阻火器、甲烷報警儀和硫化氫報警儀等多重安全措施，同時對電氣設備按相關防爆要求設計，確保本區域的消防安全。

厭氧消化設計進水量205 t/d，設計進料TS為10.8%，進料CODCr為170000 mg/L；設計消化溫度35℃，水力停留時間35 d，設計負荷為4.8 kg COD/（m3·d）。

4.3 污水處理生化區域

區域設均衡池1座，尺寸為7.5 m×4.0 m×9.7 m，有效液位8.0 m，鋼筋混凝土結構，水力停留時間為28 h。池底設一套穿孔管曝氣系統，起混合攪拌作用。池邊設MBR進水泵2臺，1用1備，變頻控制，流量15 m3/h，揚程20 m，功率4 kW。

4.4 沼氣凈化及利用區域

區域設沼氣脫硫及凈化區，尺寸為45.0 m×40.0 m左右的不規則防爆區，封閉設計。設沼氣脫硫及凈化裝置1套，處理量800 m3/h，功率62 kW；沼氣儲柜1套，容積2000 m3；應急燃燒火炬1套，處理量800 m3/h，功率3 kW。

發電機房，尺寸為19.0 m×7.0 m×5.8 m，設發電機1臺，規格為1.2 MW，配套余熱鍋爐1套。

5 工程設計特點

本工程為民生工程，餐廚垃圾集中收集和處置，一方面有效消除餐廚垃圾對環境的污染，同時對餐廚垃圾中的油脂進行回收，有機質進行厭氧消化，產生清潔能源沼氣，在實現社會效益、生態效益、環境效益和節能效益的同時，還可以帶來一定的經濟效益，是垃圾資源化處理、生物質能源開發和節能減排的綜合性示范工程[3]。

本工程餐廚預處理流程簡短、完善，雜物分選率高；對餐廚垃圾進行全量油脂回收，油脂提油率高；除渣除砂徹底，對厭氧消化而言，真正做到“該進的進、該出的出”。

厭氧采用CSTR厭氧發酵工藝，具有結構簡單、耐高濃度固相性能好、耐沖擊負荷能力強、CODCr去除率高、高效節能等特點，是餐廚垃圾處理工程厭氧系統最常用的工藝。

污水預處理采用“MBR+NF”工藝，具有處理效果好、污泥量少、出水水質穩定的特點，是目前高濃度有機廢水處理的主要工藝之一。

餐廚預處理工藝環節和水處理環節臭氣集中處理，合理布置，使管道布置順暢，氣流阻力分配合理，除臭風量可根據實際臭氣濃度變頻控制，節省能源。

6 工程運行效果

工程調試成功后，餐廚垃圾預處理提油率測定結果如表2所示。

表2 餐廚垃圾預處理提油率

從表2可以看出，餐廚垃圾預處理提油率一直穩定在4.0%以上。

餐廚垃圾經過預處理后產生的有機漿液CODCr濃度在160000～220000 mg/L波動，波動相對較大，多數情況下超過厭氧進水設計CODCr濃度，但厭氧出水濃度相對穩定，一般在25000 mg/L以下，CODCr去除率穩定在85%以上。對比其他有機垃圾，餐廚垃圾的噸垃圾進料的厭氧產沼量較高，穩定在80 m3沼氣/t垃圾，而且沼氣中的甲烷含量普遍較高，一般在60%以上。

7 結論

餐廚預處理環節有機質提取率高，提取油脂后，全量進行厭氧消化，產沼能力穩定在80 m3/t垃圾，資源化程度高。厭氧出水經過過濾后進入生化及膜處理系統進行處理，并利用三相提油后出水作為碳源，可以使系統穩定運行。采用高效預處理+厭氧工藝處理餐廚垃圾進行資源化是可行的，該工藝處理效果穩定，對來料適應能力強，耐沖擊負荷能力強，相比其他處理工藝，本工藝在資源化、節能減排和經濟效益方面有明顯的優勢。由于餐廚垃圾的來料極不穩定，成分也十分復雜，在實際運營過程中，要加強對收運環節的監管，對進廠垃圾的控制，加大監測力度，確保工程連續穩定運行。