基于協同厭氧進行餐廚垃圾處理的實踐探究
——以上海老港餐廚垃圾處理廠工程為例

1 工程概況

上海老港餐廚垃圾處理廠工程建設規模為餐廚垃圾1000t/d（其中餐飲垃圾400t/d，廚余垃圾600t/d），占地面積84342m2，項目地點位于老港固廢綜合處置基地，建成后主要服務于黃浦、徐匯、長寧、楊浦、虹口及靜安等中心城區，是上海市生活垃圾全程分類的重大保障性設施。

2 工程設計

2.1 工藝設計

針對餐飲垃圾與廚余垃圾含油率、含水率、含雜率不同的特點，主體工藝采用“濕式+干式協同厭氧”，餐廚垃圾中的液相進入濕式厭氧消化系統，固相進入干式厭氧消化系統，從而避免單一物料厭氧消化帶來的營養不均、容易酸化問題。濕式和干式厭氧產生的沼氣經存儲及預處理后，除用于鍋爐產蒸汽外，其余發電并網；厭氧產生的沼液經脫水后，沼渣泵送至干化機，干化后外運焚燒廠處置；脫水清液泵送至老港滲濾液處理站集中處理達標排放。

2.2 餐飲垃圾預處理系統

餐飲垃圾預處理設計規模400t/d，設置4 條預處理線，單線處理規模12.5t/h，采用“大物質分選+精分制漿+除砂+提油”的組合工藝。垃圾存儲螺旋料斗單斗容積45m3，物料通過料斗底部的帶瀝水功能的輸送機輸送至分揀機，傳輸過程中瀝出的游離液體存儲至集水池。集水池漿液由輸送泵輸送至精分制漿系統。經接料裝置瀝水后的固相物通過分揀機處理，以機械分選方式將物料中粒徑大于60mm 的大塊金屬、瓷片、玻璃瓶、塑料袋等雜物分離出系統，有機物料進入精分制漿系統。進入精分制漿系統的有機質在精分制漿機內進行雜物分揀及破碎制漿，將物料中粒徑＞20mm 的瓶蓋、筷子、塑料、紙張等雜質分離出系統，同時將大塊有機質破碎至8mm 以下粒徑。除砂后的漿液泵送至提油單元，先將物料加熱至65℃左右，通過三相離心機進行三相分離，分離出的油水混合物再加熱至85～90℃后經碟式離心機分離提油，分離出的粗油脂暫存在室外毛油儲罐中，定期外售；三相離心機分離出的液相泵送入濕式厭氧消化系統，分離出的固相進入干式厭氧消化系統。

2.3 廚余垃圾預處理系統

廚余垃圾預處理設計規模600t/d，設置2 條預處理線，單線處理規模25t/h，采用“人工監選+破袋+篩分+磁選+固液分離”的組合工藝。廚余垃圾料坑設計總存儲容積為1200m3，料坑前設置4 個卸料車位，料坑有效容積滿足高峰期物料暫存需求。垃圾由抓斗送至給料斗，由料斗下方的步進式給料機均勻輸送至皮帶上，途徑人工分選小屋，將大件干擾物去除。工藝線設置了粗撕碎機，對廚余垃圾進行粗破碎和破袋，便于后續垃圾的輸送與篩分處理。粗破碎后的廚余垃圾進入篩分單元，通過2 臺蝶形篩進行篩分，70mm 以上的篩上物大多為無機質，輸送至出渣間外運處置，以有機質為主的篩下物，經磁選除鐵后進入后道處理工序。為控制物料含水量以滿足后續厭氧工藝要求，工藝段設置了擠壓脫水機。篩分后的有機質經過擠壓脫水機進行水份調節，分離液相進入濕式厭氧消化系統，固相進入干式厭氧消化系統。

2.4 濕式厭氧消化及脫水系統

餐廚垃圾預處理分離液相進入濕式厭氧消化系統，濕式厭氧消化系統設計規模700t/d，采用中溫厭氧工藝。濕式厭氧消化系統設計3 座均質罐，單罐有效容積600m3，用于濕式漿料的存儲和配料；設置5 座CSTR 厭氧罐，厭氧消化設計停留時間35d，厭氧消化溫度35℃，設計有機負荷2.5kgVS/m3·d，設計產氣率60Nm3/t 漿料·d。脫水系統設置2 座沼液罐，單罐有效容積600m3，用于厭氧消化后沼液的存儲，沼液脫水采用離心機，配置5 臺離心機，單臺脫水能力為10m3/h。脫水后的液相外排至基地滲濾液處理廠，脫水沼渣進入沼渣干化系統。

2.5 干式厭氧消化系統

餐廚垃圾預處理分離固相進入干式厭氧消化系統，干式厭氧消化系統設計規模225t/d，采用高溫厭氧工藝。干式厭氧消化系統設置有1 座有機質料坑，有效容積600m3，用于有機物料的存儲；設置2 座單軸臥式干式厭氧罐，厭氧消化設計停留時間21d，厭氧消化溫度為55℃，設計有機負荷10kgVS/m3·d，設計產氣率120Nm3/t 漿料·d。

干式厭氧后的沼液采用三級脫水工藝，首先螺旋擠壓脫水機進行一次脫水，脫水后沼液經振動篩去除其中大塊尖銳無機物后，再經離心脫水機進一步脫水，脫水后沼渣含水率80%左右進入后續沼渣干化系統，沼液外排至基地滲濾液處理廠。螺旋擠壓和振動篩處理后的固相以纖維雜物和砂石為主，含水率60%左右，經收集后直接外運至焚燒廠。

2.6 沼氣存儲及凈化系統

沼氣凈化系統設計規模3000Nm3/h，采用“生物+干法”兩級脫硫工藝。設置生物脫硫塔3 座，干法脫硫塔2 座，采用活性氧化鐵作為脫硫劑，沼氣柜2 座，單座有效容積3000Nm3，沼氣火炬1 座，火炬設計規模3000Nm3/h。

2.7 沼氣利用系統

濕式和干式厭氧產生沼氣一部分可用作沼氣鍋爐的燃料，鍋爐產生的蒸汽分別用于餐廚垃圾預處理、厭氧消化系統、生物脫硫系統、生物濾池除臭系統以及沼渣干化系統的供熱等；剩余沼氣發電自用，內燃發電機排出的高溫煙氣經余熱鍋爐回收利用。全廠設置油氣兩用鍋爐2 臺，單臺設計規模6t/h，蒸汽壓力1.0MPa。配置發電機2 臺，單臺發電規模1500kW，電壓10.5kV。配置發電機余熱鍋爐2 臺，單臺設計規模0.6t/h，蒸汽壓力1.0MPa。

2.8 沼渣干化系統

沼渣干化系統干化能力100t/d，設計進料含水率80%，出料含水率40%，沼渣經干化后，近期運往焚燒廠，遠期經進一步處理可作為土壤改良劑原料，實現資源化利用。沼渣干化熱源為蒸汽，蒸汽壓力0.6～0.8Mpa，配套尾氣除塵系統7500m3/h，配套冷卻系統循環冷卻用水量為250m3/h。

2.9 通風除臭系統

全廠除臭采用化學洗滌+生物濾池+活性炭吸附組合式除臭工藝，除臭總風量65 萬m3/h，其中綜合預處理車間35 萬m3/h，其余區域30 萬m3/h，合用1 個排氣筒，經末端除臭設備處理后的氣體濃度須完全符合或優于《惡臭（異味）污染物排放標準》（DB31/1025-2016）中“15m 高排氣筒有組織排放限制（非工業區）”。總離子氧送風規模15 萬m3/h，其中綜合預處理車間10 萬m3/h，其余車間5 萬m3/h。

3 BIM設計

三維BIM設計作為先進的設計手段在本工程中成功應用。利用Ravit 與PDMS 兩種不同軟件，分別對土建與工藝設備進行正向BIM 設計，實現土建工程、各類設備與配管、以及自控儀表等多系統、多專業的有機融合，從而避免后續施工中的錯漏碰缺。

4 工程設計特點

充分依托老港固廢綜合處置基地內既有的垃圾焚燒和滲濾液處理設施，餐廚垃圾處理產生的殘渣就近焚燒處置，脫水沼液則泵至滲濾液廠處理后達標排放，實現廢物不出基地，在實現餐廚垃圾資源化利用的同時，有效避免了殘渣運輸帶來的二次污染問題。

針對超大型餐廚垃圾處理廠，考慮物料特性的差異，采用濕式+干式協同厭氧消化處理技術組合，不僅簡化了餐廚垃圾預處理工藝流程，而且有效避免單一物料厭氧消化存在氨氮抑制的不足，使厭氧系統運行更加靈活與穩定。采用基于Ravit 和PDMS 協同設計的正向BIM 技術，指導現場施工管理，有效避免錯漏碰缺、顯著縮短建設周期、控制建設成本，且利于后續將BIM 成果轉化為三維數字化運維平臺，實現全生命周期的智慧化維護與管理。

5 結語

上海老港餐廚垃圾處理廠作為國內為數不多的超大型餐廚垃圾處理廠之一，自調試試運行以來，整體運行穩定，目前餐廚垃圾處理能力達1000～1200t/d，表明本工程采用干式+濕式協同厭氧消化的主體工藝切實可行。