餐廚垃圾預(yù)處理與生活垃圾焚燒的協(xié)同處理工藝分析

陳海燕，伍 鵬，陳衛(wèi)東

（1.廣東順控發(fā)展股份有限公司；2.廣東順控環(huán)境投資有限公司，廣東 佛山 528300）

目前，餐廚垃圾的主要處理技術(shù)包括直接填埋、直接焚燒、厭氧消化、熱分解、堆肥、飼料化生產(chǎn)、高溫好氧發(fā)酵、與生活垃圾協(xié)同處理等。

1 餐廚垃圾處理的主要技術(shù)

1.1 直接填埋

餐廚垃圾直接填埋處理技術(shù)在國內(nèi)沒有應(yīng)用，主要原因是餐廚垃圾直接填埋將導(dǎo)致土地資源被大量占用，地下水和土壤被餐廚垃圾的滲濾液嚴(yán)重污染，空氣被餐廚垃圾產(chǎn)生的臭氣嚴(yán)重污染，餐廚垃圾資源沒有得到充分利用。

1.2 直接焚燒

餐廚垃圾的水分含量高（一般高于80%），熱值低，直接焚燒困難，需要額外增加大量燃料助燃，燃料消耗大，處理成本高。

1.3 厭氧消化

1.3.1 厭氧消化概況

餐廚垃圾厭氧消化是指在無氧環(huán)境中，在兼性厭氧微生物和厭氧微生物的作用下，將固態(tài)有機(jī)物中可生物降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為清潔能源——沼氣，實(shí)現(xiàn)對(duì)固態(tài)有機(jī)廢棄物的減量化、無害化、資源化處理。厭氧消化可去除有機(jī)廢棄物中30%～70%的有機(jī)物。有機(jī)垃圾蘊(yùn)含大量的生物質(zhì)能，有效利用這類生物質(zhì)能源，對(duì)實(shí)現(xiàn)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展有重要意義。

1.3.2 厭氧消化的優(yōu)缺點(diǎn)

厭氧消化工藝處理餐廚垃圾的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠生產(chǎn)出清潔能源——沼氣，固渣中的有機(jī)物厭氧消化后，剩下的殘?jiān)４嬗休^多的氮元素，能夠生產(chǎn)出高質(zhì)量的有機(jī)肥料和土壤改良劑。其缺點(diǎn)是工程投資較大，工藝流程較復(fù)雜，產(chǎn)生的沼液量較大且濃度高，處理難度大。

1.4 高溫好氧發(fā)酵

1.4.1 概述

高溫好氧發(fā)酵技術(shù)利用機(jī)械化定型反應(yīng)器進(jìn)行餐廚垃圾好氧消化，是好氧處理的另一種形式。該技術(shù)將好氧微生物投入生化處理設(shè)備內(nèi)，利用好氧微生物的異化作用降解餐廚垃圾中的有機(jī)物，同時(shí)加入麥麩、糠皮等熱值較高的輔料，促進(jìn)好氧發(fā)酵的進(jìn)行并促進(jìn)有機(jī)物降解過程的熱量釋放。高溫好氧發(fā)酵的溫度要求為55 ～65 ℃，其本身有機(jī)物降解放熱一般不能滿足系統(tǒng)的熱量平衡要求，需要外加熱源，將整個(gè)反應(yīng)環(huán)境溫度控制在高溫范圍內(nèi)。

1.4.2 高溫好氧發(fā)酵的優(yōu)缺點(diǎn)

高溫好氧發(fā)酵的主要優(yōu)點(diǎn)是處理設(shè)備和設(shè)施占地面積小、效率高、資源化利用率高，能夠生產(chǎn)出質(zhì)量好、附加值高的產(chǎn)品。缺點(diǎn)是單臺(tái)設(shè)備的處理能力低，需要一次性投資的設(shè)備較多，投資費(fèi)用較高，而且設(shè)備的能耗大，處理過程中需要在餐廚垃圾中摻入大量麥麩、糠皮等熱值較高的輔料，減量化效果差。

1.5 生活垃圾焚燒發(fā)電廠協(xié)同處理餐廚垃圾

1.5.1 概述

經(jīng)充分脫水后的餐廚垃圾固渣熱值與生活垃圾低位熱值接近，可按比例與生活垃圾摻燒。對(duì)于餐廚預(yù)處理分離的高濃度有機(jī)廢水，可以利用生活垃圾焚燒發(fā)電廠的污水處理設(shè)施進(jìn)行處理。因此，對(duì)于周邊有生活垃圾焚燒電廠的餐廚垃圾處理項(xiàng)目，可以采用“餐廚垃圾預(yù)處理+固渣焚燒處理”的組合工藝。

“餐廚垃圾預(yù)處理+固渣焚燒處理”的組合工藝是將餐廚垃圾通過收運(yùn)系統(tǒng)運(yùn)輸?shù)讲蛷N垃圾預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)處理。預(yù)處理系統(tǒng)首先將塑料瓶、酒瓶、玻璃瓶、易拉罐、碟子、盤子等影響后續(xù)壓榨脫水環(huán)節(jié)的固體（大尺寸垃圾）篩選出來，篩選后的物料后續(xù)進(jìn)行壓榨脫水，預(yù)處理系統(tǒng)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的餐廚瀝水經(jīng)加熱后通過三相分離機(jī)進(jìn)行油、水、渣分離。三相分離機(jī)產(chǎn)生的油脂出售給具有資質(zhì)的油脂處理單位，三相分離機(jī)產(chǎn)生的餐廚污水經(jīng)預(yù)處理及輸送系統(tǒng)進(jìn)入生活垃圾焚燒發(fā)電廠的滲濾液處理系統(tǒng)處理，三相分離機(jī)產(chǎn)生的固渣和餐廚垃圾預(yù)處理系統(tǒng)其他工段產(chǎn)生的固渣則與生活垃圾一起送入焚燒爐焚燒發(fā)電[1]。

1.5.2 組合工藝的優(yōu)缺點(diǎn)

餐廚垃圾采用“餐廚垃圾預(yù)處理+固渣焚燒處理”的組合工藝，可實(shí)現(xiàn)無害化、減量化處理，資源化利用率高。餐廚垃圾處理項(xiàng)目與生活垃圾焚燒發(fā)電廠合建投資少，建設(shè)快，運(yùn)行成本低，經(jīng)濟(jì)效益好。

一是餐廚垃圾處理項(xiàng)目與生活垃圾焚燒發(fā)電廠合建，處理過程中產(chǎn)生的“三廢”可以采用生活垃圾處理系統(tǒng)的排放標(biāo)準(zhǔn)并進(jìn)行有效的監(jiān)控、監(jiān)管，做到公共資源的充分整合利用及有效節(jié)省。

二是餐廚垃圾產(chǎn)生的臭氣治理難度大，除臭設(shè)備、設(shè)施投資費(fèi)用以及運(yùn)行、維護(hù)成本高。餐廚垃圾處理項(xiàng)目與生活垃圾焚燒發(fā)電廠合建可將餐廚垃圾處理過程中產(chǎn)生的臭氣通過負(fù)壓系統(tǒng)收集后送入生活垃圾庫，然后通過一次風(fēng)機(jī)送入生活垃圾焚燒爐進(jìn)行焚燒和徹底消除。

三是餐廚垃圾固渣與生活垃圾一起送入焚燒爐摻燒，產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)化為蒸汽，通過汽輪機(jī)做功發(fā)電，實(shí)現(xiàn)餐廚垃圾的資源化利用。

四是餐廚垃圾分離出來的高濃度廢水可以和生活垃圾焚燒發(fā)電廠滲濾液協(xié)同處理，處理工程中可以產(chǎn)生沼氣，沼氣可以入爐焚燒產(chǎn)生電能[2]。

2 餐廚垃圾處理工藝的選定

通過對(duì)比現(xiàn)有餐廚垃圾的主要處理技術(shù)，綜合考慮處理項(xiàng)目所在區(qū)域餐廚垃圾的特性，下面分析餐廚垃圾處理方式的選擇。

一是飼料化受非洲豬瘟影響明顯。2018年10月，國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《國務(wù)院辦公廳關(guān)于進(jìn)一步做好非洲豬瘟防控工作的通知》，通知提出，全面禁止使用餐廚剩余物飼養(yǎng)生豬。研究表明，用餐廚垃圾為原料生產(chǎn)動(dòng)物飼料存在巨大的安全隱患[3]。

二是高溫好氧發(fā)酵工藝具有處理設(shè)備與設(shè)施占地面積小、處理效率高、資源化利用率高等優(yōu)點(diǎn)。但是，該工藝的正常運(yùn)行需要投加大量的輔料和熱源，造成運(yùn)行成本過高。同時(shí)，此工藝國內(nèi)應(yīng)用實(shí)例較少，技術(shù)可靠性一般。若其最終產(chǎn)物用于制作飼料，則存在同源性問題和安全隱患，產(chǎn)品銷路受限；若其處理產(chǎn)物用于制作肥料，則肥料含鹽量高，適用性差，同樣存在銷路問題。

三是厭氧消化工藝先進(jìn)，可靠性較高，與國家產(chǎn)業(yè)政策和發(fā)展方向相符，設(shè)備和技術(shù)國產(chǎn)化程度高。產(chǎn)品主要為清潔沼氣，產(chǎn)品有穩(wěn)定的銷售渠道，可實(shí)現(xiàn)餐廚垃圾的持續(xù)、穩(wěn)定處理。該工藝在國內(nèi)有多項(xiàng)成功應(yīng)用案例，技術(shù)穩(wěn)定可靠。從我國前3 批餐廚垃圾處理試點(diǎn)城市示范項(xiàng)目所采用的技術(shù)來看，厭氧發(fā)酵技術(shù)在現(xiàn)有餐廚垃圾處理市場(chǎng)中占主導(dǎo)地位，市場(chǎng)占有率為74.3%[4]。

四是協(xié)同處理工藝可以高效去除有機(jī)物，有效殺滅病菌，減量化效果明顯，項(xiàng)目占地面積小，餐廚垃圾中的油脂可在預(yù)處理階段得到充分回收，資源化利用率高。在現(xiàn)有餐廚垃圾處理技術(shù)中，協(xié)同處理工藝技術(shù)先進(jìn)，可靠性高，與國家產(chǎn)業(yè)政策和發(fā)展方向相符，設(shè)備和技術(shù)國產(chǎn)化程度高。熱電項(xiàng)目和餐廚項(xiàng)目通過物質(zhì)和能源的交換產(chǎn)生良好的循環(huán)產(chǎn)業(yè)效應(yīng)。餐廚垃圾處理項(xiàng)目可以與生活垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目同步建設(shè)，采用“餐廚垃圾預(yù)處理+生活垃圾焚燒”的協(xié)同處理工藝。這種協(xié)同處理工藝有顯著的優(yōu)勢(shì)。

項(xiàng)目占地面積小，可以有效利用土地資源。餐廚垃圾通過預(yù)處理除油脫水后的固渣含水量為70%左右，每天產(chǎn)生的固渣可利用生活垃圾焚燒發(fā)電廠協(xié)同進(jìn)行焚燒處理，因?yàn)椴蛷N垃圾固渣量較少，不會(huì)對(duì)焚燒發(fā)電系統(tǒng)的原料熱值產(chǎn)生較大影響，同時(shí)餐廚垃圾減量化效果明顯，處理產(chǎn)物為電能，不存在產(chǎn)品銷路問題。

餐廚垃圾預(yù)處理非制漿工藝產(chǎn)生的廢水COD（化學(xué)需氧量）和BOD（生化需氧量）相對(duì)制漿工藝下降明顯，可通過生活垃圾焚燒發(fā)電廠的滲濾液處理站進(jìn)行協(xié)同處理，出水合格后可以作為循環(huán)用水，使水資源得到有效利用。同時(shí)，滲濾液處理站廢水處理采用厭氧發(fā)酵工藝，產(chǎn)生的沼氣入焚燒爐進(jìn)行焚燒處理，使資源得到最大化利用。

餐廚垃圾處理過程中產(chǎn)生的臭氣可以通過風(fēng)機(jī)輸送至生活垃圾焚燒電廠的垃圾儲(chǔ)坑，作為鍋爐系統(tǒng)的一次風(fēng)，然后進(jìn)行焚燒處理，這樣可以節(jié)約大量的臭氣處理成本，同時(shí)有效控制餐廚垃圾處理項(xiàng)目車間內(nèi)的臭氣。餐廚垃圾處理過程中需要的蒸汽可由生活垃圾發(fā)電廠的鍋爐提供，節(jié)約了大量能源和建設(shè)成本。生產(chǎn)中使用的生活用水設(shè)施、生產(chǎn)用水設(shè)施、消防用水設(shè)施可與生活垃圾焚燒發(fā)電廠同步建設(shè)，節(jié)約了建設(shè)成本。

分析表明，“餐廚垃圾預(yù)處理+生活垃圾焚燒”的協(xié)同處理工藝可充分利用生活垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目的設(shè)備、設(shè)施，在保護(hù)生態(tài)環(huán)境、節(jié)約建設(shè)成本和運(yùn)行成本、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)收益等方面優(yōu)勢(shì)突出，在環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益三方面均得到協(xié)調(diào)統(tǒng)一[5]。

3 餐廚垃圾與生活垃圾協(xié)同處理工藝的應(yīng)用

餐廚垃圾預(yù)處理采用“投料瀝水+洗油篩分+擠壓脫水+液相蒸煮+油脂提取+廢水預(yù)處理”的工藝，餐廚垃圾通過餐廚垃圾運(yùn)輸車運(yùn)輸，經(jīng)地磅稱重、信息錄入后駛?cè)霃S區(qū)，進(jìn)入投料區(qū)投料。

餐廚垃圾來料投入料倉，料倉底部螺旋瀝水進(jìn)入瀝水罐；瀝水后的物料進(jìn)入洗油篩分機(jī)進(jìn)行篩分，洗油篩分機(jī)篩上物排出到除雜間，洗油篩分機(jī)篩下物進(jìn)入螺旋壓縮機(jī)進(jìn)行擠壓和固液分離，瀝水漿料進(jìn)入瀝水罐，擠壓固體物質(zhì)則被運(yùn)送到熱電項(xiàng)目焚燒處置。瀝水和擠壓出的液相通過瀝水罐進(jìn)入蒸煮與提油系統(tǒng)進(jìn)行油脂提取，剩余的廢水經(jīng)預(yù)處理及輸送系統(tǒng)進(jìn)入熱電項(xiàng)目滲濾液處理系統(tǒng)處理，油脂靜置后賣給專業(yè)生物柴油公司。

“餐廚垃圾預(yù)處理+生活垃圾焚燒”的協(xié)同處理工藝為目前國內(nèi)先進(jìn)的處理工藝，能夠使餐廚垃圾得到有效減量化處理和資源化利用。整個(gè)廠區(qū)的廢水、廢氣、廢渣、廢油均得到妥善處理。同時(shí)，整個(gè)預(yù)處理車間核心設(shè)備全密封，整廠采用智能化操作、自動(dòng)化控制，顯著改善作業(yè)環(huán)境，大大提高工作效率，車間內(nèi)設(shè)置參觀通廊，可起到積極的宣傳和教育示范效應(yīng)。