淺析廈門市某餐廚廢棄物處理處置工程

彭文馨

（福建省環境保護設計院有限公司，福建 福州 350002）

0 引言

餐廚廢棄物不同于廚余垃圾，是非居民生活產生的食物殘余，包含部分可食用的油脂等[1]。餐廚廢棄物經傳統的焚燒、填埋后，易出現環境二次污染、資源利用率低等問題[2]。研究表明，餐廚廢棄物中富含大量的有機質組分，其中的脂肪、淀粉、蛋白質等在一定比例和環境下，可以作為微生物生長的養分[3]。餐廚廢棄物厭氧發酵技術是一種利用厭氧微生物降解餐廚廢棄物中的固液有機質，在較短的時間內引導性產生沼氣并收集回收利用的綜合處理技術[4]。本文以廈門市某餐廚廢棄物處置項目為例，對目前常用的餐廚廢棄物處理處置技術進行了簡要的闡述，并重點討論了厭氧發酵技術在餐廚廢棄物處理處置過程中的工藝方案和效益分析，為高效厭氧發酵資源化處理餐廚廢棄物提供了參考。

2 餐廚廢棄物處理處置技術概述

餐廚廢棄物的主要處理處置技術包括生物處理、填埋和焚燒、飼料化三大類，其中生物處理技術是一種新型的餐廚廢棄物處理技術。

2.1 生物處理技術

2.1.1 好氧堆肥（肥料化）

好氧堆肥的本質是多種微生物在好氧條件下共同作用，將有機質轉化成腐殖質的過程。餐廚廢棄物中富含大量有機質，同時具有適合微生物生長的營養元素。目前，好氧堆肥主要包括傳統好氧堆肥發酵技術及高溫好氧堆肥發酵技術。

2.1.2 厭氧發酵（能源化）

厭氧發酵是現階段實現餐廚廢棄物無害化資源化的有效途徑，一般在無氧的環境下，以專門的厭氧微生物分解餐廚廢棄物中的有機物為基礎，通過水解、酸化、產氫及乙酸和產甲烷4個階段，形成各菌群代謝作用相互影響的生化反應過程，最終轉換為甲烷和氫氣等能源產物。

2.2 填埋和焚燒

過去餐廚廢棄物與生活垃圾均采用填埋和焚燒的處理處置方式，由此產生諸多后續問題。首先，餐廚廢棄物含水較多，填埋會占用大量的庫容，給用地預算和決策造成很大的阻力；其次，餐廚廢棄物有機質較高，腐敗變質后易造成人體感官上的不適，還會加大滲濾液處理難度；最后，餐廚廢棄物中有機質用以直接焚燒或填埋是一種資源浪費[5]。

2.3 飼料化技術

餐廚廢棄物中富含大量脂肪酸、氨基酸和粗蛋白質等。然而，安全性是限制其飼料化的主要因素之一[6]，不同地域的餐廚廢棄物類型及其組成不一，物料需在一定技術條件下進行加工處理，有效減少重金屬、病菌等有害成分。

3 案例工藝方案

3.1 項目概況

本項目建設一座處理能力為400 t/d的餐廚廢棄物處理廠。經前期對廈門市餐廚行業摸排整理，結合投資、運行成本等可行性指標，最終本項目選用了“預處理+高溫濕式厭氧發酵+沼氣綜合利用”的工藝方案。

3.2 處理工藝介紹

預處理分離的毛油直接外售，厭氧發酵產生的沼氣脫硫凈化后，用于內燃機組發電；同時配備余熱鍋爐及蒸汽鍋爐，產生的蒸汽及熱水為工藝提供熱源。

本項目餐廚廢棄物預處理車間、均質池和沼液儲池、污水處理站產生的惡臭經除臭系統收集處理后由排氣筒達標排放；沼氣內燃機廢氣經SCR（選擇性催化還原法）脫硝后由排氣筒達標排放；蒸汽鍋爐廢氣收集后由排氣筒達標排放，如圖1所示。

圖1 餐廚廢棄物處理工藝流程

3.2.1 預處理工藝方案

餐廚廢棄物經收運車運送并傾倒至場內接料斗中，分揀輸送過程附帶瀝水功能，實現初步的固液分離作用，固態物質以機械分選方式分選出不同粒徑大小的雜物，將逐級篩分的小顆粒物料（一般小于8 mm）進一步破碎處理，得到有機漿液。經除砂、除輕飄物后的漿液至加熱罐中加熱，進而被均勻輸送至三相分離機進行油、水、渣三相分離。該過程是通過熱解離心提油工藝，將精分制漿系統的出料分離成高濃度有機廢水及粗油脂。油相進入粗油脂中間罐，同時加熱至45～55℃，經過泵提升至廢棄油脂處理單元的粗油加熱罐，進一步提純；水相進入回用水池，一部分回流至精分制漿機，提高此部分的含水率有利于增強精分制漿效果，另一部分進入混漿池，與三相分離得的固相一起進入混漿池中，進行濕式厭氧。

3.2.2 厭氧發酵工藝方案

濕式厭氧發酵系統是整個項目的核心部分，利用生物降解產生潔凈能源沼氣，實現餐廚廢棄物資源化利用。物料送入發酵罐后，在密閉環境下進行生物降解。經過厭氧發酵過程，其中的有機質部分生物降解并產生沼氣，沼氣通過管道進入沼氣柜暫儲。本項目采用高溫CSTR濕法厭氧發酵罐，罐體為圓柱體，鋼混結構，內設物料均勻攪拌器，有效容積約8000 m3，安裝兩座發酵罐，發酵罐的停留時間通常為30～40 d，發酵溫度為55℃，采用蒸汽加熱方式，同時在外壁采用保溫措施，減少熱量損失。

3.2.3 廢水處理工藝方案

本項目廢水包括沼液、設備沖洗廢水、車間沖洗廢水、除臭系統排水、沼氣凈化系統排水、余熱鍋爐排水、軟水制備系統排水、蒸汽鍋爐排廢水及化驗廢水（低濃度），其中設備沖洗廢水及車間沖洗廢水收集后進入厭氧發酵程序，沼液經廠區自建污水處理站處理后與其他生產廢水排至園區衛生填埋場滲濾液處理站進行后續處理。

3.2.4 沼氣綜合利用工藝方案

本項目沼氣產量約為31 725 Nm3/d，沼氣凈化系統設計規模為1600 m3/h，擬采用濕式和干式串聯的兩級脫硫工藝凈化。沼氣凈化后儲存于5000 m3的氣囊式雙膜氣柜，項目正常運行時，全部沼氣都被收集利用，且不產生多余沼氣。為保證生產安全，本工程設計了一個沼氣火炬燃燒器，在用氣發生故障或在一些緊急情況下（如設備維修等），過量的沼氣由該氣體燃燒器進行安全的燃燒處理，擬采用封閉式火炬，設計能力為1600 Nm3/h。

凈化后的沼氣一部分進入燃氣內燃式發電機組發電，所發電力并網，沼氣發電機組系統的熱能總利用效率約為80%，余熱鍋爐利用熱量產生蒸汽及熱水，用于各工藝所需的加熱及保溫；另一部分用于蒸汽鍋爐，鍋爐產生的蒸汽通過分汽缸平衡壓力輸送至各工藝用蒸汽車間。

3.2.5 沼渣、污泥處理工藝方案

經過全混合厭氧反應器充分發酵后產生的沼液進入沼液儲罐，停留一段時間，進入后續的沼渣脫水系統，厭氧發酵的剩余液經離心脫水后，分離出來的沼渣送至沼渣收集容器，后運至垃圾焚燒廠處理。項目污泥收集后暫存于一般固廢暫存間，后運至垃圾焚燒發電廠焚燒處理。

3.2.6 臭氣處理工藝方案

本項目均質池和沼液儲池、預處理車間及污水處理站等臭氣的主要成分為氨氣、硫化氫、甲硫醇和其他含硫氣體，具有氣量大、濃度高等特點。本項目擬采用“負壓收集+化學洗滌+生物濾池+植物液洗滌”組合除臭工藝處理后達標排放；同時為改善勞動者工作環境、有效控制臭源，在預處理車間局部區域增加離子氧送風+植物液霧化噴淋設施。

根據風量分布及場地現狀選用兩套一體化除臭設備，單套處理能力135 000 m3/h，總計處理能力270 000 m3/h，合并為同一根排氣筒排放。

4 項目效益分析

4.1 環境效益分析

本項目有效地解決了餐廚廢棄物的消納問題，同時本項目推薦采用厭氧產沼技術，產生的沼氣可用于發電，實現廢棄物的減量化、無害化和資源化，有效控制二次污染，對周圍環境的影響較小，達到改善生態和生活環境的目的，具有較好的環境效益。

4.2 社會效益分析

（1）為當地塑造良好的城市形象，營造廈門市美麗、清潔、舒適的居住和旅游環境，為美麗東方沿海城市增添新的環保旗幟。

（2）有利于減少廢棄物焚燒，不僅提高有機質廢棄物資源利用效率，還可以為協同降碳服務，為實現“雙碳”目標提供有效的基礎支撐。

（3）作為廈門城市環境保護基礎設施可為城市可持續發展提供重要保證。

4.3 經濟效益分析

本項目的實施不僅能夠促進宏觀經濟的發展，也可為當地提供就業機會，促進地方經濟綠色循環發展。同時，可輻射周邊相關供應鏈產業布局，促進資源化為主導的產業循環經濟發展，結合周邊焚燒廠形成垃圾綜合處理基地，對經濟的發展具有積極作用。

5 結語

廈門市某餐廚廢棄物處理處置項目的處理能力為400 t/d，采用“預處理+高溫濕式厭氧發酵+沼氣綜合利用”組合工藝。本項目有利于實現廈門市餐廚廢棄物的資源化、減量化、無害化的精準控制，實現環境效益、社會效益和經濟效益的全面提升。本項目可輻射周邊相關供應鏈產業布局，促進以資源化為主導的產業循環經濟發展。同時，有利于減少廢棄物焚燒后的二次污染，提高有機質資源利用率，還可為協同減排降碳服務，進一步為實現“雙碳”目標提供有效的支撐，為當地塑造良好的城市形象，打造廈門市美麗、清潔、舒適的居住和旅游環境，為美麗東方沿海城市增添新的環保旗幟。