餐廚垃圾處理過程的除砂工藝實踐探究
——以某餐廚垃圾無害化處理工程為例

周 峰

（深高藍德環保科技集團股份有限公司，江蘇 泰州 225300）

隨著垃圾分類的全面推廣，餐廚垃圾作為分類后的主要有機垃圾，亟待合理處理。目前，餐廚垃圾集中處理工藝主要有好氧堆肥、厭氧發酵、飼料化和填埋等。厭氧消化工藝具有垃圾減量化、無害化、資源化等特點，是目前大多數城市的首選工藝。

預處理工藝是影響餐廚垃圾厭氧消化工藝運行效果的重要因素，國內外各大設備供貨商提供的預處理工藝大方向基本趨同，主流路線基本圍繞分選、制漿、除油三步進行，其不同之處主要在于各設備工作原理。制漿是餐廚垃圾預處理必不可少的工藝段，但是在制漿過程中，要對餐廚垃圾中的貝殼、碎瓷片、玻璃瓶和骨頭等進行破碎，破碎后的細碎硬質物質會成為厭氧消化過程的重要影響因素。故在設計餐廚垃圾處理工程前，有必要詳細分析餐廚垃圾處理過程的砂粒成因及其對系統運行的影響，并結合擬定主體工藝路線選擇合理的除砂工藝。

1 工程概況

本項目總占地面積約為33 000 m，項目建設規模為100 t/d 餐廚垃圾+8 t/d 廢棄油脂。項目的服務范圍主要包括中心城區產生的餐廚垃圾和地溝油。

2 工藝設計

本項目以物理+生物組合技術為核心，主體工藝采用“預處理+厭氧發酵”。厭氧發酵產生的沼氣進入凈化系統，經過脫硫，一部分用于鍋爐加熱，一部分用于發電，沼液排入廢水處理系統，沼渣外運至生活垃圾焚燒發電廠處理。整個餐廚垃圾處理工藝包括7 個子工藝系統：餐廚預處理系統、厭氧發酵系統、沼渣脫水系統、沼氣凈化利用系統、油脂處理系統、污水處理系統和除臭系統。工藝流程如圖1所示。

圖1 餐廚垃圾處理工藝流程

3 餐廚垃圾處理中砂粒的來源及其影響分析

在餐廚垃圾處理中，砂粒主要來自餐廚垃圾中的沙石、貝殼、碎瓷片、玻璃瓶和骨頭等。砂類物質作為非有機物，不僅不能進行厭氧資源化利用，而且對整個系統的運行有較大影響。

一是砂粒比重較大，在餐廚漿料輸送過程中容易沉淀，造成管道堵塞且難以清理，如圖2所示。二是砂粒對輸送設備的磨損影響很大，特別是高速旋轉的離心式輸送設備，餐廚漿料輸送離心泵葉輪如圖3所示，可見磨損較嚴重。三是高含砂量造成后端處理設備磨損嚴重，特別是提油設備。提油設備一般采用高效的離心分離原理，離心機的工作轉速一般控制在2 500 r/min 以上，在高轉速下，砂粒對設備的磨損更加明顯，這將嚴重降低設備使用壽命。三相提油離心機推料螺旋磨損情況如圖4所示，可見磨損很嚴重。四是高含砂量的餐廚漿料在輸送過程中勢必會對管道產生嚴重的磨損，特別是受力較大的彎頭處。五是砂粒跟隨餐廚漿料進入厭氧系統后，會沉淀在厭氧罐內，減少有效反應容積，同時會磨損厭氧罐內設備，降低其使用壽命。

圖2 砂粒堵塞管道現場照片

圖3 離心泵葉輪磨損照片

圖4 三相提油離心機推料螺旋磨損情況

4 餐廚垃圾處理項目的除砂工藝設計

經過綜合分析，本項目采用多級除砂工藝，主要在預處理及厭氧工藝段各設置一套除砂工藝。

4.1 預處理工藝段除砂

預處理工藝段的除砂點設置在餐廚垃圾破碎制漿后，破碎后的砂粒更易從餐廚漿料中分離出來。這種除砂點設置相對于破碎前除砂，可以得到干凈的砂粒，降低了砂粒攜帶的有機物含量，排出的砂不易腐敗而散發異味。

本工藝段除砂主要采用旋流除砂原理，同時輔助重力除砂。為強化除砂效果，采取輔助措施。試驗表明，餐廚垃圾的黏度在2.25～5.50 Pa·s 波動，可見黏度是餐廚漿料除砂的重要影響因素。本項目采用的除砂設備具有加熱功能，通過提高溫度來降低物料黏度，有利于砂粒從有機物中分離出來，并將預處理車間的低濃度餐廚濾液和部分沖洗廢水回流至除砂裝置，通過稀釋作用降低餐廚垃圾濃度，提高除砂效果。

4.2 厭氧工藝段除砂

餐廚漿料經過厭氧處理后，大部分有機物受到厭氧微生物的作用，經過水解、酸化、產甲烷等階段，物料黏度大大降低，采用旋流除砂工藝可有效去除物料中的砂粒。

本項目在厭氧循環管道中增加旋流除砂裝置，并配有機械排砂系統，具有高效除砂及衛生出砂功能。該除砂裝置主要利用離心沉降和密度差的原理，首先，厭氧沼液經過循環泵，然后在一定的壓力下從除砂裝置進水口以切向進入除砂裝置，產生強烈的旋轉運動，由于砂和沼液密度不同，在離心力、向心力、浮力和流體曳力的共同作用下，密度低的水上升，由出水口排出進入厭氧罐，密度大的砂粒由除砂設備底部的除砂口排出進入機械排砂系統，最終分離出的砂粒通過機械排砂排出系統。

4.3 被動除砂措施

考慮到除砂設施不能完全去除物料中的砂粒，為保證工藝穩定運行及維護便捷，本項目采取了被動除砂措施：在砂粒容易沉積的彎頭處設置排砂口，方便清砂；與泵廠家合作，根據預處理和厭氧區不同含固率、黏度，開發出耐堵塞耐磨損的專用物料泵；根據需要在重要點設置高壓水沖設施；考慮到含砂率高造成三項提油工段高轉速的離心機磨損嚴重，本項目的離心機在重點部位采用高耐磨材料，并且采用易拆卸形式，方便更換磨損配件。

5 結論

餐廚漿料需要進行厭氧發酵處理，為保證工藝穩定運行，必須增加除砂措施。建議在預處理和厭氧階段分別增加除砂措施，以達到最佳效果。除砂設計需要考慮影響除砂效果的因素，如溫度、黏度等。要優先采用衛生出砂裝置，避免影響周圍環境。