厭氧發酵技術在廚余垃圾資源化中的應用分析

摘要：廚余垃圾處理是城市環境管理中的重要問題，厭氧發酵技術因其可以有效將廚余垃圾資源化的特點備受關注。深入探討厭氧發酵技術在廚余垃圾資源化中的應用，分析相關案例，介紹厭氧發酵技術在廚余垃圾資源化中的原理和優勢。通過實際案例，介紹干式厭氧發酵和濕式厭氧發酵技術在實際應用中的工藝流程，進一步比選發酵后產生的沼氣利用方式，并給出該項最終處理效果，發現厭氧發酵技術可以有效處理廚余垃圾，有利于實現更好的環境和資源利用效益。

關鍵詞：廚余垃圾；厭氧發酵；資源化

中圖分類號：X799.3 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）06-0-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.06.063

Application and Case Analysis of Anaerobic Fermentation Technology in Recycling of Kitchen Waste

LIN Fen

（Fujian Branch of China Urban Construction Research Institute Co.， Ltd.， Fuzhou 350001， China）

Abstract： kitchen waste treatment is an important issue in urban environmental management， and anaerobic fermentation technology has attracted much attention for its ability to effectively resource kitchen waste. The application of anaerobic fermentation technology in kitchen waste resource utilization is discussed in depth， and relevant cases are analyzed to introduce the principles and advantages of anaerobic fermentation technology in kitchen waste resource utilization. Through actual cases， the process flow of dry anaerobic fermentation and wet anaerobic fermentation technology in practical application is introduced， and the utilization of biogas produced after fermentation is further compared， and the final treatment effect of the project is given， which reveals that the anaerobic fermentation technology can effectively deal with the kitchen waste， which is conducive to realizing the benefits of a better environment and resource utilization.

Keywords： kitchen waste; anaerobic fermentation; resource utilization

廚余垃圾是城市生活中產生的有機廢棄物，其處理涉及環境衛生、資源利用、能源回收等多個方面。傳統處理方法包括填埋和焚燒，但這些方法存在環境污染、資源浪費等問題。因此，尋找一種高效、環保的處理廚余垃圾的方法至關重要。近年來，厭氧發酵技術作為一種生物處理技術，在缺氧條件下，通過微生物的作用有效降解有機廢棄物，產生沼氣等有價值的副產品，逐漸受到人們的關注。因此，厭氧發酵技術被認為是一種可持續發展的處理廚余垃圾的方法[1]。探討厭氧發酵技術在處理廚余垃圾中的應用及相關案例分析，從原理、應用和效果等方面進行深入研究。同時，通過分析國內外相關案例，總結厭氧發酵技術在處理廚余垃圾中的優勢和挑戰，為該領域的研究和實踐提供借鑒。

1 厭氧發酵工藝在廚余垃圾資源化中的原理及優勢

厭氧發酵工藝是利用厭氧菌在缺氧條件下分解有機廢物，并產生沼氣和有機肥料的過程。首先將廚余垃圾進行收集和初步分類，去除雜質和大塊物質，如塑料袋、骨頭等，隨后將經過預處理的廚余垃圾投入厭氧發酵罐，通過微生物在缺氧環境下分解有機廢物[2]。在發酵過程中，產生沼氣（主要為甲烷和二氧化碳）和發酵后的有機殘渣。生產的沼氣可作為生物能源用于發電、供熱或其他用途；經過發酵的有機殘渣（沼渣）可作為有機肥料，富含養分，可用于改良土壤，提高土壤質量[3]。

利用厭氧發酵工藝進行廚余垃圾資源化的優勢在于將廚余垃圾轉化為沼氣和有機肥料，實現資源化利用，減少對化石能源和化肥的依賴，其生產的有機肥料富含養分，可替代化學肥料，提升土壤肥力，增加土壤有機質含量。該工藝不僅減少填埋和焚燒對環境的污染，降低溫室氣體排放，有助于改善環境質量，而且減少了垃圾填埋量，延長填埋場使用壽命，降低土地資源消耗。因此，厭氧發酵工藝在廚余垃圾資源化中具有重要的優勢，包括資源化利用、減少污染、能源回收、有機肥料生產以及減少填埋壓力等，是一種可持續、環保的處理技術，有助于推動循環經濟和生態保護[4]。

2 福州市某廚余垃圾處理廠建設工程案例分析

2.1 工程概況

福州市某廚余垃圾處理廠的總處理規模為800 t/d，項目分兩期建設。其中，一期工程為400 t/d、二期工程在一期工程基礎上擴建400 t/d，土建一次完成、設備分期安裝。本次工程的主要服務對象為廚余垃圾，不僅包括以家庭日常生活中丟棄的果蔬及食物殘渣、剩菜剩飯、瓜果皮等易腐有機垃圾為主的垃圾，還包括農貿市場、商場和超市的腐爛或廢棄水果蔬菜等有機垃圾。同時，考慮生活垃圾分類是一個循序漸進的過程，項目啟動階段應以農貿市場、商場和超市的腐爛或廢棄水果蔬菜等有機垃圾為重要補充，從而保障進場垃圾量。

2.2 工藝選擇

2.2.1 發酵工藝選擇

厭氧發酵是廚余垃圾資源化處理的主流工藝，目前國內廚余垃圾處理尚處于起步階段，厭氧工藝主要有濕式厭氧發酵工藝和干式厭氧發酵工藝。其中，濕式厭氧發酵工藝中有機固體廢物含量10%左右，干式厭氧發酵工藝中有機固體廢物含量25%左右。干式和濕式厭氧發酵工藝主要優缺點對比如表1所示。

經表1分析比較，本次工程以干式厭氧工藝為首選工藝，濕式厭氧工藝為備選工藝。

2.2.2 沼氣利用工藝選擇

在厭氧發酵過程中會產生大量沼氣，考慮處理與資源回收利用的需要，比選沼氣利用方式，比選內容如表2所示。

經過表2的比選可知，燃氣內燃機發電在具有高能量利用效率的同時為厭氧系統物料升溫和厭氧罐保溫提供熱源，廠內無須額外的熱源，還能夠供應廠區自用電力，減少運營壓力，降低風險。因此，本次工程選用燃氣內燃機發電的沼氣利用方式。

2.3 工藝流程

本次廚余垃圾處理整體技術路線主要采用“物料接受及預處理+厭氧發酵+沼氣凈化+沼氣發電”，后處理系統主要包括污水處理系統、輔助生產設施及臭氣處理系統。

干式厭氧處理廚余垃圾時預處理系統采用的方法為“破袋處理+彈跳風選+磁選處理+破碎制漿分選”。物料進入預處理車間后，經過接料槽輸送至破袋布料機，輸送過程中的滲濾液經過輸送機上的篩孔收集至暫存罐；物料經破袋處理后進入彈跳風選單元，依據重量進行篩分，篩下物經過磁選機分揀，磁選出的金屬物質與篩上重物質中的金屬一并外售處理。剩余物料由帶式輸送機輸送至粉碎機初步破碎后進入破碎制漿分選一體機，通過電機的高速旋轉，物料在被破碎的同時被推進擠壓，破碎后的有機物料在螺旋的推進擠壓下通過篩板流出并進入漿化槽。物料在漿化槽中與滲濾液收集罐中的滲濾液進行調配，調配后的物料由泵輸送至厭氧發酵系統，剩余雜物隨螺旋的推進輸送至自動破碎分揀機尾部排出，收集后外運處理。有機物料進入發酵罐后，在密閉環境下進行生物降解。經過一個周期的厭氧發酵過程，其中的有機部分生物降解并產生沼氣，沼氣通過管道進入儲氣柜儲存。厭氧發酵后的剩余物為發酵沼渣，脫水后焚燒處理。厭氧發酵的剩余液經板框壓濾機脫水后，分離出來的沼渣輸送機送至沼渣收集容器，最終運至焚燒廠處理，沼液排至廠區調節池。

濕式厭氧工藝處理廚余垃圾時預處理系統采用的方法為“破袋滾筒篩+磁選處理+制漿系統+擠壓脫水機+漿液預處理”。物料由垃圾抓吊機抓至板式給料機，經皮帶輸送機提升進入障礙物監選平臺，揀出影響后續機械設備運行的大件重質干擾物；其他物料送至破袋滾筒篩進行篩分后，篩下物經過磁選、干擾物監選，進一步分揀出金屬、物料尺寸大于150 mm的長條硬物料等干擾物；物料經過制漿系統后，通過螺旋輸送機輸送至擠壓脫水機進行脫水處理；制漿系統產生的有機漿液進入漿液預處理系統后，進行除渣除砂處理，提高漿液有機物含量；經過分選后的廚余垃圾有機固渣經過水解、制漿工藝，將大部分的易降解有機物轉化為漿液進行后續的厭氧發酵。廚余垃圾經預處理產生的有機漿液進入水解制漿系統暫存、調配，以保證厭氧罐穩定進料，有機漿液由厭氧進水泵提升進入厭氧發酵罐，經過厭氧發酵罐充分發酵后產生的沼液進入水解回流泵。

厭氧發酵產生的沼氣，首先進入雙膜氣柜存儲，進入初級過濾器（50 μm）去除較大顆粒的灰塵，經過生物脫硫系統（附有旁路），將硫化氫濃度從最高7 200 mg/m3降到650 mg/m3；其次，進入換熱器進行冷凝脫水，將換熱器后端沼氣露點溫度控制在15～20 ℃，內部飽和水汽凝結析出；再次，通過羅茨風機升壓輸送，升壓后沼氣進入精密過濾器（3 μm）進行最終過濾，有效控制氣體中的粉塵粒徑及含量；最后，滿足發電機組進氣要求后進入內燃機，通過燃氣燃燒產生機械能轉化為高品位電能。

2.4 處理效果

本工程運行后，發現厭氧發酵可有效處理廚余垃圾，且利用發酵產生的沼氣進行發電，機組排煙可以達到國家要求的標準，具有良好的經濟效益和環保效益，厭氧發酵發電量如表3所示。

3 結論

利用厭氧發酵技術處理廚余垃圾，產生的沼氣可用于發電，沼渣可生產有機肥料用于農業生產，從而實現廚余垃圾的資源化利用，減少廚余垃圾處理環節對傳統資源的依賴，降低垃圾處理成本，提高能源利用效率和土壤肥力，從而推動經濟的循環發展。

參考文獻

1 李天水.廚余垃圾干式厭氧發酵與濕式厭氧發酵技術分析[J].中國資源綜合利用，2024（3）：49-53.

2 韋科陸，潘 宇，李 潔.厭氧資源化處理廚余垃圾應用研究[J].輕工科技，2024（1）：130-133.

3 王天宇.廚余垃圾干式厭氧發酵產沼技術的工程應用[J].資源節約與環保，2023（8）：86-91.

4 劉雪松，沈 駿，劉雪蓮.廚余垃圾資源化利用技術研究進展[J].現代化工，2023（4）：23-26.

作者簡介：林奮（1991—）男，福建福州人，工程師。研究方向：環境工程設計。