餐厨垃圾处理技术组合研究与建议

餐厨垃圾处理技术组合研究与建议

尹路,刘怡璇,吴雅琴

兴源环境科技股份有限公司 杭州310000

摘要：以餐厨垃圾的资源化、减量化、无害化处理原则，针对餐厨垃圾主流技术进行梳理。根据餐厨垃圾特性选择合适的预处理技术、好氧消化处理技术和厌氧消化处理技术组合，可提高餐厨垃圾资源化利用率，降低成本投入，使餐厨垃圾处理可持续发展。

关键词：餐厨垃圾；预处理；好消化；厌氧消化

随着我国城镇化发展和人民生活水平的提高，城市生活垃圾增长迅速，近年餐厨垃圾产生量约9000万吨/年以上，占生活垃圾近40%，城市人均餐厨日产垃圾约0.55kg[1]。餐厨垃圾的不断增长带来一系列环境、经济和社会问题，随着我国生活垃圾分类的实施，餐厨垃圾得以有效分类，减少杂质含量，提高有机质含量，在工艺处理上可更经济、高效的实现资源化处置，也将促进新的技术发展。

1 餐厨垃圾特性

根据《餐厨垃圾处理技术规范》定义，餐厨垃圾主要包含餐饮垃圾和厨余垃圾，餐饮垃圾为餐馆、饭店、食堂等饮食剩余物以及后厨果蔬、肉食、油脂、面点等的加工过程废弃物；厨余垃圾为家庭日常生活中丢弃的果蔬及食物下脚料、剩菜剩饭、瓜果皮等易腐有机垃圾[2]。在2019年12月1日实施的《生活垃圾分类标志》中，家庭厨余垃圾、餐厨垃圾、其他厨余垃圾统一标志为厨余垃圾，即“湿垃圾”。此标准中其他厨余垃圾表示农贸市场、农产品批发市场产生的蔬菜瓜果垃圾、腐肉、肉碎骨、水产品、畜禽内脏等[3]。湿垃圾涵盖范围更广、更细致，对该类垃圾的源头分类严格要求，更有利于处理工艺选择，降低垃圾处理吨成本，提高资源化利用率。我国厨垃圾组分、性质及产生量有较大的地区性差异，餐厨垃圾成分含水率约70%~95%，含固率约5%~30%，有机质含量80%~95%，油脂含量2%~17%，盐分含量0.2%~3%等，具有高含水率，高有机质含量、高油脂、高盐分等特点。

2 餐厨垃圾资源化利用主流技术

餐厨垃圾处理技术主要有填埋、热解、饲料化、厌氧/好氧消化等，因餐厨垃圾特性、垃圾分类执行，好氧和厌氧消化可减小垃圾环保危害的同时发挥其资源化潜能。好氧消化制有机肥，厌氧消化制沼气，在工艺处理时也可多种物料协同处理，如厌氧处理餐厨垃圾+污泥，好氧处理餐厨垃圾+鸡粪等。餐厨垃圾工艺技术路线的选择需综合考虑地区餐厨垃圾的特性及周边可利用资源条件。

2.1 餐厨垃圾预处理单元

预处理单元为餐厨垃圾处理关键一环，预处理主要由接收系统、分选系统、除砂系统、油分离系统组成。接收系统含料斗、称重、沥水功能；分选系统含破袋、人工分选、滚筒筛分、破碎制浆、固液分离等，主要将无法分解的大物质、杂质、有机质、发酵液进行分离，针对厨余垃圾至此可去好氧堆肥或继续生物水解、除砂后去厌氧。除砂系统的主要功能是去浆料或滤液中残存的砂石、轻飘物（塑料等），防止其对后段设备造成损害，以及在厌氧系统的罐体中沉降堆积。油水分离系统主要通过热解离心提油工艺，将精分制浆系统的出料分离成高浓度有机废水及工业粗油脂。

餐厨垃圾经过预处理后有机质损失量≤10%；分选后的物料中不可降解物的含量＜5%；预处理系统分选出来的杂质综合含水率≤70%；塑料及杂物去除率不低于80%；油脂提取率≥95%；餐厨垃圾进料粉砂及细砂去除率≥90%[4]。完善可靠的前处理可筛选出垃圾中的有机物、无机物、油等进行分类处置，并能保证后处理的高效性和稳定性。

2.2 好氧消化处理技术

图1 餐厨垃圾好氧处理工艺

图1为餐厨垃圾好氧处理工艺，其是解决餐厨垃圾环境难题有效途径之一，工艺简单，最终产品无二次污染问题，且可改善土壤质量。由于餐厨垃圾含水率高、含油量高、C/N不协调，在好氧发酵过程中需添加辅料，其一可以增加物料的孔隙率，利于氧气接触，发酵升温带走水气；其二可降低原始物料含水率，使含水率低于70%以下；其三调节C/N，提高堆肥效率。好氧消化处理工艺可分为集中式好氧堆肥和分布式一体化好氧发酵技术。

集中式好氧堆肥根据方式不同分为槽式翻拋式、膜式、塔式、滚筒式等。槽式翻抛和静态膜式发酵占地面积大，前处理需要较大场地堆料和混料；因翻抛或风机曝气要求，发酵堆体高度控制在1.5~2.2m，周期约18~25天；发酵后需陈化腐熟，周期约30天；经配料、造粒、烘干、冷却、包装后有机肥出厂。堆肥过程中臭气难以控制，尤其北方项目无法维持高温发酵时间，堆肥产品质量差。塔式和滚筒式好氧发酵技术优势是发酵过程封闭可除臭处理，发酵周期为7~15天，但其单机处理量低，能耗高，成本高。

分布式一体化好氧发酵技术可根据单位、社区等设置，运输成本低，占地面积小，处理周期短，有机肥可作周边园林绿化使用，污水经生化处理后排放入污水管网。此路线需政府统一规划用地和探索运营模式，在处理过程中且需严格监管，避免未处理污水直接纳管冲击市政污水负荷。分布式一体化好氧发酵技术既能快速解决当前餐厨垃圾处理供需矛盾，又有较好的处理时效性，为餐厨垃圾处理技术提供了新的路径。

2.3 厌氧消化处理技术

图2 餐厨垃圾厌氧处理工艺

图2为餐厨垃圾厌氧处理工艺，其为目前城市餐厨垃圾处理主流工艺，优点是降解有机质含量，并产出沼气可为厂区供热或发电，发酵全周期可控。缺点是厌氧发酵后的沼渣、沼液处理难度大，投资成本高。根据餐厨垃圾浓度，可将厌氧分为湿式厌氧发酵（TS 6%~15%）和干式厌氧发酵（TS 15%~30%）。

湿式厌氧发酵是在餐厨垃圾预处理后进行，可将餐饮垃圾料浆和厨余垃圾水解筛下物协同处理。厌氧单元含水解阶段，发酵产气阶段和出水存储阶段；因发酵物料经过预处理增温除油阶段，故来料温度较高约65℃，需对其冷却至中温发酵温度（~35℃）或高温发酵温度（~55℃）。以苏州某餐厨项目为例，该项目为处理餐厨垃圾+市政污泥综合物料，采用CSTR厌氧反应器中高温(~42℃)发酵，TS负荷可做到4.0kg/(m3·d)，有机物去除率达80%，单吨垃圾日产气量为68m3/(t·d)。由于物料本身温度较高，故产气可采用蒸气锅炉制热供预处理端和厂区使用。

干式厌氧发酵与湿式厌氧发酵相比，其可有效减少沼液外排，且容积产气效率高、耐冲击负荷强，但高浓度亦造成挥发性脂肪酸和氨氮等中间产物浓度高，对发酵起抑制作用，该技术国外较成熟，针对国内垃圾特性还处于初始阶段。

3. 餐厨垃圾技术路线选择的建议

餐厨垃圾技术路线的选择需综合考虑区域特性和周边资源配置状况，例如可利用周边垃圾发电厂处理预处理分选的不可回收干垃圾和厌氧脱水的沼渣；餐厨垃圾可与周边畜禽粪污综合厌氧发酵处理；低含水率厨余垃圾可与周边秸秆等辅料混合好氧堆肥或干式厌氧发酵等。

其次可开展厌氧发酵与好氧发酵组合处理，厌氧处理餐厨浆料，好氧处理预处理固液分离的有机固相和厌氧后的沼渣，将餐厨垃圾资源化利用率最大化。

探索分布式一体化好氧发酵技术的应用场景和运营模式，将垃圾就地处理减小收储运输成本，并在高效好氧发酵上投入研发，将处理设备小型化，多功能化。

参考文献：

[1]王小铭，陈江亮，谷萌，等.“无废城市”建设背景下我国餐厨垃圾管理现状、问题与建议[J].环境卫生工程，2019,27(6):1-10.

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.中华人民共和国行业标准餐厨垃圾处理技术规范:CJJ 184-2012[S].北京：中国建筑工业出版社，2013.

[3]中国国家标准化管理委员会.生活垃圾分类标志：GB/T19095-2019[S].北京：中国建筑工业出版社，2019.

[4]胡鑫鑫.杭州市餐厨垃圾资源化处理技术的应用提升[J].广东化工，2018,45(07)