龍巖市易腐垃圾協(xié)同處理模式及工程建設(shè)方案研究

摘要：隨著生活垃圾分類制度實施方案的發(fā)布，垃圾分類工作在全國范圍內(nèi)全面開展。易腐垃圾作為垃圾分類收集的類別之一，主要包括餐廚、廚余和農(nóng)貿(mào)市場垃圾等。我國餐廚垃圾處理已有所進展，而廚余及農(nóng)貿(mào)市場垃圾的處理尚處于起步階段，成為大多數(shù)城市面臨的現(xiàn)實問題。易腐垃圾的處理是大多數(shù)城市面臨的現(xiàn)實問題，文章對易腐垃圾協(xié)同處理的技術(shù)方案進行了分析，結(jié)果表明：廚余垃圾由于產(chǎn)生收集方式、性質(zhì)組成的差異，無法利用餐廚垃圾預處理設(shè)備協(xié)同處理，需要建設(shè)專用的預處理系統(tǒng)，厭氧發(fā)酵階段可結(jié)合工程實際情況選擇與餐廚垃圾協(xié)同處理或單獨建設(shè)干式厭氧發(fā)酵系統(tǒng)，厭氧發(fā)酵產(chǎn)物處理和利用可與餐廚垃圾處理廠協(xié)同共享。并結(jié)合龍巖市易腐垃圾處理現(xiàn)狀及需求，提出了適合龍巖市的易腐垃圾分類收集處理模式及工程建設(shè)方案。

關(guān)鍵詞：易腐垃圾；廚余垃圾；餐廚垃圾；農(nóng)貿(mào)市場；垃圾分類；厭氧發(fā)酵

中圖分類號：X705 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2018）05-0225-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.05.134

Abstract： With the release of the implementation plan for the classification system of domestic waste， the classification of waste has been fully carried out nationwide. Perishable garbage is one of the categories of garbage collection， including food and kitchen， kitchen waste， and farmers market garbage. The processing of food waste in China has progressed， and the disposal of waste in kitchen waste and farmers markets is still in its infancy and has become a real problem for most cities. The article analyzes the technical solutions for the co-processing of kitchen waste， farmers market garbage， and kitchen-kitchen garbage. Because of the differences in the collection methods and nature of the waste， the kitchen waste cant be co-processed using the kitchen waste pretreatment equipment. In the pretreatment system， the anaerobic fermentation stage can be combined with the actual situation of the project to select the co-processing of kitchen waste or dry anaerobic fermentation system alone. The anaerobic fermentation product processing and utilization can be shared with the kitchen waste treatment plant. Finally， combined with the current situation and needs of perishable garbage disposal in Longyan City， this paper proposes a model for the collection and disposal of perishable refuse suitable for Longyan City and a project construction plan.

Keywords： Perishable waste； Kitchen waste； Food and kitchen waste； Farmers market； Waste classification； Anaerobic fermentation

2017年生活垃圾分類制度實施方案發(fā)布，在全國范圍內(nèi)開展垃圾分類工作，并對分類試點城市提出強制分類要求，2020年垃圾分類回收利用率要達到35%。我國易腐垃圾占生活垃圾總量的比例達到40%～60%，易腐垃圾的末端處理設(shè)施配套將成為保證垃圾分類工作有效推進的重要環(huán)節(jié)。

易腐垃圾作為垃圾分類收集的類別之一，主要包括餐廚垃圾、廚余垃圾和農(nóng)貿(mào)市場垃圾等。自2011年餐廚垃圾處理工作開始布局，國家發(fā)改委先后批復了100個餐廚垃圾試點城市，已有15座城市通過驗收，全國在建或已投產(chǎn)的餐廚垃圾處理廠約200座，我國餐廚垃圾處理已邁向一個新的階段。而廚余及農(nóng)貿(mào)市場垃圾的處理尚處于起步階段，大多數(shù)城市缺少配套的處理設(shè)施，隨著垃圾分類工作的推進，末端處理設(shè)施的配套成為大多數(shù)城市面臨的現(xiàn)實問題。

龍巖市已規(guī)劃固體廢棄物綜合處理中心，中心內(nèi)餐廚垃圾處理廠正在建設(shè)中，預計2018年建成投產(chǎn)。但龍巖市尚無廚余垃圾及農(nóng)貿(mào)市場垃圾的處理設(shè)施，故對廚余垃圾及農(nóng)貿(mào)市場垃圾與餐廚垃圾協(xié)同處理的技術(shù)方案研究以及結(jié)合龍巖市現(xiàn)狀易腐垃圾處理設(shè)施建設(shè)情況提出針對性工程方案具有重要的現(xiàn)實意義。

1 易腐垃圾性質(zhì)組成分析

易腐垃圾均具有有機質(zhì)含量高、含水率較高、易腐敗的特點，不同種類的易腐垃圾由于產(chǎn)生來源、收集方式等不同在性質(zhì)組成上也不盡相同。

餐廚垃圾含水率高，水分占到垃圾總重量80%～90%，以淀粉、食物纖維類、動物脂肪類、植物油等有機物質(zhì)為主要成分，具有高水分、高有機物含量、高油脂含量、高鹽分含量，易發(fā)酵、易變霉、易發(fā)臭等特點。餐廚垃圾主要來源于餐館、飯店、食堂的剩余物，雜質(zhì)相對較少，以桶裝形式暫存并由專用收集車收集，總體呈流態(tài)，無塑料袋包裹。由于其含有豐富的有機營養(yǎng)成分，經(jīng)過合理處置后是制作有機肥料和生產(chǎn)生物能源的重要來源，是一種高價值生物質(zhì)資源。

廚余垃圾和農(nóng)貿(mào)市場易腐垃圾性質(zhì)相近，以生料為主，含水率較餐廚垃圾更低，一般為60%～70%，油鹽含量低。廚余垃圾受到源頭分類效果影響，材質(zhì)含量更多，成分更復雜，且大多為袋裝收集，與生活垃圾性狀相近[1]；農(nóng)貿(mào)市場易腐垃圾分類收集較易且成分相對單一。廚余垃圾和農(nóng)貿(mào)市場易腐垃圾同樣具有高有機物含量，經(jīng)過分揀除雜后亦是一種高價值的生物質(zhì)來源。

2 易腐垃圾協(xié)同處理技術(shù)方案分析

2.1 總體技術(shù)路線

各類易腐垃圾均具有較高的含水率及較高的有機物含量，國內(nèi)該類廢棄物資源化處理技術(shù)路線可概括為“預處理+資源化利用”，目前主流處理工藝為利用厭氧發(fā)酵技術(shù)[2]，物料經(jīng)不同的方式預處理后，以厭氧產(chǎn)沼氣為處理目標，對經(jīng)凈化處理后的沼氣及脫水處理后的沼渣進行資源化利用。目前國內(nèi)80%以上的規(guī)模化餐廚垃圾處理廠采用此種技術(shù)路線。基于上述技術(shù)路線，易腐垃圾的處理工藝主要分為三個工藝單元：預處理單元、厭氧發(fā)酵單元、沼氣利用及配套單元。

2.2 預處理單元

餐廚垃圾的預處理主要包含除雜、破碎制漿、除砂和提油等，餐廚垃圾由專用運輸車運輸至處理廠，來料均為散料，因其高含油量，在去除各部分雜質(zhì)、制備厭氧發(fā)酵物料的同時，也需要對其進行油水分離處理。在預處理階段，通常采用“接料粗分+精分制槳+除砂除雜+油水分離”四個子系統(tǒng)進行處理[3]。以大物質(zhì)分選機、螺旋輸送機、精分制槳機、除砂機、除雜機、加熱器、臥式離心機、蝶式離心機等組成。

廚余垃圾在組成成分、含水率、物理性狀等方面與餐廚垃圾差別較大。廚余垃圾更接近原生生活垃圾，組成性質(zhì)更為復雜，除易發(fā)酵、易變霉、易發(fā)臭等特點外，還具有袋裝進廠、雜質(zhì)成分復雜含量多、含油率低、含水率較低等特點，餐廚垃圾預處理系統(tǒng)缺少破袋設(shè)備，除雜和輸送裝置也無法應用于廚余垃圾，因此廚余垃圾需要配套專用的預處理系統(tǒng)。相較于餐廚垃圾，廚余垃圾的預處理不需要油水分離單元，但需要進行破袋和更復雜的除雜工藝，其預處理以“物料接收布料+破袋+彈跳篩分+磁選+生物質(zhì)破碎分離”為主[4]。以預破碎機、皮帶輸送機、彈跳篩、磁選機、生物質(zhì)破碎機等設(shè)備組成。農(nóng)貿(mào)市場易腐垃圾在理化特性方面與廚余垃圾相近，但成分更為單一，對預處理系統(tǒng)的要求較廚余垃圾簡單。綜合以上分析，餐廚垃圾預處理系統(tǒng)無法適應廚余垃圾的特性，需要單獨配置專用的廚余垃圾預處理系統(tǒng)。農(nóng)貿(mào)市場易腐垃圾類似于無袋裝、雜質(zhì)含量較少的廚余垃圾，可應用廚余垃圾預處理系統(tǒng)進行處理。

2.3 厭氧發(fā)酵單元

易腐垃圾經(jīng)預處理后通過厭氧發(fā)酵系統(tǒng)可產(chǎn)生沼氣進行資源化利用。餐廚垃圾含水率約80%～90%，厭氧消化系統(tǒng)適宜采用濕式厭氧，發(fā)酵反應器內(nèi)物料含固率在8%～12%，罐體采用CSTR完全混合式厭氧罐，罐體呈圓柱體，國內(nèi)工程以中央機械攪拌為主。罐體容積一般在5000m3以內(nèi)，根據(jù)處理規(guī)模不同而不同。廚余垃圾及農(nóng)貿(mào)市場易腐垃圾含水率較低，一般為60%～70%，也可與餐廚垃圾協(xié)同采用濕式厭氧發(fā)酵處理，但需要對預處理后的物料進行補水，調(diào)節(jié)漿液含固率至12%以下，需要消耗額外的水量。補水可以來自廠內(nèi)污水處理后的出水，但仍然會增加項目污水處理量，大大增加處理成本。若采用發(fā)酵液脫水濾液回流可節(jié)約補水量并且不增加污水處理量，但發(fā)酵液回流容易造成厭氧發(fā)酵罐內(nèi)氨氮等有毒物質(zhì)累積，破壞厭氧系統(tǒng)穩(wěn)定性，在工程上很少使用。若有其他含水率高的有機廢物如城市糞便等協(xié)同處理，則可調(diào)節(jié)廚余垃圾含水率，避免額外補水。根據(jù)廚余垃圾及農(nóng)貿(mào)市場易腐垃圾含水率低的特性，適宜采用干式厭氧發(fā)酵，發(fā)酵反應器內(nèi)含固率在18%～30%。干式厭氧發(fā)酵多采用臥式推流式厭氧反應器。綜合以上分析，廚余垃圾及農(nóng)貿(mào)市場易腐垃圾若與餐廚垃圾協(xié)同進行濕式厭氧消化，會增加用水量及污水產(chǎn)量，因此應結(jié)合工程實際，在有條件的情況下采用干式厭氧發(fā)酵工藝，或與城市糞便等含水率高的廢物協(xié)同處理。

2.4 發(fā)酵產(chǎn)物處理及利用單元

易腐垃圾經(jīng)過厭氧發(fā)酵后的產(chǎn)物包括沼氣、沼渣和沼液。餐廚垃圾、廚余垃圾和農(nóng)貿(mào)市場易腐垃圾雖然預處理工藝和厭氧消化工藝不同，但發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣的性質(zhì)成分基本一致[5]。易腐垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣成分中CH4約占50%～70%，CO2約占30%～50%，H2S<5000ppm，O2<1%，N2<2%，濕度為100%[6]。因此，餐廚、廚余和農(nóng)貿(mào)市場易腐垃圾厭氧產(chǎn)生的沼氣可以合并利用。沼氣利用途徑主要有鍋爐燃燒供熱、提純壓縮制CNG、內(nèi)燃機熱電聯(lián)產(chǎn)或垃圾焚燒爐焚燒發(fā)電4種，可根據(jù)具體工程條件確定，不同利用途徑也對應不同的凈化處理工藝。

除沼氣外，各類易腐垃圾厭氧發(fā)酵后的沼渣沼液性質(zhì)也相近，配套處理設(shè)施可協(xié)同處理。

3 龍巖市易腐垃圾協(xié)同處理模式研究

3.1 龍巖市易腐垃圾處理現(xiàn)狀及規(guī)劃

龍巖市尚無餐廚、廚余及農(nóng)貿(mào)市場易腐垃圾處理設(shè)施，在建餐廚垃圾處理廠位于規(guī)劃龍巖市固體廢棄物綜合處理中心內(nèi)，生活垃圾焚燒發(fā)電廠西側(cè)。餐廚垃圾處理廠處理對象為龍巖市餐廚垃圾和城市糞便，分兩期建設(shè)，一期處理規(guī)模為餐廚垃圾75t/d、糞便100t/d，二期總規(guī)模達到餐廚垃圾150t/d，糞便200t/d。處理工藝采用餐廚糞便聯(lián)合厭氧發(fā)酵工藝，具體工藝流程見圖1。

該工程餐廚垃圾預處理系統(tǒng)包括接料斗、大物質(zhì)分揀、破碎篩分制漿和除砂單元，單線處理能力75t/d。餐廚垃圾預處理線一期安裝一條，廠房內(nèi)預留二期線位。厭氧發(fā)酵系統(tǒng)采用中溫濕式厭氧，反應溫度35～38℃，漿液含固率≤10%，采用CSTR中央攪拌式厭氧發(fā)酵罐，單罐容積3000m3，一期配置一座，預留二期厭氧罐位置。廠區(qū)占地面積67038.80m2，包括管理區(qū)、生產(chǎn)區(qū)和輔助設(shè)施區(qū)三大功能分區(qū)，廠區(qū)布置緊湊，拓展空間有限。龍巖市固體廢棄物綜合處理中心內(nèi)還規(guī)劃有有機垃圾綜合處理廠，處理對象為廚余、農(nóng)貿(mào)市場易腐垃圾等有機廢棄物，規(guī)劃處理規(guī)模300t/d，位于中心東北側(cè)。有機垃圾綜合處理廠建設(shè)前期工作尚未開展，且涉及征地拆遷工作，項目建設(shè)需要一定時間，短時間內(nèi)無法承擔廚余垃圾處理職能。

3.2 協(xié)同處理模式

根據(jù)前述分析，由于廚余垃圾具有袋裝進廠、成分復雜、含水率低等特點，需配置專用的預處理設(shè)備，而在建餐廚垃圾處理廠內(nèi)已無新增廚余垃圾預處理設(shè)施的空間。而農(nóng)貿(mào)市場易腐垃圾成分組成較為單一、雜質(zhì)含量較少，可暫時占用餐廚垃圾預處理二期線位，配置簡單的預處理設(shè)施，對農(nóng)貿(mào)市場易腐垃圾進行預處理，預處理后與餐廚垃圾進入同一發(fā)酵罐進行協(xié)同濕式厭氧發(fā)酵，調(diào)節(jié)含水率所需的補水可由本項目處理的城市糞便提供，工藝匹配較為合理。根據(jù)國內(nèi)餐廚垃圾處理項目經(jīng)驗，餐廚垃圾收集率是一個逐步提升的過程，項目建成投產(chǎn)兩年內(nèi)很難達到滿負荷運行，因此農(nóng)貿(mào)市場易腐垃圾可作為餐廚垃圾的補充物料，提高該工程運行效率，后端厭氧發(fā)酵罐及發(fā)酵產(chǎn)物處理利用設(shè)施的處理規(guī)模均可滿足處理需求，無需新建設(shè)施。根據(jù)上述工程方案，龍巖市垃圾分類應采取近期根據(jù)垃圾產(chǎn)生功能區(qū)進行分流的模式，優(yōu)先對農(nóng)貿(mào)市場、農(nóng)產(chǎn)品批發(fā)市場等場所進行分類收集，遠期逐步推進到居民生活垃圾的分類收集。此種分類模式也與《生活垃圾分類制度實施方案》中的要求相匹配。

3.3 工程建設(shè)方案

餐廚垃圾處理廠協(xié)同處理農(nóng)貿(mào)市場易腐垃圾的工程建設(shè)主要包括設(shè)備基礎(chǔ)和設(shè)備、管道安裝。工程需要新增接料斗、大物質(zhì)分選機、破碎機、漿液調(diào)節(jié)罐和輸送裝置、管道等設(shè)備，固液分離、除砂、除臭等設(shè)備可與餐廚垃圾共用。餐廚垃圾處理廠預處理車間尺寸為32m×56m，預處理設(shè)備間尺寸為24m×48m，其中餐廚垃圾二期設(shè)備預留空間尺寸為8m×16m，標高-6.00m，可作農(nóng)貿(mào)市場易腐垃圾接料預處理設(shè)備區(qū)。預處理車間內(nèi)二期預留設(shè)備區(qū)現(xiàn)狀地面為環(huán)氧涂料面層地面，未預留設(shè)備基礎(chǔ)。需要對現(xiàn)狀地面進行破除，按新增設(shè)備條件澆筑設(shè)備基礎(chǔ)。工程需增加糞液輸送管道，將糞液送至預處理車間內(nèi)新增的農(nóng)貿(mào)市場易腐垃圾漿液調(diào)節(jié)罐內(nèi)，調(diào)節(jié)漿液含水率，以適應后續(xù)原餐廚垃圾處理和輸送設(shè)備。廠區(qū)內(nèi)糞便調(diào)節(jié)池的泵坑內(nèi)現(xiàn)有糞液輸送泵兩臺，揚程30m、流量25m3/h，將城市糞便經(jīng)過固液分離后的糞液輸送至厭氧發(fā)酵單元。工程采用管道駁接的方式，在原有糞液輸送管道上駁接DN50不銹鋼304糞液輸送管，接至預處理車間內(nèi)新增農(nóng)貿(mào)市場易腐垃圾漿液調(diào)節(jié)罐。管線接駁點位于原糞液輸送管與預處理車間至厭氧進料罐的餐廚漿液管水平交叉位置。新增管道架空敷設(shè)，借用原有餐廚垃圾漿液管管架進入預處理車間。厭氧發(fā)酵及發(fā)酵產(chǎn)物處理利用設(shè)施可與原有設(shè)施共用，無新增工程。

4 結(jié)論

易腐垃圾有機質(zhì)含量高，均可采用厭氧產(chǎn)沼工藝進行處理。協(xié)同處理方面，不同易腐垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)物的處理和利用是可行的；厭氧發(fā)酵單元可以根據(jù)工程實際情況選擇協(xié)同處理或單獨處理，建議廚余及農(nóng)貿(mào)市場易腐垃圾在有條件的情況下采用干式厭氧發(fā)酵工藝，或與城市糞便等含水率高的廢物協(xié)同處理；廚余垃圾預處理單元需要單獨建設(shè)，無法與餐廚垃圾預處理系統(tǒng)共用。

龍巖市應統(tǒng)籌考慮前端分類收集模式和末端工程方案，采用先功能區(qū)后居民的分類模式，匹配餐廚垃圾協(xié)同處理農(nóng)貿(mào)市場易腐垃圾的工程方案，既符合國家分類制度要求，又可解決短期內(nèi)分類垃圾末端處理問題，同時可以彌補近期餐廚垃圾收集處理量不足的問題，提高餐廚垃圾處理廠運行效率。同時應盡快開展有機垃圾綜合處理廠的建設(shè)工作。

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收稿日期：2018-03-26

作者簡介：陳惠燕，女，本科，工程師，研究方向為環(huán)境衛(wèi)生工程管理。