高效預(yù)處理+厭氧消化工藝處理餐廚垃圾工程實(shí)例

莊 淵

（江蘇維爾利環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，江蘇 常州 213125）

餐廚垃圾是城市生活垃圾的重要組分之一，其成分復(fù)雜，有機(jī)物含量高，油脂高，鹽分含量高，易腐爛變質(zhì)、發(fā)酵、發(fā)臭，易滋長寄生蟲、卵及病原微生物和霉菌毒素等有害物質(zhì)，同時(shí)具有可以提取油脂回收利用、能夠生產(chǎn)沼氣等生物質(zhì)能源等特點(diǎn)，因此餐廚垃圾具有處理困難和可以回收利用的雙重特征。本文以一處餐廚垃圾實(shí)際處理項(xiàng)目實(shí)例來闡述餐廚垃圾厭氧綜合處理工藝。

1 工程概況

本工程位于一東南沿海城市，市轄區(qū)常住人口150多萬，同時(shí)有大量流動(dòng)人口和旅游人口，轄區(qū)內(nèi)餐飲業(yè)發(fā)達(dá)，每年產(chǎn)生大量餐廚垃圾。本項(xiàng)目的建設(shè)就是為了有效處理轄區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的餐廚垃圾，實(shí)現(xiàn)無害化和資源化的目標(biāo)。

2 設(shè)計(jì)規(guī)模及進(jìn)出料指標(biāo)

2.1 設(shè)計(jì)規(guī)模

本工程設(shè)計(jì)處理規(guī)模為：餐廚垃圾200 t/d。

2.2 進(jìn)料指標(biāo)

工程項(xiàng)目業(yè)主下屬研發(fā)中心歷時(shí)一年，針對(duì)餐廚垃圾集中區(qū)域具有代表性的餐館，開展了樣品采集、樣品保存與實(shí)驗(yàn)室分析工作，最終得出了餐廚垃圾的各種理化性質(zhì)。根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)，確定本工程的設(shè)計(jì)進(jìn)料性質(zhì)如表1所示。

表1 餐廚垃圾進(jìn)料組分

2.3 出料指標(biāo)

出料指標(biāo)主要有4個(gè)。一是固渣指標(biāo)，預(yù)處理分離出來的固渣、厭氧消化產(chǎn)生的脫水沼渣和污水預(yù)處理產(chǎn)生的剩余污泥綜合含水率小于60%；二是污水指標(biāo)，沼渣脫水后沼液和其他污水通過廠區(qū)內(nèi)的污水管網(wǎng)收集，經(jīng)預(yù)處理后排放至污水廠，出水滿足

城市污水處理廠納管排放要求。三是氣體排放，本項(xiàng)目惡臭污染物控制執(zhí)行《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB14554-1993）新擴(kuò)改建二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。四是沼氣指標(biāo)，即厭氧消化產(chǎn)生的沼氣產(chǎn)量大于65 m3/t進(jìn)料垃圾，經(jīng)凈化后氣體能滿足沼氣發(fā)電機(jī)正常使用。

3 處理工藝

目前，國內(nèi)餐廚垃圾的處理發(fā)展時(shí)間不長，處理工藝還處于不斷完善階段，處理工藝包括兩大類。一類是傳統(tǒng)方法，通常采用填埋、焚燒法處理餐廚垃圾；另一類是其他工藝，例如，預(yù)處理+厭氧工藝可以將餐廚垃圾沼氣化，高溫好氧工藝可以將餐廚垃圾肥料化和飼料化[1]。同時(shí)，由于輸送的物料不具有流動(dòng)性，并且成分復(fù)雜，干擾物多，餐廚垃圾預(yù)處理對(duì)輸送和處理的設(shè)備要求高[2]。本工程結(jié)合項(xiàng)目的實(shí)際情況，采用以高效預(yù)處理+厭氧消化為主的處理工藝，具體流程如圖1所示。

圖1 處理工藝流程

4 主要工藝區(qū)塊及設(shè)計(jì)參數(shù)

本工程總占地面積20000 m2，平面可以分為預(yù)處理區(qū)域、污水處理生化區(qū)域、厭氧消化區(qū)域、沼氣凈化及利用區(qū)域、綜合樓區(qū)域、消防水池和預(yù)留用地。

4.1 預(yù)處理區(qū)域

本區(qū)域主要為綜合處理車間，尺寸為59.3 m×41.6 m，最高13.6 m。車間內(nèi)設(shè)置參觀廊道。全廠的除臭系統(tǒng)采用化學(xué)除臭+光催化除臭+植物液噴淋除臭的組合除臭工藝，除臭主要設(shè)備置于10.8 m屋頂設(shè)備平臺(tái)上，總風(fēng)量100000 m3/h。

綜合處理車間設(shè)置分成卸料間、預(yù)處理車間、除渣間、除臭配藥間、膜處理車間、藥劑間、脫水機(jī)房、變配電間、倉庫、值班室、衛(wèi)生間和樓梯間。

預(yù)處理車間設(shè)置30.0 m×20.0 m的地坑，坑深3.8 m。地坑內(nèi)主要設(shè)備有接收料斗2臺(tái)，容積75 m3，配三根螺旋，功率3×11 kW；自動(dòng)分選機(jī)2臺(tái)，處理量10 t/h，功率37+1.5 kW；漿料輸送機(jī)2臺(tái)，處理量10 t/h，功率30 kW；惰性物分離裝置1臺(tái)，處理量3 t/h，功率4 kW；粗油加熱罐2臺(tái)，容積8 m3，功率2.2 kW；三相提油加熱罐2臺(tái)，容積25 m3，功率5.5 kW；三相提油進(jìn)料泵3臺(tái)，變頻控制，流量12 m3/h，揚(yáng)程30 m，功率3 kW；三相出料收集罐1臺(tái)，容積25 m3，功率5.5 kW。車間地坪上主要設(shè)備有漿料加熱機(jī)2臺(tái)，變頻控制，處理量10 t/h，功率11 kW；固液分離機(jī)2臺(tái)，變頻控制，處理量10 t/h，功率37 kW；三相提油機(jī)3臺(tái)，變頻控制，處理量10 t/h，功率37+15 kW。漿料加熱機(jī)加熱溫度控制在65～70℃；三相提油加熱罐加熱溫度控制在75～80℃；粗油加熱罐加熱溫度控制在80～90℃，加熱完成后靜置0.5 h以上。

4.2 厭氧消化區(qū)域

區(qū)域內(nèi)設(shè)厭氧進(jìn)水罐2座，尺寸為￠6.0 m×12.0 m，有效液位11.0 m，利浦罐結(jié)構(gòu)，各配頂部攪拌機(jī)1臺(tái)，功率5.5 kW；厭氧消化罐2座，尺寸為￠16.8 m×18.0 m，有效液位16.5 m，利浦罐結(jié)構(gòu)，各配頂部攪拌機(jī)1臺(tái)，功率15 kW；厭氧出水罐1座，尺寸為￠8.0 m×15.0 m，有效液位14.0 m，利浦罐結(jié)構(gòu)。區(qū)域設(shè)冷卻系統(tǒng)1套，用于將預(yù)處理產(chǎn)生的漿液冷卻至厭氧消化合適的溫度。

厭氧消化罐頂和厭氧消化區(qū)域設(shè)沼氣水封、安全水封、正負(fù)壓爆破片、微壓傳感器、阻火器、甲烷報(bào)警儀和硫化氫報(bào)警儀等多重安全措施，同時(shí)對(duì)電氣設(shè)備按相關(guān)防爆要求設(shè)計(jì)，確保本區(qū)域的消防安全。

厭氧消化設(shè)計(jì)進(jìn)水量205 t/d，設(shè)計(jì)進(jìn)料TS為10.8%，進(jìn)料CODCr為170000 mg/L；設(shè)計(jì)消化溫度35℃，水力停留時(shí)間35 d，設(shè)計(jì)負(fù)荷為4.8 kg COD/（m3·d）。

4.3 污水處理生化區(qū)域

區(qū)域設(shè)均衡池1座，尺寸為7.5 m×4.0 m×9.7 m，有效液位8.0 m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，水力停留時(shí)間為28 h。池底設(shè)一套穿孔管曝氣系統(tǒng)，起混合攪拌作用。池邊設(shè)MBR進(jìn)水泵2臺(tái)，1用1備，變頻控制，流量15 m3/h，揚(yáng)程20 m，功率4 kW。

4.4 沼氣凈化及利用區(qū)域

區(qū)域設(shè)沼氣脫硫及凈化區(qū)，尺寸為45.0 m×40.0 m左右的不規(guī)則防爆區(qū)，封閉設(shè)計(jì)。設(shè)沼氣脫硫及凈化裝置1套，處理量800 m3/h，功率62 kW；沼氣儲(chǔ)柜1套，容積2000 m3；應(yīng)急燃燒火炬1套，處理量800 m3/h，功率3 kW。

發(fā)電機(jī)房，尺寸為19.0 m×7.0 m×5.8 m，設(shè)發(fā)電機(jī)1臺(tái)，規(guī)格為1.2 MW，配套余熱鍋爐1套。

5 工程設(shè)計(jì)特點(diǎn)

本工程為民生工程，餐廚垃圾集中收集和處置，一方面有效消除餐廚垃圾對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)對(duì)餐廚垃圾中的油脂進(jìn)行回收，有機(jī)質(zhì)進(jìn)行厭氧消化，產(chǎn)生清潔能源沼氣，在實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益、生態(tài)效益、環(huán)境效益和節(jié)能效益的同時(shí)，還可以帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益，是垃圾資源化處理、生物質(zhì)能源開發(fā)和節(jié)能減排的綜合性示范工程[3]。

本工程餐廚預(yù)處理流程簡短、完善，雜物分選率高；對(duì)餐廚垃圾進(jìn)行全量油脂回收，油脂提油率高；除渣除砂徹底，對(duì)厭氧消化而言，真正做到“該進(jìn)的進(jìn)、該出的出”。

厭氧采用CSTR厭氧發(fā)酵工藝，具有結(jié)構(gòu)簡單、耐高濃度固相性能好、耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、CODCr去除率高、高效節(jié)能等特點(diǎn)，是餐廚垃圾處理工程厭氧系統(tǒng)最常用的工藝。

污水預(yù)處理采用“MBR+NF”工藝，具有處理效果好、污泥量少、出水水質(zhì)穩(wěn)定的特點(diǎn)，是目前高濃度有機(jī)廢水處理的主要工藝之一。

餐廚預(yù)處理工藝環(huán)節(jié)和水處理環(huán)節(jié)臭氣集中處理，合理布置，使管道布置順暢，氣流阻力分配合理，除臭風(fēng)量可根據(jù)實(shí)際臭氣濃度變頻控制，節(jié)省能源。

6 工程運(yùn)行效果

工程調(diào)試成功后，餐廚垃圾預(yù)處理提油率測(cè)定結(jié)果如表2所示。

表2 餐廚垃圾預(yù)處理提油率

從表2可以看出，餐廚垃圾預(yù)處理提油率一直穩(wěn)定在4.0%以上。

餐廚垃圾經(jīng)過預(yù)處理后產(chǎn)生的有機(jī)漿液CODCr濃度在160000～220000 mg/L波動(dòng)，波動(dòng)相對(duì)較大，多數(shù)情況下超過厭氧進(jìn)水設(shè)計(jì)CODCr濃度，但厭氧出水濃度相對(duì)穩(wěn)定，一般在25000 mg/L以下，CODCr去除率穩(wěn)定在85%以上。對(duì)比其他有機(jī)垃圾，餐廚垃圾的噸垃圾進(jìn)料的厭氧產(chǎn)沼量較高，穩(wěn)定在80 m3沼氣/t垃圾，而且沼氣中的甲烷含量普遍較高，一般在60%以上。

7 結(jié)論

餐廚預(yù)處理環(huán)節(jié)有機(jī)質(zhì)提取率高，提取油脂后，全量進(jìn)行厭氧消化，產(chǎn)沼能力穩(wěn)定在80 m3/t垃圾，資源化程度高。厭氧出水經(jīng)過過濾后進(jìn)入生化及膜處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，并利用三相提油后出水作為碳源，可以使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。采用高效預(yù)處理+厭氧工藝處理餐廚垃圾進(jìn)行資源化是可行的，該工藝處理效果穩(wěn)定，對(duì)來料適應(yīng)能力強(qiáng)，耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，相比其他處理工藝，本工藝在資源化、節(jié)能減排和經(jīng)濟(jì)效益方面有明顯的優(yōu)勢(shì)。由于餐廚垃圾的來料極不穩(wěn)定，成分也十分復(fù)雜，在實(shí)際運(yùn)營過程中，要加強(qiáng)對(duì)收運(yùn)環(huán)節(jié)的監(jiān)管，對(duì)進(jìn)廠垃圾的控制，加大監(jiān)測(cè)力度，確保工程連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。