基于協(xié)同厭氧進(jìn)行餐廚垃圾處理的實(shí)踐探究
——以上海老港餐廚垃圾處理廠工程為例

1 工程概況

上海老港餐廚垃圾處理廠工程建設(shè)規(guī)模為餐廚垃圾1000t/d（其中餐飲垃圾400t/d，廚余垃圾600t/d），占地面積84342m2，項(xiàng)目地點(diǎn)位于老港固廢綜合處置基地，建成后主要服務(wù)于黃浦、徐匯、長(zhǎng)寧、楊浦、虹口及靜安等中心城區(qū)，是上海市生活垃圾全程分類的重大保障性設(shè)施。

2 工程設(shè)計(jì)

2.1 工藝設(shè)計(jì)

針對(duì)餐飲垃圾與廚余垃圾含油率、含水率、含雜率不同的特點(diǎn)，主體工藝采用“濕式+干式協(xié)同厭氧”，餐廚垃圾中的液相進(jìn)入濕式厭氧消化系統(tǒng)，固相進(jìn)入干式厭氧消化系統(tǒng)，從而避免單一物料厭氧消化帶來(lái)的營(yíng)養(yǎng)不均、容易酸化問(wèn)題。濕式和干式厭氧產(chǎn)生的沼氣經(jīng)存儲(chǔ)及預(yù)處理后，除用于鍋爐產(chǎn)蒸汽外，其余發(fā)電并網(wǎng)；厭氧產(chǎn)生的沼液經(jīng)脫水后，沼渣泵送至干化機(jī)，干化后外運(yùn)焚燒廠處置；脫水清液泵送至老港滲濾液處理站集中處理達(dá)標(biāo)排放。

2.2 餐飲垃圾預(yù)處理系統(tǒng)

餐飲垃圾預(yù)處理設(shè)計(jì)規(guī)模400t/d，設(shè)置4 條預(yù)處理線，單線處理規(guī)模12.5t/h，采用“大物質(zhì)分選+精分制漿+除砂+提油”的組合工藝。垃圾存儲(chǔ)螺旋料斗單斗容積45m3，物料通過(guò)料斗底部的帶瀝水功能的輸送機(jī)輸送至分揀機(jī)，傳輸過(guò)程中瀝出的游離液體存儲(chǔ)至集水池。集水池漿液由輸送泵輸送至精分制漿系統(tǒng)。經(jīng)接料裝置瀝水后的固相物通過(guò)分揀機(jī)處理，以機(jī)械分選方式將物料中粒徑大于60mm 的大塊金屬、瓷片、玻璃瓶、塑料袋等雜物分離出系統(tǒng)，有機(jī)物料進(jìn)入精分制漿系統(tǒng)。進(jìn)入精分制漿系統(tǒng)的有機(jī)質(zhì)在精分制漿機(jī)內(nèi)進(jìn)行雜物分揀及破碎制漿，將物料中粒徑＞20mm 的瓶蓋、筷子、塑料、紙張等雜質(zhì)分離出系統(tǒng)，同時(shí)將大塊有機(jī)質(zhì)破碎至8mm 以下粒徑。除砂后的漿液泵送至提油單元，先將物料加熱至65℃左右，通過(guò)三相離心機(jī)進(jìn)行三相分離，分離出的油水混合物再加熱至85～90℃后經(jīng)碟式離心機(jī)分離提油，分離出的粗油脂暫存在室外毛油儲(chǔ)罐中，定期外售；三相離心機(jī)分離出的液相泵送入濕式厭氧消化系統(tǒng)，分離出的固相進(jìn)入干式厭氧消化系統(tǒng)。

2.3 廚余垃圾預(yù)處理系統(tǒng)

廚余垃圾預(yù)處理設(shè)計(jì)規(guī)模600t/d，設(shè)置2 條預(yù)處理線，單線處理規(guī)模25t/h，采用“人工監(jiān)選+破袋+篩分+磁選+固液分離”的組合工藝。廚余垃圾料坑設(shè)計(jì)總存儲(chǔ)容積為1200m3，料坑前設(shè)置4 個(gè)卸料車位，料坑有效容積滿足高峰期物料暫存需求。垃圾由抓斗送至給料斗，由料斗下方的步進(jìn)式給料機(jī)均勻輸送至皮帶上，途徑人工分選小屋，將大件干擾物去除。工藝線設(shè)置了粗撕碎機(jī)，對(duì)廚余垃圾進(jìn)行粗破碎和破袋，便于后續(xù)垃圾的輸送與篩分處理。粗破碎后的廚余垃圾進(jìn)入篩分單元，通過(guò)2 臺(tái)蝶形篩進(jìn)行篩分，70mm 以上的篩上物大多為無(wú)機(jī)質(zhì)，輸送至出渣間外運(yùn)處置，以有機(jī)質(zhì)為主的篩下物，經(jīng)磁選除鐵后進(jìn)入后道處理工序。為控制物料含水量以滿足后續(xù)厭氧工藝要求，工藝段設(shè)置了擠壓脫水機(jī)。篩分后的有機(jī)質(zhì)經(jīng)過(guò)擠壓脫水機(jī)進(jìn)行水份調(diào)節(jié)，分離液相進(jìn)入濕式厭氧消化系統(tǒng)，固相進(jìn)入干式厭氧消化系統(tǒng)。

2.4 濕式厭氧消化及脫水系統(tǒng)

餐廚垃圾預(yù)處理分離液相進(jìn)入濕式厭氧消化系統(tǒng)，濕式厭氧消化系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)模700t/d，采用中溫厭氧工藝。濕式厭氧消化系統(tǒng)設(shè)計(jì)3 座均質(zhì)罐，單罐有效容積600m3，用于濕式漿料的存儲(chǔ)和配料；設(shè)置5 座CSTR 厭氧罐，厭氧消化設(shè)計(jì)停留時(shí)間35d，厭氧消化溫度35℃，設(shè)計(jì)有機(jī)負(fù)荷2.5kgVS/m3·d，設(shè)計(jì)產(chǎn)氣率60Nm3/t 漿料·d。脫水系統(tǒng)設(shè)置2 座沼液罐，單罐有效容積600m3，用于厭氧消化后沼液的存儲(chǔ)，沼液脫水采用離心機(jī)，配置5 臺(tái)離心機(jī)，單臺(tái)脫水能力為10m3/h。脫水后的液相外排至基地滲濾液處理廠，脫水沼渣進(jìn)入沼渣干化系統(tǒng)。

2.5 干式厭氧消化系統(tǒng)

餐廚垃圾預(yù)處理分離固相進(jìn)入干式厭氧消化系統(tǒng)，干式厭氧消化系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)模225t/d，采用高溫厭氧工藝。干式厭氧消化系統(tǒng)設(shè)置有1 座有機(jī)質(zhì)料坑，有效容積600m3，用于有機(jī)物料的存儲(chǔ)；設(shè)置2 座單軸臥式干式厭氧罐，厭氧消化設(shè)計(jì)停留時(shí)間21d，厭氧消化溫度為55℃，設(shè)計(jì)有機(jī)負(fù)荷10kgVS/m3·d，設(shè)計(jì)產(chǎn)氣率120Nm3/t 漿料·d。

干式厭氧后的沼液采用三級(jí)脫水工藝，首先螺旋擠壓脫水機(jī)進(jìn)行一次脫水，脫水后沼液經(jīng)振動(dòng)篩去除其中大塊尖銳無(wú)機(jī)物后，再經(jīng)離心脫水機(jī)進(jìn)一步脫水，脫水后沼渣含水率80%左右進(jìn)入后續(xù)沼渣干化系統(tǒng)，沼液外排至基地滲濾液處理廠。螺旋擠壓和振動(dòng)篩處理后的固相以纖維雜物和砂石為主，含水率60%左右，經(jīng)收集后直接外運(yùn)至焚燒廠。

2.6 沼氣存儲(chǔ)及凈化系統(tǒng)

沼氣凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)模3000Nm3/h，采用“生物+干法”兩級(jí)脫硫工藝。設(shè)置生物脫硫塔3 座，干法脫硫塔2 座，采用活性氧化鐵作為脫硫劑，沼氣柜2 座，單座有效容積3000Nm3，沼氣火炬1 座，火炬設(shè)計(jì)規(guī)模3000Nm3/h。

2.7 沼氣利用系統(tǒng)

濕式和干式厭氧產(chǎn)生沼氣一部分可用作沼氣鍋爐的燃料，鍋爐產(chǎn)生的蒸汽分別用于餐廚垃圾預(yù)處理、厭氧消化系統(tǒng)、生物脫硫系統(tǒng)、生物濾池除臭系統(tǒng)以及沼渣干化系統(tǒng)的供熱等；剩余沼氣發(fā)電自用，內(nèi)燃發(fā)電機(jī)排出的高溫?zé)煔饨?jīng)余熱鍋爐回收利用。全廠設(shè)置油氣兩用鍋爐2 臺(tái)，單臺(tái)設(shè)計(jì)規(guī)模6t/h，蒸汽壓力1.0MPa。配置發(fā)電機(jī)2 臺(tái)，單臺(tái)發(fā)電規(guī)模1500kW，電壓10.5kV。配置發(fā)電機(jī)余熱鍋爐2 臺(tái)，單臺(tái)設(shè)計(jì)規(guī)模0.6t/h，蒸汽壓力1.0MPa。

2.8 沼渣干化系統(tǒng)

沼渣干化系統(tǒng)干化能力100t/d，設(shè)計(jì)進(jìn)料含水率80%，出料含水率40%，沼渣經(jīng)干化后，近期運(yùn)往焚燒廠，遠(yuǎn)期經(jīng)進(jìn)一步處理可作為土壤改良劑原料，實(shí)現(xiàn)資源化利用。沼渣干化熱源為蒸汽，蒸汽壓力0.6～0.8Mpa，配套尾氣除塵系統(tǒng)7500m3/h，配套冷卻系統(tǒng)循環(huán)冷卻用水量為250m3/h。

2.9 通風(fēng)除臭系統(tǒng)

全廠除臭采用化學(xué)洗滌+生物濾池+活性炭吸附組合式除臭工藝，除臭總風(fēng)量65 萬(wàn)m3/h，其中綜合預(yù)處理車間35 萬(wàn)m3/h，其余區(qū)域30 萬(wàn)m3/h，合用1 個(gè)排氣筒，經(jīng)末端除臭設(shè)備處理后的氣體濃度須完全符合或優(yōu)于《惡臭（異味）污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB31/1025-2016）中“15m 高排氣筒有組織排放限制（非工業(yè)區(qū)）”?？傠x子氧送風(fēng)規(guī)模15 萬(wàn)m3/h，其中綜合預(yù)處理車間10 萬(wàn)m3/h，其余車間5 萬(wàn)m3/h。

3 BIM設(shè)計(jì)

三維BIM設(shè)計(jì)作為先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段在本工程中成功應(yīng)用。利用Ravit 與PDMS 兩種不同軟件，分別對(duì)土建與工藝設(shè)備進(jìn)行正向BIM 設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)土建工程、各類設(shè)備與配管、以及自控儀表等多系統(tǒng)、多專業(yè)的有機(jī)融合，從而避免后續(xù)施工中的錯(cuò)漏碰缺。

4 工程設(shè)計(jì)特點(diǎn)

充分依托老港固廢綜合處置基地內(nèi)既有的垃圾焚燒和滲濾液處理設(shè)施，餐廚垃圾處理產(chǎn)生的殘?jiān)徒贌幹?，脫水沼液則泵至滲濾液廠處理后達(dá)標(biāo)排放，實(shí)現(xiàn)廢物不出基地，在實(shí)現(xiàn)餐廚垃圾資源化利用的同時(shí)，有效避免了殘?jiān)\(yùn)輸帶來(lái)的二次污染問(wèn)題。

針對(duì)超大型餐廚垃圾處理廠，考慮物料特性的差異，采用濕式+干式協(xié)同厭氧消化處理技術(shù)組合，不僅簡(jiǎn)化了餐廚垃圾預(yù)處理工藝流程，而且有效避免單一物料厭氧消化存在氨氮抑制的不足，使厭氧系統(tǒng)運(yùn)行更加靈活與穩(wěn)定。采用基于Ravit 和PDMS 協(xié)同設(shè)計(jì)的正向BIM 技術(shù)，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工管理，有效避免錯(cuò)漏碰缺、顯著縮短建設(shè)周期、控制建設(shè)成本，且利于后續(xù)將BIM 成果轉(zhuǎn)化為三維數(shù)字化運(yùn)維平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)全生命周期的智慧化維護(hù)與管理。

5 結(jié)語(yǔ)

上海老港餐廚垃圾處理廠作為國(guó)內(nèi)為數(shù)不多的超大型餐廚垃圾處理廠之一，自調(diào)試試運(yùn)行以來(lái)，整體運(yùn)行穩(wěn)定，目前餐廚垃圾處理能力達(dá)1000～1200t/d，表明本工程采用干式+濕式協(xié)同厭氧消化的主體工藝切實(shí)可行。