马 懿，倪 骏，郑仁栋

(杭州临江环境能源有限公司，浙江杭州 311225）

餐厨垃圾，俗称“泔水”，是居民在生活消费过程中形成的生活废弃物，极易腐烂变质，散发恶臭，传播细菌和病毒。目前，国内外餐厨垃圾处理工艺主要有厌氧消化、好氧堆肥、直接烘干作饲料、微生物处理技术等几种。国外较先进的餐厨垃圾处理技术主要分布在欧洲国家，韩国、日本餐厨垃圾处理技术也较为先进，这些国家大部分采用的是厌氧消化工艺。我国针对餐厨垃圾处理工作以试点城市的方式开展，截至2014年，国家发改委已批复83个试点城市，其主要包含重庆、苏州、宁波、青岛、西宁、厦门、南宁等具有代表性的城市。其中，试点城市中95%采用了厌氧消化工艺。由此可见，餐厨垃圾厌氧消化处置工艺是当前餐厨垃圾处置的主流工艺[1]。

本文以17 t/d餐厨中试工程为载体，采用厌氧消化工艺，对餐厨垃圾预处理环节中固液分离有机质分配、提油效率及厌氧消化罐适宜温度、VFA、停留时间等参数进行研究分析，以期探讨餐厨垃圾厌氧消化技术中各环节的最佳控制参数[2]。

1 餐厨垃圾成分及厌氧消化工艺流程

1.1 餐厨垃圾组成及理化性质

餐厨垃圾成分复杂，且随地域和季节变化明显。为了准确地掌握餐厨垃圾组分，需要开展长期的连续的跟踪调查。本文以杭州餐厨垃圾作为调查对象，分析了该市餐厨垃圾的组成及化学成分，具体检测结果，见表 1～表 2。

表1 杭州市餐厨垃圾组成（湿基状态） %

表2 杭州市餐厨垃圾化学成分及特性

1.2 工艺流程

餐厨垃圾厌氧消化工艺流程，如图1所示。

图1 餐厨垃圾厌氧消化工艺流程

2 预处理工艺

2.1 固液分离

本研究对餐厨垃圾实行二级固液分离：餐厨垃圾经生物质分离器分离后，输送至一次螺压分离装置，易溶于液相的有机质被挤压进入液相；一次固液分离后的干物料通过水解搅拌后再次进行固液分离，使固相中的有机质最大程度地水解到液相中[3]。餐厨垃圾固相经二次固液分离后，固渣中65%以上的有机质被溶于液相用于厌氧发酵。固渣成分指标分析，见表3。

表3 固渣成分指标分析 %

由表3可知，固渣经二次固液分离后，大部分可降解的有机质溶于液相进入后续发酵系统。而固渣中20.32%的有机质大部分为难降解有机质，主要成分为纤维类，约占有机质的87.06%。该类物质不适宜厌氧罐发酵产甲烷气体。二次固液分离后的固渣含水率低于60%，符合生活垃圾填埋场入场规范，可就近运往填埋场处置[4]。

2.2 水解

餐厨垃圾固相中含有的大量有机质，为可回收利用有机物。在一级固液分离后端采取固相水解工艺，将厌氧罐出水（沼液）与固相物质混合、搅拌后，再进行水解，可充分溶解固相中的有机质[5]。

2.3 提油

提油环节是整个餐厨垃圾资源化利用的重点。预处理环节过程中产生的液相全部进入储槽，并将加热浆液到65℃，然后输送至三相提油机，在该温度下，实现固渣、料液及粗油脂的分离。此时粗油脂含水成分约15%，不利于后续利用或直接销售，故分离后的粗油脂还需进入粗油脂加热罐加热至80℃，再采用立式提油机进行提纯，产生纯度为98%以上的毛油[6]。

3 厌氧消化工艺

3.1 中、高温厌氧消化的比较

厌氧消化是微生物的生命活动过程,温度作为影响其活动过程的重要因素,主要是通过影响酶活性来影响微生物的生长速率和基质的代谢速率。根据厌氧菌的生活形态，厌氧消化有中温（35～40℃）和高温（55～60℃）两种适宜温度。中温厌氧消化和高温厌氧消化的条件及优、缺点比较，见表4。

表4 中温和高温厌氧消化的比较

由表4可知，高温消化比中温消化分解速率快、产气速率高，所需的消化时间短，厌氧罐容积小，对寄生虫卵的杀灭率可达90%以上。但高温消化加热物料所消耗热量大、耗能高，并且对温度控制要求较高。而中温厌氧消化的应用技术成熟、使用广泛、节能且运行的稳定性较高。因此，从运行控制和运行稳定性角度考虑，本次中试项目采用中温厌氧消化工艺[7]。

3.2 厌氧罐稳定运营工艺参数

本中试项目采用中温CSTR厌氧发酵罐，经提油系统提油后的有机浆液进入发酵罐产沼，发酵后的沼液通过重力自流进入沉淀池，通过沉淀回收其中的厌氧微生物，经过沉淀后的沼液进入厌氧出水池，一部分回流至预处理系统的水解单元，另一部分通过提升泵送至污水处理厂[8]。厌氧工艺设计参数见表5。

表5 厌氧工艺设计参数

由表5可知，采用中温厌氧消化工艺处理高COD有机废液时，厌氧生物降解率可达到85%以上，甲烷产率达0.3 m3/kg，沼气中甲烷含量高达60%，较大程度地实现了餐厨垃圾物质和能量的回收。同时，为保证厌氧罐的稳定运行，需对厌氧罐进、出物料指标进行调控，如pH值、VFA、碱度等指标。

通过总结该中试项目近1年的运营数据和每日日常监测数据，笔者认为在项目运行中需对以下指标进行监测控制[9]。厌氧工艺运营参数见表6。

表6 厌氧工艺运营参数

4 结论

由于我国居民的饮食文化和聚餐习惯，导致餐桌浪费量大，每天产生巨量的餐厨垃圾的特点，因此我国餐厨垃圾处理技术研究尤为重要。本文主要针对餐厨垃圾厌氧消化工艺技术研究探讨，并形成以下结论：1）厌氧罐进水COD质量浓度约130 000 mg/L，含固废率控制在5%～8%。经28天左右中温水力停留时间发酵后，出水COD浓度可降至1 800 mg/L，厌氧生物降解率可达到85%以上，吨有机浆液约产60 m3沼气，厌氧消化运行稳定，产气状况佳。2）餐厨垃圾处理采用厌氧消化工艺是可行的，并且该工艺在未来的工程化应用案例会比较普遍。