卢艳娟 张文静

摘 要：“垃圾围城”已成为影响当前城市发展的路障，餐厨垃圾处理亦被公认为是当前垃圾处理处置的重点环节。随着人口的增加、餐饮业的持续快速发展，餐厨垃圾产生量也将逐年增长，增速预计将在10%以上。餐厨垃圾若处理不善则会对水体、大气产生污染，若餐厨废油回流餐桌，则会对居民身体健康造成损害。对餐厨垃圾进行处理已成燃眉之急。

关键词：餐厨垃圾;厌氧消化难点

一、厌氧消化已成为我国餐厨垃圾资源化利用主流技术路线

餐厨垃圾处理主要有四种工艺路线：生产饲料、好氧堆肥、厌氧消化、制造生物柴油。据相关统计，在国家首批的33个试点城市中，拟使用厌氧消化作为技术路线的项目占总数的2/3以上。在已建成项目中，虽然其他工艺亦得到一定的使用，但厌氧消化仍是主流工艺。餐厨垃圾有机物含量高，厌氧消化可产生大量沼气，沼气经净化可并入燃气管道，也可制成车用燃气，亦可燃烧发电，且所发电可享受上网电价补贴。厌氧消化工艺产品销路好，且处理成本不高，现在及将来都是餐厨垃圾处理的主流技术。

按照消化对象的固体含量，厌氧消化又可分为湿式厌氧消化和干式厌氧消化。由于干法消化的原料输送和搅拌困难、造价高，目前国内外餐厨垃圾厌氧消化处理多采用湿法工艺，该工艺技术成熟度高，实际运行案例较多，是经受了市场和实际工程检验的工艺技术。

二、餐厨垃圾的特点

餐厨垃圾主要来源于餐饮服务业、家庭和企事业单位食堂等产生的食物加工下脚料（厨余）和食用残余 （泔脚）。根据其物理及化学性质，具有如下特点：

1）含固率较高，可达15%～ 20%;

2）有机物含量高，主要为蛋白质、纤维素、淀粉、脂肪等;

3）油脂含量较高，垃圾呈粘稠状;

4）杂质含量高，如废餐具、塑料、包装物等多种其他垃圾，分选困难;

5）易腐烂、变质、发臭、滋生蚊蝇。

三、餐厨垃圾厌氧消化基本工艺及难点分析

餐厨垃圾的厌氧消化一般包括破碎制浆、杂质分选等前处理过程、厌氧消化、沼渣沼液处理、气体贮存、净化及利用等环节。根据实际情况，可增设油脂分离系统以提高厌氧处理厂的经济效益。结合我国餐厨垃圾处理利用的要求，厌氧处理厂的基本处理流程见图1：

1）餐厨垃圾含固率高，传统厌氧消化技术需要对物料进行大量稀释后再处理，导致消化后后沼液产量较高，增加污水处理厂的运行负荷;

2）餐厨垃圾杂质含量及含油量较高，呈粘稠状，这就提高了轻、重物质杂质分选的难度。传统的杂质分离工艺对这种特殊性状垃圾的分选效果不好，油脂、轻物质杂质进消化罐后在液体表明形成浮渣，严重影响消化罐溢流出料和沼气的释放。重物质杂质进到消化罐内会形成沉淀并对设备造成磨损。国内餐厨垃圾厌氧消化多为集中处理模式，厌氧消化罐规模比较大，这就促使液面结渣及罐底沉砂更难以清除，严重者将导致消化罐的清罐。

3）厌氧消化是水解酸化菌和产甲烷菌活性达到平衡状态的反应过程。餐厨有机质含量高，易腐烂、变质。若消化罐中的有机质快速酸化形成大量有机酸，而反应速度较慢的产甲烷菌还来不及消化，便会导致系统pH值降低，从而抑制产甲烷菌的活性，最终导致消化罐的酸化及清罐;

4）厌氧消化产生的沼气中硫化氢含量较高，一般在2000～3000ppm的范围，对管路及设备腐蚀性强，在利用前需要对沼气进行脱硫预处理至满足使用要求。传统脱硫方法成本较高。

四、解决方案探讨

本文对国内外餐厨垃圾进行充分调研，引进欧洲专业针对餐厨垃圾处理工艺技术及专有设备，并结合我国餐厨垃圾特性进行优化设计，探寻中国餐厨垃圾厌氧消化难点的解决方案。

1.全系统高含固率运行

传统厌氧消化预处理技术对类似于餐厨垃圾的粘稠状垃圾处理效果有限。若要提高处理效果就必须使用大量清水或采用沼液回流的方式对物料进行稀释，以降低物料的粘度。而过高的消化液回流比会引发甲烷化过程与酸化过程的失衡，引起氨氮和揮发性脂肪酸的积累问题，从而破坏系统的稳定性。

高含固率（16%以下）运行的优点体现在：

1）可显著降低回流水或清水的使用量，减少有害物质的累积，提高系统的稳定性;

2）减少液体输送量，节省能耗，降低处理系统投资与运行成本;

3）减少沼液产量，降低污水处理系统的投资与运行成本。

2.专业的预处理系统

餐厨垃圾厌氧消化的关键在预处理。而预处理的关键在于破碎制浆、杂质分离等环节。制浆及杂质分选的效果直接影响后续厌氧消化的产气效果。破碎制浆分选系统可采用锤式破碎的原理将餐厨垃圾破碎成粒径在10 mm以下的浆液，同时将餐厨垃圾中的塑料等轻物质及不易破碎的重物质杂质分选出来，轻物质去除率不低于90 %，分离物应含水率低且有机物损失小。此外破碎制浆分选设备的入口处还应设置加水系统，必要时可以调整浆液浓度。破碎制浆、调浆、分选一体化设备结构紧凑、制浆及杂质分选效果好，同时还易于管理控制，节能环保。

除砂系统应采用专业针对餐厨垃圾设计的水力旋流器代替传统的除砂方式。旋流器产生的离心力可以有效去除有机浆液中的贝壳、玻璃、瓷片、砂石等重物质杂质。通过往复循环除砂及洗砂设计，保证重物质去除率不低于80 %且有机质损失小。

2.专业的厌氧消化系统

本文考虑到餐厨垃圾成分的特殊性以及目前国内餐厨垃圾处理尚处于起步阶段，运营商经验不足，需提高处理系统的稳定性和可靠性。专业的餐厨垃圾厌氧消化系统应采用两相厌氧消化工艺，将厌氧消化的水解产酸过程在单独的水解罐内完成，避免对主消化罐的酸化影响，提高系统的稳定性。

主消化罐通过立轴式中央搅拌器的特殊设计，可破除表面浮渣，并使破除的浮渣进入搅拌流场，避免浮渣的形成。同时通过出料口位置和罐底结构的特殊设计达到主动除砂的目的，保证消化罐正常运行10年无需清罐处理。

3.多功能罐优化方案

多功能罐设于厌氧消化系统之后，为膜顶结构的消化罐体。该反应器集消化后产物储存、再消化、沼气储存、沼气脱硫于一身。可提高系统10～15%的产气效率，节省单独建设储气柜和沼气脱硫设备的面积，减少沼渣的产量，输出沼气硫化氢含量在300ppm以内，极大降低沼气脱硫设备的投资和成本。是现代厌氧消化系统的良好补充和优化。

五、结语

餐厨垃圾的厌氧资源化利用在我国还是一个新的课题。尽管相关的理论研究已经进行了，但实际的工程应用还处在起步阶段。如何进一步优化我国的餐厨垃圾厌氧处理工艺和技术，仍需要不断的研究与实践。本公司愿与同行们共同探讨研究，并在项目实践中不断累积经验，以提升我国餐厨垃圾厌氧处理的工艺技术水平。

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