周 峰

（深高蓝德环保科技集团股份有限公司，江苏 泰州 225300）

随着垃圾分类的全面推广，餐厨垃圾作为分类后的主要有机垃圾，亟待合理处理。目前，餐厨垃圾集中处理工艺主要有好氧堆肥、厌氧发酵、饲料化和填埋等。厌氧消化工艺具有垃圾减量化、无害化、资源化等特点，是目前大多数城市的首选工艺。

预处理工艺是影响餐厨垃圾厌氧消化工艺运行效果的重要因素，国内外各大设备供货商提供的预处理工艺大方向基本趋同，主流路线基本围绕分选、制浆、除油三步进行，其不同之处主要在于各设备工作原理。制浆是餐厨垃圾预处理必不可少的工艺段，但是在制浆过程中，要对餐厨垃圾中的贝壳、碎瓷片、玻璃瓶和骨头等进行破碎，破碎后的细碎硬质物质会成为厌氧消化过程的重要影响因素。故在设计餐厨垃圾处理工程前，有必要详细分析餐厨垃圾处理过程的砂粒成因及其对系统运行的影响，并结合拟定主体工艺路线选择合理的除砂工艺。

1 工程概况

本项目总占地面积约为33 000 m，项目建设规模为100 t/d 餐厨垃圾+8 t/d 废弃油脂。项目的服务范围主要包括中心城区产生的餐厨垃圾和地沟油。

2 工艺设计

本项目以物理+生物组合技术为核心，主体工艺采用“预处理+厌氧发酵”。厌氧发酵产生的沼气进入净化系统，经过脱硫，一部分用于锅炉加热，一部分用于发电，沼液排入废水处理系统，沼渣外运至生活垃圾焚烧发电厂处理。整个餐厨垃圾处理工艺包括7 个子工艺系统：餐厨预处理系统、厌氧发酵系统、沼渣脱水系统、沼气净化利用系统、油脂处理系统、污水处理系统和除臭系统。工艺流程如图1所示。

图1 餐厨垃圾处理工艺流程

3 餐厨垃圾处理中砂粒的来源及其影响分析

在餐厨垃圾处理中，砂粒主要来自餐厨垃圾中的沙石、贝壳、碎瓷片、玻璃瓶和骨头等。砂类物质作为非有机物，不仅不能进行厌氧资源化利用，而且对整个系统的运行有较大影响。

一是砂粒比重较大，在餐厨浆料输送过程中容易沉淀，造成管道堵塞且难以清理，如图2所示。二是砂粒对输送设备的磨损影响很大，特别是高速旋转的离心式输送设备，餐厨浆料输送离心泵叶轮如图3所示，可见磨损较严重。三是高含砂量造成后端处理设备磨损严重，特别是提油设备。提油设备一般采用高效的离心分离原理，离心机的工作转速一般控制在2 500 r/min 以上，在高转速下，砂粒对设备的磨损更加明显，这将严重降低设备使用寿命。三相提油离心机推料螺旋磨损情况如图4所示，可见磨损很严重。四是高含砂量的餐厨浆料在输送过程中势必会对管道产生严重的磨损，特别是受力较大的弯头处。五是砂粒跟随餐厨浆料进入厌氧系统后，会沉淀在厌氧罐内，减少有效反应容积，同时会磨损厌氧罐内设备，降低其使用寿命。

图2 砂粒堵塞管道现场照片

图3 离心泵叶轮磨损照片

图4 三相提油离心机推料螺旋磨损情况

4 餐厨垃圾处理项目的除砂工艺设计

经过综合分析，本项目采用多级除砂工艺，主要在预处理及厌氧工艺段各设置一套除砂工艺。

4.1 预处理工艺段除砂

预处理工艺段的除砂点设置在餐厨垃圾破碎制浆后，破碎后的砂粒更易从餐厨浆料中分离出来。这种除砂点设置相对于破碎前除砂，可以得到干净的砂粒，降低了砂粒携带的有机物含量，排出的砂不易腐败而散发异味。

本工艺段除砂主要采用旋流除砂原理，同时辅助重力除砂。为强化除砂效果，采取辅助措施。试验表明，餐厨垃圾的黏度在2.25～5.50 Pa·s 波动，可见黏度是餐厨浆料除砂的重要影响因素。本项目采用的除砂设备具有加热功能，通过提高温度来降低物料黏度，有利于砂粒从有机物中分离出来，并将预处理车间的低浓度餐厨滤液和部分冲洗废水回流至除砂装置，通过稀释作用降低餐厨垃圾浓度，提高除砂效果。

4.2 厌氧工艺段除砂

餐厨浆料经过厌氧处理后，大部分有机物受到厌氧微生物的作用，经过水解、酸化、产甲烷等阶段，物料黏度大大降低，采用旋流除砂工艺可有效去除物料中的砂粒。

本项目在厌氧循环管道中增加旋流除砂装置，并配有机械排砂系统，具有高效除砂及卫生出砂功能。该除砂装置主要利用离心沉降和密度差的原理，首先，厌氧沼液经过循环泵，然后在一定的压力下从除砂装置进水口以切向进入除砂装置，产生强烈的旋转运动，由于砂和沼液密度不同，在离心力、向心力、浮力和流体曳力的共同作用下，密度低的水上升，由出水口排出进入厌氧罐，密度大的砂粒由除砂设备底部的除砂口排出进入机械排砂系统，最终分离出的砂粒通过机械排砂排出系统。

4.3 被动除砂措施

考虑到除砂设施不能完全去除物料中的砂粒，为保证工艺稳定运行及维护便捷，本项目采取了被动除砂措施：在砂粒容易沉积的弯头处设置排砂口，方便清砂；与泵厂家合作，根据预处理和厌氧区不同含固率、黏度，开发出耐堵塞耐磨损的专用物料泵；根据需要在重要点设置高压水冲设施；考虑到含砂率高造成三项提油工段高转速的离心机磨损严重，本项目的离心机在重点部位采用高耐磨材料，并且采用易拆卸形式，方便更换磨损配件。

5 结论

餐厨浆料需要进行厌氧发酵处理，为保证工艺稳定运行，必须增加除砂措施。建议在预处理和厌氧阶段分别增加除砂措施，以达到最佳效果。除砂设计需要考虑影响除砂效果的因素，如温度、黏度等。要优先采用卫生出砂装置，避免影响周围环境。