罗振文

(华威中学，华威 cv 34 6pp)

1 引言

随着我国经济的快速发展，城市生活垃圾中以餐厨垃圾为主的易腐性有机物含量不断增加，从而造成环境污染日益严重，这成为可持续发展的隐患之一，引起了全社会的关注。2010年，国务院办公厅出台了《关于加强地沟油整治和餐厨废弃物管理的意见》，要求大力推进餐厨垃圾资源化利用和无害化处理，探索适宜的餐厨垃圾资源化利用和无害化处理技术工艺路线及管理模式，提高餐厨垃圾资源化利用和无害化处理水平。

随着南昌市流动人口不断增加，餐饮业日趋发达，餐厨垃圾的产量越来越大。一些不法分子在利益驱使下，将潲水油、地沟油等进行初提炼后又回流到餐饮业，不仅造成严重的环境污染，而且严重威胁市民的身体健康。因此，提高餐厨垃圾处理技术，实现餐厨垃圾资源化利用和无害化处理已刻不容缓[1]。

南昌市是江西省首个，也是全国第一批开展餐厨废弃物资源化利用和无害化处理的33个试点城市之一。在城市化水平和人口总量快速提高和2018年以来“非洲猪瘟”爆发的共同影响下，南昌市餐厨垃圾的产生量已远远超过已建餐厨处理厂的处理能力，目前大部分餐厨垃圾未被及时进行有效的收运和处理。因此，需进一步加强餐厨垃圾的收运管理，并配套终端处理设置设施。本文以南昌固废处理循环经济产业园餐厨垃圾处理工程为例，介绍餐厨垃圾资源化处理技术，并对其经济效益进行分析。

2 餐厨垃圾的构成及危害

(1)定义。餐厨垃圾，是指除居民日常生活以外的食品加工、饮食服务、单位供餐等活动中产生的厨余垃圾和废弃食用油脂[2]。其中，厨余垃圾是指食物残余和食品加工废料，废弃食用油脂是指不可再食用的动植物油脂和各类油水混合物[3]。

(2)组成及特点。餐厨垃圾含有蛋壳、湿瓜果皮、菜根菜叶、米面油、废弃的动物组织以及剩饭菜等。餐厨垃圾化学组成复杂，既包括水、无机盐、淀粉、脂肪、蛋白质、纤维素等，也含有少量营养元素如氮、磷、钾、钙等。餐厨垃圾的特点主要是含水率高、无机盐含量高、油脂含量较高[3]。

(3)主要危害。餐厨垃圾的危害主要有侵占土地、污染环境、传播疾病、危害人畜健康等。

因此，科学合理地解决餐厨垃圾问题，实现餐厨垃圾无害化、减量化和资源化意义重大。现阶段各种技术不太成熟的情况下，主要是在保证餐厨垃圾无害化的基础上，最大限度实现其减量化和资源化，实现环境效益、社会效益和经济效益的最大化和最优化[1]。

3 目前餐厨垃圾主要处理技术简介

传统餐厨垃圾处理工艺有填埋、焚烧、堆肥、饲料化、厌氧消化和酶解技术等[4]。各项技术的优劣对比见表1。

表1 餐厨垃圾处理工艺优劣对比

(1)填埋。填埋法是利用各种微生物将垃圾降解消化的处理方法，一般采用填坑和自然填沟等方式[5]。

(2)焚烧。焚烧技术是指在焚烧炉内经过高温焚烧，将餐厨垃圾中的有机物彻底氧化分解，从而达到无害化、减量化的目的[5]。

(3)堆肥。堆肥法是在人工控制的条件下，利用微生物对餐厨垃圾进行稳定化的处理过程。我国餐厨垃圾有机质含量高，C/N比较低，氮磷钾等元素含量较高，营养丰富，适合作为堆肥原料进行处理[6]。

(4)饲料化。餐厨垃圾富含营养物质和微量元素，符合其作为饲料原料的基本要求。利用餐厨垃圾中含有大量有机物的特性，通过高温烘干、消毒灭菌和微生物发酵等工艺将其生产成为具有利用价值的饲料或饲料添加物[7]。

(5)厌氧消化。厌氧消化是利用微生物的酶菌将有机物降解产生沼气，并在无氧环境下进行消化代谢。根据消化物料含固率的不同，分为湿式厌氧消化和干式厌氧消化[6]。

(6)酶解技术(消灭型)。酶解技术是在餐厨垃圾处理系统内配置有经培养驯化的复合微生物菌种，利用复合微生物的代谢活动，快速降解餐厨垃圾，是一种高效快速的减量化技术[8]。餐厨垃圾进入设备后，在特定温湿度环境下，通过复合微生物菌群协同作用，各菌种分别针对淀粉、脂肪、纤维素、蛋白质进行快速降解，最终生成水和二氧化碳[9]。该工艺在世界各国有广泛应用，能够极大地解决餐厨垃圾存放和清运的问题，避免餐厨垃圾清运时产生的二次污染和环境卫生问题、避免蚊蝇滋生。该技术能快速实现餐厨垃圾源头减量，适用于机场、高速服务区、景区、医院、学校等场所。

4 餐厨垃圾资源化处理技术

4.1 案例简介

南昌固废处理循环经济产业园餐厨垃圾处理项目位于南昌市西北部南昌经济技术开发区蛟桥镇双岭村麦园循环经济产业园内，距南昌大桥西桥头约15 km，距新建区约7.0 km。其设计规模为：餐厨垃圾200 t/d、厨余垃圾100 t/d、地沟油30 t/d。

4.2 主体工艺流程简介

该项目主要工艺流程包括餐厨垃圾预处理、厨余垃圾预处理、湿式厌氧净化及沼气利用处理等过程。

(1)餐厨垃圾预处理

餐厨垃圾预处理系统包括接收输送单元、分选制浆单元、除砂除轻飘物单元、油水分离单元。预处理分选杂质由车辆运至焚烧厂，毛油作为产品定期外运，预处理后的液相浆料进入本厂湿式厌氧系统。预处理工艺流程见图1。

图1 餐厨垃圾预处理工艺流程图

餐厨垃圾经运输车辆运至厂内，经地磅称重并记录，建立台账。称重后的物料由车辆运至综合预处理车间卸料大厅后，运输车辆将餐厨垃圾卸料螺旋接收料斗中，餐厨垃圾中的游离水进入沥水坑，固相物料通过无轴螺旋输送机送至大物质分拣机，大物质分拣机将物料中60 mm以上杂物筛除外运处置，余下物料输送至精分制浆机，将物料破碎分选，将物料中粒径大小在20 mm以上的杂物分离出系统，如瓶盖、筷子小粒径杂物及塑料、纸张等轻质杂物，杂物外运处置。20 mm以下的物料制成8 mm以下浆料，之后泵送入除砂除轻飘物质系统。

除砂除轻飘物系统将物料中的重物质如贝壳、玻璃、瓷片、砂石等及细碎纤维等去除，除砂除轻飘物后的浆液进入中间储池后泵送入油水分离系统。

除砂后的浆液泵送至提油系统，先将物料加热，之后进三相离心机进行三相分离，分离出的粗油脂暂存在室外毛油储罐，定期外运，三相离心机分离出的水相和渣相泵送入湿式厌氧发酵系统。

(2)厨余垃圾预处理

厨余垃圾预处理系统工艺流程如图2所示。厨余垃圾预处理系统主要包括4个处理单元：接料粗破单元、破碎分离单元、挤压脱水单元、出渣单元。该项目厨余垃圾预处理采用“料斗→粗破碎机→滚筒筛→磁选机→生物质破碎分离机→螺旋挤压机→除砂除杂机”的预处理工艺。

图2 厨余垃圾预处理工艺流程图

厨余垃圾预处理车间设计了1条处理线。厨余垃圾经称重计量后进入卸料间卸料，经破碎机将垃圾中的大块物料破碎，减少对后续预处理设备的冲击，破碎至200 mm以下，然后经滚筒筛筛分，筛网孔径为100 mm，筛下物经磁选分选出铁质金属杂物后，经细破碎、挤压脱水、除砂除杂后进入厌氧系统的均质罐。大于100 mm的滚筒筛筛上物及挤压脱水固渣外运焚烧处置，砂石填埋处置。

(3)湿式厌氧系统工艺处理

厌氧消化工艺是在断绝与空气接触的条件下，依赖兼性厌氧菌和专性厌氧菌的生物化学作用，对有机物进行生物降解的过程。厨余垃圾厌氧消化分为三个阶段：水解与酸化、生成乙酸与脱氢、生成甲烷。在适宜的温度和 pH 条件下，由兼性细菌产生的水解酶类，将大分子物质或不溶性物质分解为低分子可溶性有机物，水解形成的可溶性小分子有机物被产酸细菌作为碳源和能源，最终产生短链的挥发酸(如乙酸)，水解产生的有机酸在厌氧甲烷菌的作用下继续降解最终产生沼气。具体工艺流程见图3。

图3 湿式厌氧工艺流程图

(4)沼气净化工艺处理

该工程采用“双膜干式储气柜+沼气湿法脱硫+干法脱硫+过滤增压+应急火炬系统”，其工艺流程为：厌氧发酵所产生的沼气进入沼气储存单元进行储存，再经脱硫、脱水、精脱硫处理后通过过滤增压系统为后续沼气发电机组输送合格的净化沼气。应急情况下通过封闭式火炬燃烧排放。其工艺流程见图4。

图4 沼气净化系统工艺流程图

5 经济效益分析

通过先进的处理设施、完备的处理工艺、规范的管理手段，该工程实现了餐厨垃圾资源化、减量化、无害化的处理目标，达到了经济效益、环境效益、社会效益的多方受益，特别是经济效益方面表现突出。例如，通过技术手段，将餐厨垃圾中的废弃食用油脂制成工业级混合油，以杜绝或减少其回流餐桌的可能，按照现有规模全年可节省财政支出1600余万元。对餐厨垃圾进行厌氧发酵产生的沼气进行利用，预计全年可节约燃油和耗电2000余万元。同时，在污水处理方面，通过使用国内领先的脱氨设施提取出的碳酸氢铵，是一种用途广泛的化工产品，全年可产生数十万元的附加值，且经过处理后的污水可达到外排市政管网标准。

6 结论

通过对比以上工艺的优缺点，结合南昌案例，可以得出如下结论，供决策者参考选择。

(1)餐厨垃圾机质含量高的特性导致了其不宜填埋，易造成二次污染、资源浪费。另一方面，由于其含水率高，也不宜焚烧处理，如需焚烧，则需增加预处理以降低含水量，进而导致处理成本增加。

(2)饲料化技术具有很好的资源化效益，但存在同源性污染及传播疾病的风险，应审慎选择。该技术适用于来源稳定、安全、单一的餐厨垃圾。而堆肥工艺虽然资源化程度高，但需要解决堆肥产品品质差、土壤盐渍化问题，综合环境效益差。该技术适用于不含盐分或脱盐后的厨余垃圾，但脱盐成本较高。

(3)厌氧发酵经济效益好，但存在发酵时间长、工艺复杂、限制因素多、沼渣处理不当易造成二次污染的问题。酶解技术的减量化程度高、无害化彻底、布局灵活、占地面积小、无二次污染，适用于就地分散处理，综合环境效益明显，是今后餐厨垃圾处理的主要方式。

(4)本案例工程能够为居民创造优美、舒适、清洁的城市环境，有益于市民身心健康，降低致病率，提高劳动生产率。同时，还能够大大减轻餐厨、厨余垃圾不规范处置导致的环境污染，并产生非常可观的经济效益。

致谢：感谢江西财经大学张天元、江西洪源环境发展有限公司对本工作的大力支持！