龙岩市餐厨垃圾资源化利用工艺技术研究

陈惠燕

（龙岩市环境卫生管理处，福建龙岩364000）

龙岩市餐厨垃圾资源化利用工艺技术研究

陈惠燕

（龙岩市环境卫生管理处，福建龙岩364000）

介绍了龙岩市餐厨垃圾处理现状，提出了餐厨垃圾资源化利用设施建设的紧迫性，分析了龙岩市餐厨垃圾产量与组分，通过比选，确定了以厌氧产沼气为目标的工艺技术路线。

餐厨垃圾；资源化利用；龙岩市

据调查，龙岩市目前餐厨垃圾产量在60 t/d以上。由于龙岩市生活垃圾分类收集起步较晚，餐厨垃圾收集运输处理体系存在三大问题，一是餐厨垃圾收集体系不完善，大量餐厨垃圾不经处理直接进入环境，对环境造成了严重影响，也是引起各种疾病和传染病的根源；二是餐厨垃圾混入生活垃圾进入生活垃圾终端处理设施，对设施正常运行和管理带来较大的影响；三是餐厨垃圾管理体系不明确，餐厨垃圾进入与人类食物链相连的畜禽养殖业和小作坊加工业，“泔水猪”和“地沟油”对人民身体健康带来严重的安全隐患。建设单独的餐厨垃圾收运系统和龙岩市餐厨垃圾资源化处理工程势在必行[1]。

1 龙岩市餐厨垃圾产量与组分

1.1 产生量预测

根据国内外垃圾产生量分析计算方法，结合龙岩市餐厨垃圾产生的特点，龙岩市餐厨垃圾产量采用人均产生量指标估算法和餐厅单位营业额产生量指标估算法两种预测方法。

1.1.1 人均产生量指标估算法

餐厨垃圾主要产生于公共就餐场所，人均产生量差异性较大。根据龙岩市餐厨垃圾产生单位性质、经济发展水平、生活水平、饮食习惯、消费习惯等综合因素，参考国内大中型城市人均餐厨垃圾产量数据，确定龙岩市平均每人每天在餐馆就餐0.35次，餐厨垃圾0.35 kg/（人·次），平均每万人每天产生产出垃圾约1.23 t（表1）。

表1 龙岩市城区餐厨垃圾产量估算表（方法一）

1.1.2 餐厅单位营业额产生量指标估算法

通过对城区餐饮业较为集中的新罗区选取20多家较有代表性的餐馆进行调查，结果显示，不同类别就餐单位100元营业额餐厨垃圾加权平均产量为2.07 kg/100元。根据龙岩城区餐饮业营业额统计资料，2012年城区营业额达到12.5亿元。据此估算龙岩市城区餐厨垃圾产量结果汇总见表2。

表2 龙岩市城区餐饮业餐厨垃圾产量计算表（方法二）

根据方法一和方法二的估算结果，龙岩市近期餐厨垃圾产生总量估计值分别为61.3 t/d和70.89 t/d。通过不同方法测算的两个数据比较接近，因此规模预测是准确可信的，近期可建设龙岩市餐厨垃圾处理项目，建设规模取75 t/d，远期进行扩建至150 t/d。

1.2 餐厨垃圾成分

餐厨垃圾以淀粉、食物纤维类、动物脂肪类、植物油等有机物质为主要成分。具有水分、油脂、盐分含量高，易发酵、易变霉、易发臭等特点[1，2]。根据调查研究和相关实验数据，龙岩市餐厨垃圾成分构成见表3。

表3 餐厨垃圾成分构成表%

表4 餐厨垃圾化学性质表

2 餐厨垃圾处理工艺选择

国内餐厨垃圾处理技术路线有以下两类（表5）。

2.1 以饲料化、肥料化为处理目标的技术路线

从餐厨垃圾到饲料这条线是最短的，能量、资源损失也最小，所以餐厨垃圾制饲料是资源化程度最高路径。餐厨垃圾制肥/制饲料工艺路线是通过添加微生物菌种，高温处理后出料，产品为有机肥或有机饲料。

2.2 以厌氧产沼气用于能源循环为处理目标技术路线

本技术路线是将餐厨垃圾进行厌氧发酵，产生的沼气用于能源的循环利用：沼气用于燃料，为系统正常运行提供热源；沼气提纯作为车载天然气；沼气用于热电联产供给系统用电、用热或输送至厂外用户等。

餐厨垃圾制饲料可能存在潜在、不确定性的传播疾病风险，国家农业部暂不发放餐厨垃圾制饲料许可证；餐厨垃圾制肥料也存在肥料中盐分高，会破坏土壤生态环境，有机肥料用量销路不畅的问题[2]。

目前国内正在运行、在建或拟建餐厨垃圾处理设施采用厌氧产沼气路线约占85%以上。从资源利用方面，沼气作为生物质能源用于生产和生活中，减少外在能源的消耗，符合国家循环经济产业政策。从处理废弃物方面，厌氧是餐厨垃圾“减量化、无害化、资源化”有效的方式之一。从技术应用方面，厌氧技术用于餐厨垃圾处理在国内外早已成熟，根据目前技术发展方向，我国餐厨垃圾厌氧处理技术会逐渐成为一种趋势[2]。龙岩市餐厨垃圾处理工艺选用以厌氧产沼气用于能源循环为处理目标技术路线。

表5 餐厨垃圾处理工艺比选

3 餐厨垃圾预处理工艺

餐厨垃圾预处理工艺是餐厨垃圾处理最重要的一环，对物料的预处理水平决定了后续处理过程的效率，主要包括：进料、输送（含沥水）、分选、破碎及油水分离等，工艺流程见图1。

图1 前处理单元工艺流程图

餐厨垃圾卸料进入接收斗，经设置在接收斗底部水平螺旋输送机输送至倾斜螺旋输送机，输送螺旋同时将油水沥出排入油水处理系统。其他物料排入分选设备，将金属等杂物分拣出，然后进入破碎机进行制浆。液相出料经固液分离后进入油分离提纯系统，分离的油脂提纯后作为工业原料，液相进入出料缓冲罐。

4 餐厨垃圾厌氧工艺比选

餐厨垃圾经预处理后进入厌氧发酵工艺段，龙岩市餐厨垃圾存在三高（水分高、含盐高、油脂高）的特点，选择合适的厌氧处理工艺对于餐厨垃圾的处理非常重要。按照厌氧发酵罐（反应器）的操作条件如进料的含固率、运行温度等，餐厨垃圾厌氧消化处理技术可分为以下4类[3]。

（1）按照固体含量可分为：湿式、干式。

（2）按照温度可分为：中温、高温。

（3）按照阶段数可分为：单相、两相。

（4）按照进料方式可分为：序批式、连续式。

4.1 湿式厌氧消化和干式厌氧消化的比较

湿式厌氧消化和干式厌氧消化的比较详见表6。

干式厌氧消化处理技术目前尚不是特别成熟，容易造成很多问题，如氨毒性问题，导致产气不畅的问题，因此，龙岩市餐厨垃圾处理厌氧系统采用湿式消化工艺。

4.2 中温厌氧消化和高温厌氧消化的比较

根据厌氧菌的生活形态，厌氧消化有两种适宜温度:中温（35～40℃）和高温（55～60℃）。中温厌氧消化和高温厌氧消化的比较详见表7。

表6 湿式和干式厌氧消化的比较

表7 中温和高温厌氧消化的比较

中温厌氧消化运行相对稳定，抗冲击负荷更强，能耗低。从无害化的角度来看，高温厌氧发酵提高其厌氧消化降解速率，能加速底物溶解和水解，将固态大分子有机物转化为易于生化降解的溶解态小分子物质，溶解比率提高，另外在高温条件下能缩短废物在反应器中的停留时间。

针对龙岩市餐厨垃圾成分的复杂性和产量的波动性，中温厌氧发酵对进料的要求更低，消化运行相对稳定。高温厌氧发酵的产气效率虽然较高，但能耗大，系统的稳定性相对更差，而且厌氧发酵最终的产气量相差并不大。因此，龙岩市餐厨垃圾处理采用中温厌氧消化工艺。

4.3 单相和两相厌氧消化的比较

在厌氧反应中有水解酸化和甲烷发酵阶段的两大类作用的细菌，而水解酸化菌和产甲烷菌对环境条件有着不同的要求。根据厌氧消化过程中产酸相和产甲烷菌的形态特性的研究发现，产酸菌种类繁多，生长快，对环境条件变化不太敏感，而产甲烷菌刚好相反，其专一性强，对环境条件要求苛刻，繁殖缓慢，这也是人们把一个厌氧消化过程分为产酸相和产甲烷相的理论依据。

表8 产酸菌与产甲烷菌的特性对比

传统的厌氧消化工艺把产酸菌和产甲烷菌这两大类菌群置于一个反应器内，即单相厌氧消化工艺，不利于充分发挥各自的优势。改进的两相厌氧消化工艺是把水解酸化和甲烷发酵两个阶段尽量分离在两个串联的反应器中，也可称为是两步单相。单相厌氧消化和两相厌氧消化的比较见表9。

表9 单相和两相厌氧消化的比较表

对于餐厨垃圾来说，所含油脂和纤维素都比较高。为追求最大的产气量，工程必须解决油脂和纤维素的水解限速问题。根据实际餐厨工程运行情况和实验研究，这些物质最少要有5天左右的水解期。实验中认为经过人为控制5天的水解酸化期后，后面的厌氧发酵阶段的产气比较稳定，且产气量将比单相工艺提高20%左右[5]。根据国外已有生活垃圾或餐厨垃圾厌氧处理工程采用两相厌氧工艺，通过实践运行后发现，该处理工艺易于灵活控制，对进料的缓冲能力强，产气稳定。龙岩市餐厨垃圾处理采用两相厌氧消化工艺。

4.4 序批式和连续式的比较

序批式：将垃圾分批次地投入到反应器中，接种后密闭，直到垃圾降解完全再投入另一批新鲜垃圾。

连续式：将新鲜垃圾和降解完全的垃圾分别连续地投入和排出反应器。

序批式反应系统由于产气效率通常比较低，而且序批式系统通常比连续系统占地面积大。龙岩市餐厨垃圾处理采用连续式厌氧消化系统。

综上所述，龙岩市餐厨垃圾厌氧处理系统采用两相中温湿式连续厌氧发酵处理工艺。

5 污水处理工艺

5.1 处理规模

近期的餐厨垃圾经预处理和厌氧发酵后，沼液产量加生活污水和地面冲洗废水约为100 t/d。

5.2 进出水水质

根据餐厨垃圾处理工程建设运营过程中沼液特性分析，发酵后沼液的水质参数见表10，污水处理达到《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）一级标准排放自然水体。

表10 进出水水质参数m g/L

5.3 处理工艺

结合餐厨垃圾污水处理工程经验及龙岩市的实际情况，考虑技术经济、管理、自动化水平及处理效果等因素，选择技术成熟的“厌氧反应器+膜生物反应器+纳滤”处理工艺路线，见图2。

图2 污水处理工艺流程

6 结论

为改善龙岩市环境卫生现状，提高垃圾分类水平，从根本上打击“地沟油”和“泔水猪”，彻底改变餐厨垃圾收运管理无序的状态，龙岩市致力于建设高标准的规范化餐厨垃圾资源化处理设施，该项目是一项关系到龙岩市人民食品卫生安全的民心工程。

根据龙岩市实际情况，结合国内外餐厨垃圾处理先进技术经验，采用先进的处理工艺，以餐厨垃圾预处理为重点，采用两相中温湿式连续厌氧发酵工艺，沼液经“厌氧反应器+膜生物反应器+纳滤”联合处理后，达标排放，沼气资源可进行资源化利用。

为保证项目顺利开展，需注意以下问题。

（1）为配合餐厨垃圾处理设施建成后正常运转，需建立龙岩市专门的餐厨垃圾的收运体系，提高餐厨垃圾分类收集水平，保证收集物料的品质；

（2）政府相关部门需出台相应的餐厨垃圾管理法律法规，依法严厉打击非法的餐厨垃圾小作坊加工，加大地沟油打击力度。

[1]袁玉玉，曹先艳，牛冬杰，等.餐厨垃圾特性及处理技术[J].环境卫生工程，2006，14(6):46-49.

[2]王向会，李广魏，孟虹，等.国内外餐厨垃圾处理状况概述[J].环境卫生工程，2005，13(2):41-43.

[3] 潘凤开.餐厨垃圾厌氧消化工艺的研究与应用[J].广东化工，2013，40(4):168-169.

[4]曹先艳，赵由才.酸化餐厨垃圾厌氧消化产氢研究[J].环境污染与防治，2011，33(7):43-46.

[5] 牛冬杰，赵亚萱，刘常青，等.餐厨垃圾厌氧产氢综述[J].环境污染与防治，2007，29(5):371-375.

Study on technology of utilization of kitchen waste resources in Longyan

CHEN Huiyan
（Longyan Environmental Sanitation Administration Department,Longyan 364000,China）

The current situation of restaurant kitchen garbage disposal in Longyan w as introduced,Urgency of the kitchen garbage recycling facilities construction w as raised.The technological route to an anaerobic biogas production for target w as established through the analysis of the yields and com ponents of kitchen w aste in Longyan and the process designing.

kitchen w aste;utilization;Longyan

X799.3

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：1674-0912（2014）09-0031-05

2014-06-04）

陈惠燕（1976-），女，福建龙岩人，本科，工程师，专业方向：固体废弃物处理和监管。