杭州天子岭厨余垃圾处理工程实例分析

安晓霞，金文涛

(杭州市环境集团有限公司，浙江 杭州 310022)

1 引言

随着我国城镇化进程加快，城市生活垃圾处理工作面临严峻挑战[1]。2018年，杭州天子岭垃圾填埋场填埋生活垃圾165.88万t，日均处理4545 t。杭州市为推动垃圾“三化四分”工作，在天子岭上建成了全国首个规模化厨余垃圾生化产沼处置项目[2]，2018年该项目有效处置厨余垃圾6.94万t，年产沼气561.49万m3。杭州天子岭厨余垃圾处理项目采用“预处理+干式厌氧消化+沼气净化+沼渣脱水”工艺路线，通过干式厌氧消化可将厨余垃圾中的有机物转化为甲烷、二氧化碳、腐殖质及无机营养物[3，4]，其中产生的沼气经净化处理变成电能，最终厨余垃圾减量率达70%以上，还能从中回收塑料、金属、纸张、玻璃，有效降低环境二次污染，节约填埋库容。

近年来，固废从业人员们殚智竭力寻求符合当地情况的垃圾分类处理体系[5]，生活垃圾处理在“三化四分”上也取得了可喜的进展，大批垃圾综合处理新技术应运而生[6]。但规模化稳定运行处理厨余垃圾的项目寥寥可数[7]，仅北京丰台、广州李坑、宁波鄞州、绍兴上虞等几家，且均未有相关文献报道。因此，本文拟以杭州天子岭厨余垃圾处理项目为例，结合2018全年度项目运行数据，以期为国内推行类似的厨余垃圾处理工程提供参考[8，9]。

2 工程概述

杭州市厨余垃圾分选减量暨生化利用工程是国内第一个规模化厨余垃圾处理项目，该项目由杭州市环境集团有限公司负责建设，中国市政工程华北设计研究总院、郑州蓝德环保科技有限公司、浙江三丰建设有限公司联合体承包，位处于杭州市天子岭静脉小镇内。该项目由前分选系统、干式厌氧产沼系统、沼气净化系统和沼渣脱水系统组成，并配备自动化控制系统、除臭系统等辅助设施，项目总占地面积5710.5 m2，建筑总面积4656.3 m2，2018年度日均处理厨余垃圾190.1t，平均日产沼气15383 m3，沼气脱硫净化后用于热电联产。项目工艺流程如图1所示。

图1 项目工艺流程

厨余垃圾收运车辆进入园区后，先计量称重并记录，然后进入卸料大厅将厨余垃圾卸入受料斗中进入前分选系统分选出塑料、纺织品、玻璃及金属，经过分选处理后的物料泵入干式厌氧产沼系统，进行中温干式厌氧消化，所产沼气经脱硫净化后用于热电联产，电能并网，蒸汽回用至厌氧产沼系统，消化后的浆料经沼渣脱水系统固液分离后，沼液进入污水处理站，沼渣卫生填埋。图2为该厨余垃圾处理项目照片。

3 工艺流程

3.1 前分选系统

首先,厨余垃圾经鳞板给料机及匀料机输送至人工手选室，其中渗滤液进行污水收集处理，人工手选将其中的玻璃、金属分拣出外卖，纺织物进行卫生填埋；其次，通过磁选机上的内部永磁性物质，吸附黑色金属并外卖处理；再次，通过破袋机将盛放厨余垃圾的塑料袋撕破，使被包裹的垃圾释放出来；然后，通过风选机将大量的塑料、纸等轻质物料全部或者部分去除；最后，进入破碎系统，经过破碎后的垃圾进入滚筒筛，筛上物及风选出的轻物质通过打包机打包外卖，重物质进入生物质分离器。图3为2018年处理的厨余垃圾各成分占比，其中预处理可分选出19.86%的塑料、0.92%的玻璃、7.10%的纺织品及0.12%的金属，72.00%的有机物料泵入后续的干式厌氧产沼系统。

图2 杭州市厨余垃圾分选减量暨生化利用工程照片

图3 前分选系统分离成分占比

3.2 干式厌氧产沼系统

经前分选后的物料先进入生物质分离器，进一步破碎、粉碎等措施后制成浆料，并保证制浆后的浆料颗粒直径在35 mm以下，通过生物质分离器，重物质因离心力被甩至分离器内壁，并沿分离器内壁下降，轻物质通过内部螺旋上升通过打包机外卖。经分选制浆后的浆料进入返混系统，设计返混比为1∶8，进入返混箱内的物质由三部分组成：分选后的浆料、从厌氧罐返混后的沼液、蒸汽，三种物质在返混箱中混合均匀及加热至35～38 ℃后，再通过进料泵输送至厌氧罐顶部进料，在厌氧消化器中垂直向下运移，消化罐在底部出料。本项目采用比利时OWS公司的渗滤液储存桶型干发酵系统，即Dranco厌氧设备[10]。图4为该项目厌氧罐照片。

干式厌氧消化是指系统进料的TS>15%的厌氧消化工艺[11]。本项目厌氧消化工艺参数如表1所示。

3.3 沼气净化系统

来自厌氧发酵罐的沼气通过管道输送至沼气净化系统[12]，首先经过粗过滤器去除固体杂物和部分水分后，进入双膜沼气储气柜；随后进入沼气增压风机，增压后进入脱硫系统，脱硫后沼气再经过换热器，精密过滤器后分两路，一路去锅炉房，供蒸汽锅炉燃烧用热，另一路送至沼气发电厂发电机发电。2018年，本项目共计发电8.42×106kW·h。图5为该项目沼气净化系统照片。

图4 杭州市厨余垃圾处理项目厌氧罐照片

指标数值温度a/℃37.74进料TSa/%22.08pHa值7.5～8.0干式厌氧反应器容积/m32345×2停留时间/d26沼气产量a/(m3/d)15383单位原生垃圾产气率/%a/(m3/t)80.92CH4a/%58.63

注: a为2018年平均值

图5 沼气净化系统照片

3.4 沼渣脱水系统

厌氧系统排出的消化沼渣通过高压污泥泵输送至沼渣储池，然后再进入沼渣脱水车间，通过螺压脱水机和离心脱水机分离出上清液和沼渣，其中沼渣含水率稳定在52.74%左右，上清液输送至填埋场渗滤液调蓄池进行污水处理，沼渣进行卫生填埋。2018全年度，共计产生4.29×104t污水和2.07×104t沼渣。

4 运行效果分析与结论

杭州天子岭厨余垃圾处理工程的规模化稳定运行符合杭州城市发展要求[13]，贴合杭州市环境卫生设施专项规划，坚持“分类处置、突出重点、因地制宜”的原则，将厨余垃圾中可回收物质进行分类利用，降低处置成本、提高资源化利用率，做到了工程项目的环境效益、社会效益、经济效益及景观效益相统一。

(1)2018年运行期间，处理量稳定在190.1 t/d，单日最大处理量为257.90 t(2018年7月23日)，减量化率大于70%(除脱水产生污水外，全厂无二次污染物产生)，塑料回收率稳定在19.86%左右，玻璃回收率稳定在0.92%左右，纺织品回收率稳定在7.10%左右，金属回收率稳定在0.12%左右，4个系统运行稳定，各项指标均符合设计要求。

(2)预处理分离出来的固渣、厌氧消化产生的脱水沼渣综合含水率为52.74%，沼液TSa为5.73%。

(3)厌氧消化系统中的原生垃圾产气量高达80.92 m3/t，厌氧罐内浆料含固率稳定在22.08%左右、pHa值为7.84、ORPa为-43.45 mV、CODa为57734.07 mg/L、NH3-Na为4827.51 mg/L、TNa为6544.43 mg/L、碱度a为21254.29 mg/L、VFAa为2795.59 mg/L，年产沼气561.49万m3，沼气日产量最高可达23115 m3/d(2018年12月8日)，沼气甲烷含量稳定在58.63%左右(设计要求≥50%)，经净化后沼气能满足沼气发电机正常使用。按发电收入0.67元/(kW·h)计，2018年度发电收益达564.14万元。

(4)沼渣脱水后的沼液和其他污水通过厂内污水管网收集，进入后端污水厂处理，其中项目总出水TSa为3.11%、VSa为57.78%、pHa值为7.54、CODa为15061.32 mg/L、NH3-Na为1110.76 mg/L、TNa为1902.63 mg/L。

(5)本项目恶臭污染物控制执行《恶臭污染物排放标准》(GB14554-1993)新扩改建二级标准，其中在24 m排气筒高度处检测到H2S排放浓度为0.02 mg/m3、氨排放浓度为0.11 mg/m3、二硫化碳排放浓度为0.21 mg/m3、臭气浓度为412 (无量纲)。

(6)本项目日均用电量为5166.11 kW·h/d，日均用水量为89.99 t/d。

5 展望

本项目的建成能有效实现有机垃圾减量化，减少温室气体排放，还能回收生物质能，实现废物的再生利用，充分体现环境效益、节能减排和经济效益的三赢效应。但由于垃圾前端分类工作还存在掣肘[14，15]，厨余垃圾混合了部分生活垃圾，这对项目的设备维保工作造成了巨大的压力，极容易影响项目的持续满负荷运行。故建议政府从顶层设计着手，政策引导垃圾分类处理产业链的前端分类、中端收运和末端处置形成完整闭环，同时还应尽快建立、完善良好的法律体系，为垃圾分类处理提供法律保障，那样末端垃圾处理设施体系才会健康稳健发展。