基于协同厌氧进行餐厨垃圾处理的实践探究——以上海老港餐厨垃圾处理厂工程为例

1 工程概况

上海老港餐厨垃圾处理厂工程建设规模为餐厨垃圾1000t/d（其中餐饮垃圾400t/d，厨余垃圾600t/d），占地面积84342m2，项目地点位于老港固废综合处置基地，建成后主要服务于黄浦、徐汇、长宁、杨浦、虹口及静安等中心城区，是上海市生活垃圾全程分类的重大保障性设施。

2 工程设计

2.1 工艺设计

针对餐饮垃圾与厨余垃圾含油率、含水率、含杂率不同的特点，主体工艺采用“湿式+干式协同厌氧”，餐厨垃圾中的液相进入湿式厌氧消化系统，固相进入干式厌氧消化系统，从而避免单一物料厌氧消化带来的营养不均、容易酸化问题。湿式和干式厌氧产生的沼气经存储及预处理后，除用于锅炉产蒸汽外，其余发电并网；厌氧产生的沼液经脱水后，沼渣泵送至干化机，干化后外运焚烧厂处置；脱水清液泵送至老港渗滤液处理站集中处理达标排放。

2.2 餐饮垃圾预处理系统

餐饮垃圾预处理设计规模400t/d，设置4 条预处理线，单线处理规模12.5t/h，采用“大物质分选+精分制浆+除砂+提油”的组合工艺。垃圾存储螺旋料斗单斗容积45m3，物料通过料斗底部的带沥水功能的输送机输送至分拣机，传输过程中沥出的游离液体存储至集水池。集水池浆液由输送泵输送至精分制浆系统。经接料装置沥水后的固相物通过分拣机处理，以机械分选方式将物料中粒径大于60mm 的大块金属、瓷片、玻璃瓶、塑料袋等杂物分离出系统，有机物料进入精分制浆系统。进入精分制浆系统的有机质在精分制浆机内进行杂物分拣及破碎制浆，将物料中粒径＞20mm 的瓶盖、筷子、塑料、纸张等杂质分离出系统，同时将大块有机质破碎至8mm 以下粒径。除砂后的浆液泵送至提油单元，先将物料加热至65℃左右，通过三相离心机进行三相分离，分离出的油水混合物再加热至85～90℃后经碟式离心机分离提油，分离出的粗油脂暂存在室外毛油储罐中，定期外售；三相离心机分离出的液相泵送入湿式厌氧消化系统，分离出的固相进入干式厌氧消化系统。

2.3 厨余垃圾预处理系统

厨余垃圾预处理设计规模600t/d，设置2 条预处理线，单线处理规模25t/h，采用“人工监选+破袋+筛分+磁选+固液分离”的组合工艺。厨余垃圾料坑设计总存储容积为1200m3，料坑前设置4 个卸料车位，料坑有效容积满足高峰期物料暂存需求。垃圾由抓斗送至给料斗，由料斗下方的步进式给料机均匀输送至皮带上，途径人工分选小屋，将大件干扰物去除。工艺线设置了粗撕碎机，对厨余垃圾进行粗破碎和破袋，便于后续垃圾的输送与筛分处理。粗破碎后的厨余垃圾进入筛分单元，通过2 台蝶形筛进行筛分，70mm 以上的筛上物大多为无机质，输送至出渣间外运处置，以有机质为主的筛下物，经磁选除铁后进入后道处理工序。为控制物料含水量以满足后续厌氧工艺要求，工艺段设置了挤压脱水机。筛分后的有机质经过挤压脱水机进行水份调节，分离液相进入湿式厌氧消化系统，固相进入干式厌氧消化系统。

2.4 湿式厌氧消化及脱水系统

餐厨垃圾预处理分离液相进入湿式厌氧消化系统，湿式厌氧消化系统设计规模700t/d，采用中温厌氧工艺。湿式厌氧消化系统设计3 座均质罐，单罐有效容积600m3，用于湿式浆料的存储和配料；设置5 座CSTR 厌氧罐，厌氧消化设计停留时间35d，厌氧消化温度35℃，设计有机负荷2.5kgVS/m3·d，设计产气率60Nm3/t 浆料·d。脱水系统设置2 座沼液罐，单罐有效容积600m3，用于厌氧消化后沼液的存储，沼液脱水采用离心机，配置5 台离心机，单台脱水能力为10m3/h。脱水后的液相外排至基地渗滤液处理厂，脱水沼渣进入沼渣干化系统。

2.5 干式厌氧消化系统

餐厨垃圾预处理分离固相进入干式厌氧消化系统，干式厌氧消化系统设计规模225t/d，采用高温厌氧工艺。干式厌氧消化系统设置有1 座有机质料坑，有效容积600m3，用于有机物料的存储；设置2 座单轴卧式干式厌氧罐，厌氧消化设计停留时间21d，厌氧消化温度为55℃，设计有机负荷10kgVS/m3·d，设计产气率120Nm3/t 浆料·d。

干式厌氧后的沼液采用三级脱水工艺，首先螺旋挤压脱水机进行一次脱水，脱水后沼液经振动筛去除其中大块尖锐无机物后，再经离心脱水机进一步脱水，脱水后沼渣含水率80%左右进入后续沼渣干化系统，沼液外排至基地渗滤液处理厂。螺旋挤压和振动筛处理后的固相以纤维杂物和砂石为主，含水率60%左右，经收集后直接外运至焚烧厂。

2.6 沼气存储及净化系统

沼气净化系统设计规模3000Nm3/h，采用“生物+干法”两级脱硫工艺。设置生物脱硫塔3 座，干法脱硫塔2 座，采用活性氧化铁作为脱硫剂，沼气柜2 座，单座有效容积3000Nm3，沼气火炬1 座，火炬设计规模3000Nm3/h。

2.7 沼气利用系统

湿式和干式厌氧产生沼气一部分可用作沼气锅炉的燃料，锅炉产生的蒸汽分别用于餐厨垃圾预处理、厌氧消化系统、生物脱硫系统、生物滤池除臭系统以及沼渣干化系统的供热等；剩余沼气发电自用，内燃发电机排出的高温烟气经余热锅炉回收利用。全厂设置油气两用锅炉2 台，单台设计规模6t/h，蒸汽压力1.0MPa。配置发电机2 台，单台发电规模1500kW，电压10.5kV。配置发电机余热锅炉2 台，单台设计规模0.6t/h，蒸汽压力1.0MPa。

2.8 沼渣干化系统

沼渣干化系统干化能力100t/d，设计进料含水率80%，出料含水率40%，沼渣经干化后，近期运往焚烧厂，远期经进一步处理可作为土壤改良剂原料，实现资源化利用。沼渣干化热源为蒸汽，蒸汽压力0.6～0.8Mpa，配套尾气除尘系统7500m3/h，配套冷却系统循环冷却用水量为250m3/h。

2.9 通风除臭系统

全厂除臭采用化学洗涤+生物滤池+活性炭吸附组合式除臭工艺，除臭总风量65 万m3/h，其中综合预处理车间35 万m3/h，其余区域30 万m3/h，合用1 个排气筒，经末端除臭设备处理后的气体浓度须完全符合或优于《恶臭（异味）污染物排放标准》（DB31/1025-2016）中“15m 高排气筒有组织排放限制（非工业区）”。总离子氧送风规模15 万m3/h，其中综合预处理车间10 万m3/h，其余车间5 万m3/h。

3 BIM设计

三维BIM设计作为先进的设计手段在本工程中成功应用。利用Ravit 与PDMS 两种不同软件，分别对土建与工艺设备进行正向BIM 设计，实现土建工程、各类设备与配管、以及自控仪表等多系统、多专业的有机融合，从而避免后续施工中的错漏碰缺。

4 工程设计特点

充分依托老港固废综合处置基地内既有的垃圾焚烧和渗滤液处理设施，餐厨垃圾处理产生的残渣就近焚烧处置，脱水沼液则泵至渗滤液厂处理后达标排放，实现废物不出基地，在实现餐厨垃圾资源化利用的同时，有效避免了残渣运输带来的二次污染问题。

针对超大型餐厨垃圾处理厂，考虑物料特性的差异，采用湿式+干式协同厌氧消化处理技术组合，不仅简化了餐厨垃圾预处理工艺流程，而且有效避免单一物料厌氧消化存在氨氮抑制的不足，使厌氧系统运行更加灵活与稳定。采用基于Ravit 和PDMS 协同设计的正向BIM 技术，指导现场施工管理，有效避免错漏碰缺、显著缩短建设周期、控制建设成本，且利于后续将BIM 成果转化为三维数字化运维平台，实现全生命周期的智慧化维护与管理。

5 结语

上海老港餐厨垃圾处理厂作为国内为数不多的超大型餐厨垃圾处理厂之一，自调试试运行以来，整体运行稳定，目前餐厨垃圾处理能力达1000～1200t/d，表明本工程采用干式+湿式协同厌氧消化的主体工艺切实可行。