县级城市餐厨垃圾处理工艺以及案例分析

洪剑文

（厦门百澎环保科技有限公司，福建 厦门 361000）

1 城市餐厨垃圾处理的重要性

餐厨垃圾在城市生活垃圾组成中占据较大比例，是最常见的垃圾种类，如果餐厨垃圾没有得到科学地处理，会对城市环境以及人体健康产生很大负面影响。综合来看，城市餐厨垃圾处理具有重要的作用，具体如下。

1.1 优化环境质量

如果餐厨垃圾直接倾倒，会导致城市环境受到很大破坏，油污、残羹剩饭等变质后会导致空气出现恶臭等问题，且餐厨垃圾厌氧发酵后会产生可燃气体，严重影响城市安全，餐厨垃圾堆放处易招引蝇虫，引起二次污染。餐厨垃圾经过一段时间的堆积后，还会产生有毒有害物质。餐厨废弃物集中规范化、专业的统一收集运输处理，能够有效提升城市环境质量。

1.2 保障群众身体健康

对餐厨废弃物进行无害化处理，能够全面减少“潲水猪”“潲水油”的问题，防止有毒有害物质进入市场，从而保障食品安全[1]。

1.3 改善城市功能

餐厨垃圾是影响城市环境质量的主要因素之一，做好餐厨垃圾处理工作，能够提高城市环境质量，满足现代化城市建设需求，对于我国城镇化建设具有重要的意义。

2 餐厨垃圾的定义及性质

餐厨垃圾是家庭、学校、餐饮业等抛弃的剩饭剩菜及在食品加工、饮食服务等活动中产生的垃圾和废弃食用油脂的统称，主要产生在人们的日常生活中，具有总量大、类型较多以及成分复杂等特征[2]。

餐厨垃圾的成分较为复杂，相比于其它类型的垃圾而言，餐厨垃圾的含水量高，水分占垃圾总量的80～90%，处理难度较高。餐厨垃圾成分与当地的生活水平和饮食习惯密切相关，我国餐厨垃圾的典型组成成分如表1所示。

3 城市餐厨垃圾处理工艺

在当前县级城市的餐厨垃圾处理中，餐厨垃圾采用的处理工艺形式多样，且处理工艺在不断创新，所采用的处理工艺包括如下几项。

3.1 填埋处理技术

关于餐厨垃圾的处理，最为简单的办法是将其进行填埋，使其在土层中自然分解，这种处理方式较为传统，在我国具有较长的应用历史，整体处理流程较为简单，是一种成本较低的处理方法。但是这种方式也存在着一定的缺陷，如产生的气体、液体等会对空气、地下水等产生污染，同时，填埋处理场会占用大量的土地资源，还会滋生虫蚊，造成严重的环境问题。在餐厨废弃物处理技术不断创新的过程中，填埋技术的局限性逐渐暴露，填埋处理逐渐减少，填埋处理将逐渐退出历史舞台，被其它处理技术代替。

3.2 高温好氧堆肥处理技术

堆肥技术是一种新型处理方式，符合餐厨垃圾资源化处理的需求，在堆肥处理过程中，高温环境能将病菌、虫卵、植物种子等杀灭，利用微生物的作用使其转化为稳定的腐殖质。一般情况下该过程为：

采用该方式对餐厨垃圾进行处理，能够使得其转化为资源，从而提升餐厨垃圾利用价值，是一种较为科学的处理技术，且技术应用流程较为简单，不需要复杂的处理工艺流程，通过低成本的处理方式就能将废弃物转化为肥料，是一种高效的处理技术。

式中:ΔT表示当前综合信任与上一周期综合信任CTi,j(t-1)的差,α表示权值λ的值域范围,β表示权值λ的对信任差ΔT的敏感程度,γ表示权值λ的最小值。α,β和γ是3个可调节的参数。α决定了时间衰减因子的值域范围,β决定了时间衰减因子。本文选取{α=0.95,β=3,γ=0.05}[15]。

3.3 饲料化处理技术

餐厨垃圾饲料化处理是将其中含有的病毒、细菌杀灭，使其达到饲料卫生标准，最大程度保留餐厨垃圾中的有益物质，使得餐厨垃圾转化为相应的饲料资源。但是受到技术水平的限制，将餐厨废弃物转化为饲料的方式，需要投入的机械设备、添加剂等整体成本较高，且高温烘干并不能使传染病菌彻底消灭，产品质量不能保障。从安全角度看，在使用过程中可能会导致牲畜出现疫病且无法避免蛋白同源性问题。因此餐厨垃圾饲料化不作为主要的处理方向[3]。

3.4 厌氧发酵处理技术

该技术的应用主要利用厌氧原理，通过自然环境中的代谢活动而被稳定化，同时产生CH4和CO2。在发酵过程中，需要充分考虑到各项影响因素，通过工艺控制等方式，对各项因素进行调控，确保能够得到有效处理。厌氧发酵技术在处理餐厨垃圾过程中，能够降低有机质成分，将沼气回收作为资源，降低废弃物总量，是一种具有良好资源化和无害化的处理技术，在餐厨垃圾处理中得以广泛应用[4]。

3.5 焚烧处理技术

焚烧也是一种较为传统的处理技术，技术应用较为简单，将餐厨废弃物投放到高温燃烧炉中，利用高温对其进行分解处理。但是这种处理技术也存在一定缺陷，由于餐厨垃圾含水量高，热值较低，很难进行焚烧处理，另外焚烧处理投资过高，因此并不适合推广。

3.6 微生物生化处理技术

微生物生化处理是利用自然环境中的高温复合微生物菌种，对餐厨垃圾进行高温高速发酵，使各种有机物得到完全地降解和转化，产出高活菌、高能量、高蛋白的活性微生物菌群，这些菌群按照不同的配方和特殊的工艺，经过深加工制成高品质的微生物肥料菌剂和生物蛋白饲料。微生物处理技术具有无害化的特点，通过对不同微生物的配置，能够提升餐厨垃圾的处理效果，是当前较为科学的一种处理方式。

3.7 县级城市餐厨垃圾处理技术对比分析

结合上述分析可以发现，当前餐厨垃圾可以采用的处理技术较多，不同技术具有相应的优势，也存在一定的不足，需要做好技术选择工作，在考虑到餐厨垃圾废弃物特点的情况下，填埋处理、饲料化处理及焚烧处理的适应性不足，所以将厌氧处理、微生物生化处理及高温好氧堆肥处理进行对比，对比结果如下。

（1）厌 氧技术的处理效率较高，是一种先进的处理技术，能够提升餐厨垃圾处理效率，工程占地面积较小，产品运用广泛，但是能耗比较高。

（2）微生物生化处理技术具有占地面积小，处理时间短，无需繁杂分拣，产品运用广泛，减量化程度较高，但是单体设备处理能力低，一次性设备投资较高，设备能耗大。

当前我国县级城市城区餐厨垃圾量一般在10～50 t/d左右，餐厨垃圾量较少。高温好氧堆肥处理技术可靠性高，符合国家产业政策和方向，通过该技术处理餐厨垃圾，产品为有机肥，市场销量较好，且能够实现大规模生产，二次环境污染小，选址比较容易，投资少，可保证餐厨垃圾的持续稳定处理。因此，县级餐厨垃圾处理项目在建设用地不受限的情况下，采用高温好氧堆肥处理技术比较合适。

4 县级城市餐厨垃圾处理工艺及案例分析

瑞金市在2019年5月5日被国务院作为“无废城市”建设特例市试验区，对垃圾的资源化利用和处理提出了更新更高的要求。当地为了促进城市基础设施完善，需要建设高质量的餐厨垃圾处理工程，主要建设内容包括预处理系统、污水处理系统、除臭系统以及生活配套设施等；处理采用脱水、高温好氧堆肥与油质利用结合的工艺方式。该餐厨垃圾处理工艺设计包括：餐厨垃圾的预处理、高温好氧堆肥处理模块、油水分离处理模块、污水处理模块等；该系统不仅能够对餐厨垃圾进行有效处理，同时也可将厂区产生的污水进行联合处理，是一个综合性处理系统，能够提升整体处理效果。

4.1 主要工艺路线

餐厨垃圾→接料斗→滤水提升→磁选→分选破碎→螺旋挤压→三相分离→拌和→高温好氧发酵→陈化→有机肥料分装。

4.2 工艺说明

4.2.1 预处理系统

（1）滤液与分拣破碎系统。其接料装置接收含固率为10%左右的餐厨垃圾原料，在提升过程中将餐厨垃圾中的游离液体沥出，减少杂物中的液态有机物含量。同时安装于提升机上的磁选机将输送的物料中所含有的金属分离，再将其输送到分拣破碎机进行分选破碎，分拣破碎机分离出餐厨垃圾中的瓷片、玻璃瓶、塑料袋等杂物，并破碎大块的固废垃圾，得到物料粒径≤10cm的以有机质为主的均质物料。分离出的游离液体泵送至缓冲罐中。分拣出金属进行回收再利用，其它无机固分用于焚烧发电处理。

（2）螺旋挤压系统。粗分除杂破碎后的均质物料经输送设备输送至压榨机进行压榨，螺旋挤压分离机通过螺旋挤压作用，使物料中水分离出来，通过筛网滤出，再由集液槽收集，最后通过管路进入缓冲罐；经过螺旋挤压后的固体物料含水率在70%左右，由主轴输送到达排渣口，由出渣提升机提升到料仓储罐。

（3）三相分离系统。在缓冲罐中均质后的液相再利用蒸汽对液相进行湿热处理，使其温度达到80～90 ℃，并保温45 min。

经过湿热处理后的物料进入三相分离机中进行三相分离。分离出的固相进行高温好氧堆肥发酵，水相进入污水处理系统进行处理，油相转存到油脂储存罐中储存。在该工艺流程中，主要经过如下处理过程：a缓冲罐：把餐厨垃圾渗滤液送进入缓冲罐中进行缓存预热，缓冲罐有效容积12 m3。b湿热罐：打开湿热罐进料开关，把缓存罐中的物料泵进湿热罐中，然后打开蒸汽阀门，使物料加热到80～90 ℃，整个进料、加热、保温及排料时间约3 h，湿热罐有效容积4 m3，设3个湿热罐。c三相分离系统：湿热完成后的物料输送到三相分离机中进行分离，其主要功能是回收油脂，并分离物料中含有的固料及水分。分离出的油脂转存到油脂储存罐中储存，分离出的污水进入污水处理系统，固体渣料进入拌和系统进行高温堆肥发酵。每次停机后，应对三相分离器进行清洗，防止设备分离系统堵塞。

4.2.2 高温好氧堆肥发酵系统

（1）拌和调质。三相分离机分离出的固分和压榨机分离的固渣在拌和机的作用下，与添加的辅料（干燥的锯末、菌菇渣等）充分混合，最终调整物料的含水率为60～65%。然后在拌和好的物料中投加发酵菌种，使发酵菌种与物料混合均匀。拌和均匀的物料经过输送机输送至高温好氧堆肥槽，进行高温好氧发酵。

（2）高温好氧堆肥发酵。高温好氧堆肥发酵使用静态高温好氧堆肥发酵技术。将建堆完成的餐厨物料用半透膜进行覆盖，该膜具有具备透气、透湿和保温的功能，能确保堆体的水汽正常挥发，同时又能维持堆体一定的湿度和温度。对堆体进行鼓风供氧。在发酵初期，应调整为全功率鼓风持续鼓风，使堆体温度持续上升；在发酵中期，应根据堆体温度情况，调整鼓风机的电机频率，调整堆体鼓风量，从而满足堆体中发酵菌种的需氧量要求，并保证堆体发酵温度维持在60～70 ℃；在发酵后期，停止鼓风，物料中有机质发酵完成，堆体物温度下降至常温。此时将发酵完成的物料输送至陈化车间进行陈化。

（3）污水处理系统。餐厨垃圾在经过预处理后，会分离出大量的废水，所以需要做好污水处理系统设计，确保餐厨垃圾处理系统整体性与完善性。三相分离后的废水经过隔油池隔油后，进入调节池中调节水质和温度，再泵送至混凝装置进行污水预处理。在混凝装置内加入碱液调整pH值后，再分别加入FeCl2、絮凝剂和助凝剂使废水中的悬浮物、部分有机污染物、含磷沉淀物形成较大的矾花后，自流进入气浮机内，去除含磷沉淀物、浮油和不易沉降的悬浮物，之后进入中间水池。污水经过泵提升进入UASB反应器底部，按照设计速度从上到下流动，处理过程中产生沼气，通过沼气的作用进行搅拌处理，从而使得污水充分混合，其中含有的有机物质灰分充分吸附；沼气经过相应的设施排出后，污泥进入沉降区域，实现分离。厌氧过程产生的沼气起到搅拌作用，使污水与污泥充分混合，有机质被吸附分解；本工程采用外置式MBR反应器，包括生化系统和超滤系统。出水会进入到生化处理系统内部，污水中含有的有害物质等能够被分解去除；通过内回流，到反硝化池中进行反硝化反应，使硝酸盐和亚硝酸盐还原成氮气排出，达到脱氮的目的。经过生化系统处理后的出水，进入外置管式超滤系统，进行固液分离，混合液回流到反硝化罐中，超滤产水进入纳滤系统进一步处理，达标排放。该污水处理系统设计较为科学，能够有效处理餐厨废弃物产生的废水，避免废水对环境产生污染，是餐厨废弃物处理系统中的重要组成部分。其采用的污水处理工艺较为先进，不仅处理效果较好，还能够降低污水处理成本。

4.3 产品质量与项目效益分析

4.3.1 产品质量

经过陈化后处理后的有机肥满足《有机肥料》NY/T525-2021标准要求。

4.3.2 项目效益分析

采用该处理工艺具有良好的效果，在发酵过程中利用微生物发酵产生的热量提高堆体温度，不需要对堆体进行加热，减少运营能耗；采用高温好氧堆肥发酵工艺，前期不需要大规模的投资，符合县级城市处理餐厨垃圾的实际情况；在处理过程中，对餐厨垃圾中的油脂、金属、无机固分都进行回收利用，将资源的利用率最大化，还能够避免餐厨垃圾处理对环境产生二次污染。

5 结语

通过对当前县级城市采用的餐厨垃圾处理工艺进行分析，希望对其它城市的垃圾处理项目起到一定借鉴作用，不断提升餐厨垃圾处理技术水平，促进县级城市建设与环境保护。