國內主要餐廚垃圾處理技術模式探討分析

丁曉翔 姜忠磊 汪洋 韓舒飛 張洪波

摘 ?要：文章介紹了目前國內餐廚垃圾處理的幾種技術路線及建設運營模式，通過工程實例闡述了餐廚垃圾處理不同建設、運營模式的優缺點，旨在論證餐廚垃圾處理與生活垃圾焚燒一體化模式的先進性和經濟性。

關鍵詞：餐廚垃圾處理技術路線;生活垃圾焚燒;一體化模式

中圖分類號：X799.3 ? ? ? ?文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2020）01-0006-06

Abstract： This paper introduces several technical routes and construction and operation modes of kitchen waste disposal in China at present， and expounds the advantages and disadvantages of different construction and operation modes of kitchen waste disposal through engineering examples， in order to demonstrate the advanced nature and economy of integrated mode of kitchen waste disposal and household waste incineration.

Keywords： kitchen waste disposal technical route; domestic waste incineration; integration

引言

餐廚垃圾是餐飲垃圾和廚余垃圾的總稱，是指除居民日常生活以外的飲食服務、單位供餐等活動中產生的食品殘余和廢棄食用油脂。其成分包含淀粉類、食物纖維素類和動物脂肪類等物質，是城市生活垃圾中有機相的主要成分，餐廚垃圾形態如圖1。根據對部分城市餐廚的數據分析，一般城市餐廚垃圾組分及其理化性質如下：

高含水率：餐廚垃圾含水率一般約為75%-90%，餐廚垃圾熱值低，給其收集、運輸和處理帶來很大的難度。

易腐爛：餐廚垃圾中有機物含量高，約占干物質質量的95%以上，易腐敗發臭。

營養豐富：除了有機物含量高外，餐廚垃圾還富含氮、磷、鉀、鈣以及各種微量元素，具有營養元素齊全，再利用價值高等特點。

近年來由于國家生態文明的建設和政策的推動，中央到地方都加強了對生活垃圾處理的管理，隨著我國生活垃圾源頭分類工作的強化推進，國家在管理機制、產業政策、技術政策上做了強化推進，政策是產業發展的前提條件，前端垃圾分類激發了末端餐廚、廚余垃圾處理的產業需求。隨著產業深入推進發展，項目規模由大規模向中小規?；D變——大陸34個省，661個城市，333個地級，縣級2862個，城區人口100萬以上的特大城市全國共71個;截止2017年底，我國餐廚垃圾處理項目（包括籌集、在建和投產項目）達172座，餐廚垃圾處理項目從大規模處理向中小城市發展。中小規模城市餐廚垃圾處理項目，所面臨的是工藝模式選擇、可持續發展等問題，需要引起我們的關注和重視。

1 國內主要餐廚處理技術路線

根據國內已建、在建和籌建的餐廚垃圾處理項目技術路線統計分析，處理技術路線可概括為“預處理+資源化處理+產品資源化利用”。其中，“預處理”包括分選、破碎、蒸煮、脫水、油水分離、漿化等?！百Y源化處理”包括以投加高溫菌種獲取飼料和肥料原料的處理工藝或利用厭氧技術產生沼氣的處理工藝?！爱a品資源化利用”包括產品的后處理或沼氣的資源化利用。

總體分析，目前國內餐廚垃圾處理技術路線包括三類：

一類是以飼料化、肥料化為處理目標的技術路線;

一類是利用生物將餐廚垃圾轉化成蛋白飼料的技術路線;

一類是以厭氧產沼氣用于能源循環為處理目標技術路線。

三種技術路線“預處理”系統處理理念基本相同，由于對終端產品的需求不同，后續“資源化處理+產品資源化利用”處理理念和采用的技術路線各異。以下對三種處理技術進行分析。

1.1 肥料化處理技術

肥料化處理技術是在有氧條件下，通過好氧微生物的氧化分解和生物合成，把餐廚有機物轉化成穩定的腐殖質的生物化學過程，通常堆體溫度可上升至55～70℃。本技術路線代表項目有北京高安屯餐廚垃圾處理廠、蘭州市餐廚垃圾處理廠。

特點：針對區域分散、運輸成本較高的特點，采取分散和集中相結合模式，就地實現資源化（通過減少運輸成本，實現低成本）;針對地區人口小于50萬的城市，采取分散式處理方式，使餐廚垃圾問題得以有效解決。

優點：工藝簡單，產品可以作為改良土壤的肥料，能保留較多的氮。

缺點：殺菌無害化不徹底;有機肥料質量受餐廚垃圾主要成分鹽分制約很大，往往造成銷路不暢;堆肥處理周期較長，占地面積大，衛生條件相對較差。

發展方向：提高有機肥料的品質。

1.2 生物轉化蛋白飼料技術

人工可控條件下，利用蠅蛆、水虻、蝗蟲等特定生物，將餐廚垃圾中有機物快速高效地轉化成腐殖化堆體，并獲得數量與效益可觀的蠅蛆或水虻等特定生物。本技術路線代表項目有西寧市餐廚垃圾處理廠。

優點：由于從餐廚垃圾到飼料這條線是最短的，能量、資源損失也最小，所以餐廚垃圾制飼料化是資源化程度最高路徑。

缺點：但目前國家不提倡餐廚垃圾做飼料，因為可能存在潛在、不確定性的傳播疾病風險。國家農業部已成立專家組對餐廚垃圾作飼料的可行性進行論證，但在明確結論出來之前，暫不再對外發放餐廚垃圾制飼料許可證。

發展方向：完善產業鏈。

1.3 厭氧發酵產沼技術

厭氧發酵是無氧環境下有機質的自然降解過程，在此過程中微生物分解有機物，最后產生甲烷和二氧化碳。根據發酵的含固率不同，厭氧發酵又可分為濕式厭氧和干式厭氧，產品都是沼氣。產生的沼氣目前利用方式主要有并入天然氣管網、沼氣發電/供熱以及制備車用壓縮天然氣，沼渣堆肥或者填埋焚燒。

優點：具有高的有機負荷承擔能力，能回收生物質能，不存在同源性的問題，有機物分解成為甲烷和二氧化碳，促進低碳經濟。真正實現了“減量化”、“資源化”。

缺點：工藝流程較長，工程投資較大，沼氣發電等后端設備的維護成本較高。設備自動化程度高，對管理人員要求較高。

發展方向：降低投資及運行成本。

1.4 各技術路線現狀總結

通過對上述餐廚垃圾處理技術路線分析得知，肥料與飼料產業鏈不夠完善，目前國內主流工藝路線尚以預處理+厭氧產沼為主，國家試點城市中80%的城市餐廚垃圾處理均采用厭氧發酵產沼技術，利用沼氣產生蒸汽或發電，為預處理系統提供能源，符合國家產業政策和發展方向。主要包含：餐廚預處理、廢棄油脂處理、厭氧發酵、沼氣存儲凈化、沼氣發電/鍋爐、煙氣處理、臭氣處理、廢水處理八大環節，工藝路線圖如圖2。缺點是流程過長，系統復雜，建設投資和運行成本居高不下，導致大部分餐廚項目處于盈利持平甚至虧本狀態。

2 國內主要餐廚處理模式

針對上述餐廚預處理+厭氧處理技術路線在獨立餐廚項目存在的弊端，我司經過多年的摸索，逐步形成了有光大特色的協同處理模式、一體化處理模式。具體探討分析如下：

2.1 餐廚獨立處理模式

餐廚垃圾獨立處理模式是指餐廚垃圾處理項目作為獨立的處理廠，單獨建設、運營。項目新建主廠房、厭氧區、污水站、廠區物流入口、道路、地磅房及地磅、辦公樓、宿舍樓、食堂等。廠區布置圖如圖3所示。

餐廚垃圾經預處理后，分離出固、液和油三相，分揀出的固渣統一由渣車輸送至垃圾填埋場填埋或至焚燒廠焚燒處理，油脂外售。厭氧發酵系統產生的沼氣經沼氣儲柜暫存，經脫水、脫硫、除雜等凈化處理后，進入沼氣鍋爐生產蒸汽用于餐廚加熱，產沼量較大項目可單獨建設沼氣發電機組發電。沼液等廢水輸送至餐廚污水處理站，經處理后達標排放。臭氣經收集后送至除臭系統處理，以達到《惡臭污染物排放標準》（GB14554-93）中廠界濃度二級標準值。

單獨建設、運營模式下的餐廚垃圾處理項目自成一體，項目配套系統較多，建設成本高;項目工藝流程較長，運行成本較高;如廢水需自建污水處置站、固渣主要依托外運處置、廢氣依托自身配套的除臭系統、蒸汽需要來自沼氣鍋爐系統。該模式針對中小型規模的餐廚垃圾處理項目，運營壓力較大，難以盈利。據相關資料統計，獨立餐廚項目（按100噸/日處理規模計）建設投資成本約90萬元/噸餐廚，運行成本約280元/噸餐廚。

2.2 餐廚處理與生活垃圾焚燒協同處理模式

餐廚垃圾處理與生活垃圾焚燒協同處理模式，是指餐廚垃圾處理項目毗鄰項目所在地的生活垃圾焚燒項目，實現餐廚垃圾處理和生活垃圾焚燒項目三廢協同處理，能源物料你來我往。如光大宿遷餐廚項目，同樣采用預處理+厭氧發酵處理工藝，但毗鄰于宿遷垃圾焚燒廠建設，廠區布置圖如圖4所示。

該項目餐廚處理與生活垃圾焚燒協同主要體現在：

（1）餐廚固雜、沼渣入爐焚燒：在餐廚垃圾預處理的過程中產生的固雜和厭氧消化末端的脫水沼渣一并運至焚燒廠垃圾倉同生活垃圾一同入爐焚燒。

（2）焚燒廠蒸汽預加熱餐廚垃圾：餐廚垃圾分揀、破碎后入暫存池，而后進一步經過壓濾，在離心提油之前入組合加熱器罐，暫存池和組合加熱器處均設有蒸汽管道，蒸汽來自焚燒廠余熱鍋爐，節約額外加熱耗能。

（3）餐廚垃圾與滲濾液污泥共發酵：餐廚垃圾易降解物質含量高，C/N比稍低，酸化快速;而滲濾液站污泥C/N比高，堿度大，緩沖能力強，二者共發酵能夠維持厭氧消化體系運行穩定。因此增設滲濾液站污泥流入管路，將污泥直接泵往提油程序后的餐廚固液混合池，參與餐廚垃圾進罐前的調質過程，實現二者厭氧共發酵。

（4）臭氣作為一次風入爐焚燒：餐廚垃圾預處理車間和進料池周圍產生的臭氣經專用管道收集后鼓至焚燒爐作為垃圾焚燒一次風，而后經過脫酸、除塵處理達標排放。實現餐廚垃圾處理單元臭氣處理和生活垃圾焚燒鼓風的協同，兩工序合二為一，大大降低能耗。

（5）滲濾液站沼氣與餐廚厭氧沼氣集中利用：焚燒廠生活垃圾在發酵后產生的滲濾液經格柵排往滲濾液站的高效厭氧反應器中去，經甲烷化產生的沼氣與餐廚垃圾厭氧消化產生的沼氣集中鼓至雙膜氣柜，一并進行凈化、發電利用。

（6）沼液由滲濾液站處理：餐廚垃圾經厭氧消化后產生的沼液經脫水后，沼渣與分揀固雜一道運至焚燒爐焚燒，而分離水去往滲濾液站處理，不需另行建設水處理站，節約投資成本。

（7）軟化水同源供給：沼氣發電尾氣經余熱鍋爐換熱回收能量，鍋爐中的軟化水由焚燒廠軟化水供給站供給，不需另設。工藝流程如圖5所示。

餐廚處理與生活垃圾焚燒協同建設、運營模式，相對于獨立建設、運營模式，雖然餐廚垃圾處理也是獨立的處置中心，但有毗鄰生活垃圾焚燒電廠的優勢，廢渣、廢水、廢氣均可交至生活垃圾焚燒項目協同處置，項目所需配套系統數量有所減少，建設以及運行成本大大降低;能源物料管道可以你來我往，取長補短，這對優化資源的合理配置、共享場區基礎設施、提高運行效率、降低運營成本等方面有一定意義。據統計宿遷餐廚項目建設投資成本約76.94萬元/噸餐廚，運行成本約247.37元/噸餐廚。故該模式相對于獨立模式具有一定技術經濟優勢，有條件的區域可統籌規劃餐廚垃圾和生活垃圾協同處置，發揮協同處置優勢。

2.3 餐廚處理與生活垃圾焚燒一體化協同模式

餐廚處理與生活垃圾焚燒協同建設、運營模式相對于獨立模式體現出了諸多優勢，但餐廚與焚燒為兩個獨立廠區，主廠房等設施不共用，增加了餐廚垃圾處理廠與垃圾焚燒廠之間的物料管廊，固渣需要車輛運輸至焚燒垃圾倉，在土地節約、建構筑布置優化方面還具有較大研發空間。我們在協同處理模式基礎上，繼續研發推出了餐廚與垃圾焚燒一體化協同模式，如光大海鹽綠能環保餐廚項目：將餐廚垃圾項目與生活垃圾焚燒項目“同址合建”。餐廚垃圾處理間布置在生活垃圾卸料平臺下方與垃圾焚燒同廠房布置;餐廚厭氧廢水與垃圾滲濾液共用污水處理站;餐廚厭氧罐與污水站厭氧罐同區域布置。該項目主廠房局部建筑立面圖如圖6所示，主廠房示意圖如圖7所示。該處理工藝流程、能源物料互通、三廢處理協同方面與協同處理模式類似。

該項目餐廚處理與生活垃圾焚燒一體化協同主要體現在：

（1）廠房布置：

主廠房：餐廚預處理車間置于卸料平臺下方;

污水站：餐廚厭氧廢水與垃圾滲濾液共用污水站;

厭氧區：餐廚厭氧罐與污水站厭氧罐同區域布置;

物流交通：共用廠區物流入口、道路、地磅房及地磅。

（2）能源物料：

用電：共用輸送電線路;

用水：共用生產、生活用水管網;餐廚生產用水來自滲濾液站中水;

蒸汽：焚燒發電項目蒸汽供給餐廚項目加熱;

沼氣：餐廚及滲濾液沼氣進入垃圾焚燒爐摻燒發電;

污泥：滲濾液向餐廚提供C/N比高，堿度大污泥與餐廚共發酵，解決餐廚厭氧易酸化問題。

（3）三廢處理：

廢水：餐廚項目廢水至焚燒項目滲濾液站;

固渣：餐廚固渣通過斗提機就近提進垃圾倉焚燒發

電，省去固渣轉運系統;

臭氣：臭氣就近直抽入垃圾倉，節約了公共物料管廊長度。

餐廚垃圾處理與生活垃圾焚燒一體化協同建設、運營模式。相比獨立模式、協同模式節約了土地資源、建構筑布置得以優化、餐廚臭氣有效控制，達到了降低總造價實現經濟與環境效益雙贏目的，主要優勢有以下幾點：

（1）土地節約：餐廚預處理車間置于生活垃圾卸料平臺下方，焚燒與餐廚共建主廠房、污水站、厭氧區、物流通道、地磅房、地磅;共用辦公樓、宿舍樓、食堂等公共設施;相比其他模式可以避免重復建設、設備布置緊湊，減小占地面積，占地面積更加減少。

（2）工藝優勢互補：生活垃圾焚燒產生的多余熱量可用于餐廚系統供熱，而餐廚垃圾處理產生的固相、臭氣則可通過生活垃圾焚燒廠進一步處理利用，焚燒和餐廚垃圾處理產生的滲濾液可以共同處理，產生的沼氣可以至生活垃圾焚燒爐摻燒發電，達到資源有效利用目的。

（3）成本降低：餐廚垃圾處理和生活垃圾焚燒一體化協同后主廠房、辦公樓、宿舍樓等合建，有效降低總投資。同時，一體化協同處理后，規模效應凸顯，餐廚所需蒸汽成本、滲濾液和臭氣處理成本都能大幅降低，管理人員成本也會相應減少，維修、化驗等人員可以共用，大大降低餐廚處理運行成本。據統計光大海鹽餐廚項目建設投資成本約49.6萬元/噸餐廚，運行成本約220.8元/噸餐廚。

（4）管理效率高：生活垃圾焚燒項目運營成熟，人員配置齊全，采用同一套班子進行管理，機電、儀控專工等共用，技術配套更為齊備，相比于單獨的餐廚垃圾處理項目，更利于項目的管理和長期運營。

（5）環保意義重大：一體化協同處理技術真正實現了餐廚垃圾的全組分徹底處置，污染“零排放”，環保意義重大。固廢循環利用，實現減量化、資源化;廢水集中處理，實現全回用。餐廚固渣通過斗提機就近提進垃圾倉焚燒發電，省去固渣轉運系統;廢水直接進入滲濾液站處理;臭氣就近直抽入垃圾倉，作為焚燒爐一次風焚燒處置，另外一體化協同后，餐廚車間空間有效減少，風量降至400000Nm3/h（低于同規模協同項目45000Nm3/h，獨立項目55000Nm3/h）。相比其他模式避免環保設施重復建設，降低了三廢運輸成本，美化了廠區環境。

3 結論

（1）本文所列舉的三種餐廚處理建設、運營模式，從廠區布置、能源物料和三廢處理三方面總結對比，如表1所示。

從表1對比可知，生活垃圾焚燒和餐廚垃圾一體化建設、運營模式為餐廚垃圾處理提供了新思路，具有降低餐廚垃圾處置的投資和運營成本，提高餐廚垃圾處理效益等諸多優勢。

（2）根據目前國內餐廚處理工藝路線和技術模式分析可知，預處理+厭氧發酵技術比較先進、可靠;符合國家產業政策和發展方向，不存在飼料化、肥料化可能出現的安全隱患。獨立餐廚處理模式中存在系統流程復雜，投資成本與運行成本過高等問題，可通過光大國際探索推出的與生活垃圾焚燒一體化協同處理模式解決。

（3）本文研究的餐廚垃圾處理與生活垃圾焚燒一體化模式模式的成功實施、運營，為后期餐廚垃圾處理項目的建設提供了較為經濟、先進的模式，同時也為污泥、園林垃圾、畜禽糞便等廢物與生活垃圾協同處置提供參考。

（4）在現有餐廚垃圾處理與生活垃圾焚燒一體化處理模式的基礎上，可考慮進一步優化工藝，增加餐廚垃圾處理項目和垃圾焚燒項目的協同點，如共用垃圾焚燒項目厭氧發酵系統、沼氣凈化和利用系統等。

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