餐廚垃圾與生活垃圾高效協同處理的探討及工程案例分析

文_張珺 上海嘉偉環?？萍加邢薰?/p>

1 概況

目前餐飲服務業產生的餐廚垃圾，其處理工藝主要有厭氧工藝、好氧工藝、制肥工藝以及飼料化工藝等，其中厭氧工藝約占76%，為當前餐廚垃圾處置的主流工藝。厭氧工藝主要通過預處理將餐廚垃圾中的有機質分離出來，進入厭氧反應器內進行厭氧發酵產沼氣，在分離有機質的同時還能夠將餐廚垃圾中利用價值較高的油脂類物質分離出來，實現資源再利用。厭氧產生的沼氣通過沼氣鍋爐、沼氣發電機等設施進一步轉化為能源供外部使用，實現餐廚垃圾的資源化處置及利用。

國內餐廚垃圾處置的工程雖然已發展多年，但目前工藝、設備仍有許多不成熟的地方，例如：廢渣利用、臭氣外溢、滲濾液濃液、經濟效益等。如何應對引發了業內人士的不斷思考和嘗試。

2 方案分析

2.1 典型問題

餐廚垃圾處理中碰到的典型問題有：

①垃圾分類處在初期，實際收運中餐廚垃圾?；旌现罅康纳罾?，處置后產生的廢渣較多，常見的處置方法是外運衛生填埋，而填埋并沒有真正將餐廚垃圾資源化。

②厭氧發酵工藝受限于有機質轉化效率問題，根據熊建軍等人的研究，優化后的厭氧效率也僅能將46%的TS 轉化為沼氣，而熊彩虹等人將含有有機質的廢渣一起進行生物昆蟲如黑水虻飼養，將有機質通過生物生長轉化為有機高蛋白飼料，但受銷售和設備規模限制。

③臭氣是最受百姓關注的重點問題，如不妥善應對，將會引起居民投訴及環保處罰。

④餐廚滲濾液處置的常規膜法處理會產生20%～30%的濃液，這部分濃液無論廠內或外運，最終處置均需要昂貴的成本。

⑤蒸汽和發電上網作為整個工藝的核心能源和收入，穩定供應是必備的，蒸汽在鍋爐系統檢修等情況停爐時無法穩定供應，餐廚廠將面臨停產的窘境，并且發電獨立上網的外部高壓線路審批嚴格、成本高、周期長且經濟效益一般也限制了沼氣發電的進一步利用，造成了能源浪費。

2.2 與生活垃圾焚燒協同處置

隨著垃圾分類、靜脈產業園等理念的不斷推廣，易腐垃圾處理進入了“多元化協同處理”的新階段。其技術特點是餐廚垃圾、廚余垃圾、糞便、污泥、秸稈等物料分別通過不同的預處理工藝后，一并進入后續處理系統進行協同處置。本文結合實際工程案例，探討餐廚垃圾與生活垃圾焚燒高效協同處置的新思路。

將餐廚垃圾處置廠與生活垃圾焚燒廠同廠建設，餐廚垃圾處理廠布置于生活垃圾焚燒主廠房旁。兩個項目的管理僅需一套運維管理團隊；環場通道、市政水電管網、倉庫均可實現共用。相比完全獨立的餐廚垃圾處理廠，可以減少大量共用設施土地占用，避免公共建構筑物的重復建設，降低整體人員的編制數量，提高生產和管理效率。餐廚垃圾處理廠與生活垃圾焚燒廠同場建設如圖1。

圖1 餐廚垃圾處理廠與生活垃圾焚燒廠

2.3 協同處置利弊

餐廚垃圾與生活垃圾協同處理，解決餐廚垃圾處置中碰到的典型問題，并與生活垃圾焚燒電廠形成良好的互動，實現環保效益、經濟效益雙豐收。

2.3.1 廢渣

廢渣通過物料輸送機進入到密閉式垃圾轉運車中，在廠內運輸至電廠垃圾儲坑內與生活垃圾混合后進入爐內焚燒。相較于非協同項目，協同處理可以充分利用電廠的垃圾焚燒能力處置餐廚廢渣，并進一步利用焚燒產生的熱值進行發電，變廢為寶。廠內運輸，廢渣不出廠，運輸距離近、費用低、環境影響小的同時，還免去了填埋場的土地占用。有條件的協同項目還可以用密閉機械輸送如鏈板機等代替垃圾轉運車輸送廢渣，更進一步降低費用及環境影響。

2.3.2 滲濾液

餐廚滲濾液主要來自厭氧發酵后的沼液，沼液在泥水分離后的清液進入與電廠共建的滲濾液處理站，與生活垃圾滲濾液混合后進入生化系統進行統一處置。相較于獨立建設污水處理站，可充分發揮滲濾液處理的規模效應，節約沼液處理系統的用地和投資。

2.3.3 沼氣

沼氣利用主要是將沼氣用于燃氣鍋爐產蒸汽以及燃氣發電機發電，也有少數項目將沼氣制成CNG 出售。其中，沼氣發電是餐廚垃圾處理項目為數不多的能夠產生直接經濟效益和收入的來源。鍋爐產生的蒸汽自用于預處理車間，發電在滿足自用后多余電力可并入電廠，與電廠一道并入當地電網，實現能源充分利用。

協同處理還可以有效利用電廠的蒸汽和電路資源，在鍋爐檢修維護或計劃外停機時利用電廠的蒸汽繼續維持餐廚預處理系統的正常工作，在發電機檢修維護或計劃外停機時將沼氣直接送至垃圾焚燒爐內作為補充熱源進行焚燒產熱發電。該方案即保證了餐廚預處理在各工況下仍能穩定運行以及能源浪費的行業通病問題，還能夠節約并網線路投資和運行維護費用。

2.3.4 臭氣

臭氣問題一直是困擾餐廚處理行業的難點重點。利用與電廠的協同，將餐廚垃圾處理過程中異味最重的設備點源臭氣通過除臭管道直接送至電廠垃圾坑,作為焚燒爐一次風。而相對異味較輕的預處理車間內面源臭氣,則利用就地除臭設施進行處置。兩路除臭措施可互為備用，實現了臭氣處置的雙保險。

該協同方案可根據運行工況，靈活調節除臭風量和切換除臭設施，降低了除臭系統運行的整體費用的同時大大提高了除臭效果的穩定性，確保臭氣不外溢，周邊居民無影響。

3 工程實例分析

現以長三角地區的某縣級餐廚處置項目為例，進一步剖析和討論餐廚垃圾與生活垃圾同廠區同項目共建的協同模式。該項目生活垃圾日處理規模為分兩期共1200t/d、餐廚垃圾日處理規模為210t/d（其中餐廚垃圾100t/d，廚余垃圾100t/d，地溝油處置10t/d），餐廚垃圾處置與生活垃圾二期同期建設，目前均已建成投產。生活垃圾處理工藝采用機械爐排爐工藝，餐廚垃圾則采用了預處理機械分選+蒸煮提油+中溫厭氧發酵+沼氣發電的厭氧處理工藝。與電廠充分共建公用設施，如宿舍、食堂、綠化、休閑運動區等，以及合用發電并網設備、污水處理設備、臭氣處理設備，并依托電廠提供穩定蒸汽、廢渣焚燒以及多余沼氣入爐。并且在管理上除餐廚項目專業工程師以及值班巡檢操作員，其他管理人員與電廠配置一套管理團隊。

3.1 協同過程中存在的問題及解決辦法

3.1.1 廢渣運輸時間沖突

該項目廢渣通過密閉轉運車輸送，在閑時廢渣轉運車可以順暢通過引橋進入垃圾坑卸料平臺，但每天上午同時是生活垃圾以及餐廚垃圾的進場高峰期，經常會出現車輛排隊等待卸料的現象，導致廢渣不能及時傾倒并回到餐廚出渣接料口，耽誤餐廚垃圾的連續處置。

為了解決這一問題，在設計之初即考慮選擇勾臂車配可拆卸的勾臂密封渣箱的轉運車量，并且配置了3 個8t 密封渣箱，共可存放24t 廢渣，約2 ～3h 的出渣量，可以有充分緩沖時間避開早高峰卸料時段，且無需多購置運輸車，僅需多配置2 個可拆卸密封渣箱即可。

由于該項目在最初建設方案時未考慮到此情況，餐廚項目出渣間與電廠垃圾坑設置在了兩個相反方向，在之后的項目里已吸取了這方面的經驗，將出渣間和垃圾坑就近布置，使用鏈板機等密閉機械輸送方式直接輸送至垃圾坑內，大大提高了運輸效率，避免卸料擁堵，減少了運輸中滴冒跑漏風險。

3.1.2 臭氣輸送效果保證

該項目點源臭氣輸送至垃圾坑作為一次風使用，設計及建設時采用了僅在電廠一側設置引風機輸送的方式，實際除臭效果沒有那么明顯。經查找原因發現是由于管路漏氣、吸風量分布不均等情況造成局部死角，無法形成足夠抽吸風量導致形成不了負壓，因此在餐廚項目一側的局部管路上增加了防爆軸流風機，改善風量分布不均、負壓壓力不足情況。此外，在垃圾坑側采用了除臭風管就近進入垃圾坑內，與一次風吸風口相隔較遠，餐廚臭氣無法第一時間作為一次風吸入爐膛內，在垃圾坑局部形成正壓，在隨后整改中將餐廚除臭風管出口延長至一次風吸風口附近，垃圾坑負壓可以很好的保持。

3.1.3 廢渣焚燒、蒸汽使用以及并網線路合理使用

餐廚項目一天產渣率可按餐廚垃圾30%、廚余垃圾60%計，地溝油產渣量非常小可不計，滿負荷時日產渣約90t/d，占電廠生活垃圾處置量的7.5%。廢渣的組分主要為餐廚垃圾混入的生活垃圾即塑料、玻璃、皮革、廢紙等，且該部分垃圾原本亦應該分類進入生活垃圾，實際運行情況也表明廢渣對生活垃圾的處置不產生任何負面影響，還可增加鍋爐產熱，提高電廠發電量。

餐廚項目蒸汽一般使用溫度160℃左右，壓力0.4MPa 以下的蒸汽。起初設計和使用的是電廠鍋爐三抽做工后蒸汽，溫度壓力都無法保證。經過分析，調整為電廠鍋爐二抽做工后蒸汽。實際運行，每日使用蒸汽量約5t 左右，且為做工后蒸汽，對電廠蒸汽及發電系統幾乎沒有影響。該方案可無需在餐廚項目內設置沼氣鍋爐系統，且電廠供蒸汽更加穩定，餐廚項目產生的沼氣可全部用于發電產出經濟效益，即節約了鍋爐系統重復投資，又可降低運維費用增加發電收入。

獨立餐廚項目的沼氣發電除自用外仍會有多余電量通過并網系統進入市政電網進行銷售，但單獨的并網線路及設備投入高、日常使用維護費用多且報批建設手續時間長和繁雜，本項目在設計之初考慮的發電上網最終無法落地?？紤]到項目利用協同優勢，將餐廚項目的沼氣發電用于餐廚項目自用電的同時，通過內部電網直接輸送至電廠的發電并網系統，通過電廠變壓站升壓和計量后并入市政電網進行銷售。該項目滿負荷時設計日發電量為8000kWh 左右，而電廠日發電量為48 萬kWh，占比為1.67%左右，實際運行對電廠并網系統不會造成額外負荷，使用穩定。

3.2 經濟成本分析

本項目處理規模為175t/d，其中餐廚120t/d、廚余50t/d、地溝油5t/d，采用預處理+厭氧+沼氣產熱+沼氣發電的工藝路線，與本文的協同項目相似。

3.2.1 投資成本

協同處置項目中餐廚項目投資為0.8 億元，折算餐廚垃圾投資成本為37.2 萬元/t 餐廚垃圾。獨立項目總投資1.05億元，完整設置了沼氣鍋爐、滲濾液處理站、辦公及宿舍樓、消防設施、地磅及門衛房、全風量的除臭設施和整套的并網設備和線路。折算噸餐廚垃圾投資成本為60 萬元/t 餐廚垃圾。協同處置項目在投資成本明顯優于獨立項目。

3.2.2 運營成本

協同項目的運營成本（包含材料、水電、人員工資、維修、環保檢測、其他費用等）為137 元/t 餐廚垃圾。獨立項目的運營成本為192 元/t 餐廚垃圾。

4 結語

本文以長三角地區的某縣級餐廚處置項目為例，對餐廚垃圾與生活垃圾協同處置模式的進行了探討和分析，得出建議：①餐廚垃圾與生活垃圾的協同處置能夠解決許多在獨立項目中碰到的典型難題，并在該案例中進行了成功的應用。②經過對該協同項目的論證，在臭氣、滲濾液、廢渣、蒸汽和并網線路以及管理團隊上，都能很好地發揮協同處置的優勢。③無論是初期的投資建設成本還是后期的運營管理成本，協同處置項目都明顯優于獨立項目，在經濟性上具有很高的實施性，為后續同類其他項目提供了很好的經驗。