餐厨垃圾与生活垃圾高效协同处理的探讨及工程案例分析

文_张珺 上海嘉伟环保科技有限公司

1 概况

目前餐饮服务业产生的餐厨垃圾，其处理工艺主要有厌氧工艺、好氧工艺、制肥工艺以及饲料化工艺等，其中厌氧工艺约占76%，为当前餐厨垃圾处置的主流工艺。厌氧工艺主要通过预处理将餐厨垃圾中的有机质分离出来，进入厌氧反应器内进行厌氧发酵产沼气，在分离有机质的同时还能够将餐厨垃圾中利用价值较高的油脂类物质分离出来，实现资源再利用。厌氧产生的沼气通过沼气锅炉、沼气发电机等设施进一步转化为能源供外部使用，实现餐厨垃圾的资源化处置及利用。

国内餐厨垃圾处置的工程虽然已发展多年，但目前工艺、设备仍有许多不成熟的地方，例如：废渣利用、臭气外溢、渗滤液浓液、经济效益等。如何应对引发了业内人士的不断思考和尝试。

2 方案分析

2.1 典型问题

餐厨垃圾处理中碰到的典型问题有：

①垃圾分类处在初期，实际收运中餐厨垃圾常混合着大量的生活垃圾，处置后产生的废渣较多，常见的处置方法是外运卫生填埋，而填埋并没有真正将餐厨垃圾资源化。

②厌氧发酵工艺受限于有机质转化效率问题，根据熊建军等人的研究，优化后的厌氧效率也仅能将46%的TS 转化为沼气，而熊彩虹等人将含有有机质的废渣一起进行生物昆虫如黑水虻饲养，将有机质通过生物生长转化为有机高蛋白饲料，但受销售和设备规模限制。

③臭气是最受百姓关注的重点问题，如不妥善应对，将会引起居民投诉及环保处罚。

④餐厨渗滤液处置的常规膜法处理会产生20%～30%的浓液，这部分浓液无论厂内或外运，最终处置均需要昂贵的成本。

⑤蒸汽和发电上网作为整个工艺的核心能源和收入，稳定供应是必备的，蒸汽在锅炉系统检修等情况停炉时无法稳定供应，餐厨厂将面临停产的窘境，并且发电独立上网的外部高压线路审批严格、成本高、周期长且经济效益一般也限制了沼气发电的进一步利用，造成了能源浪费。

2.2 与生活垃圾焚烧协同处置

随着垃圾分类、静脉产业园等理念的不断推广，易腐垃圾处理进入了“多元化协同处理”的新阶段。其技术特点是餐厨垃圾、厨余垃圾、粪便、污泥、秸秆等物料分别通过不同的预处理工艺后，一并进入后续处理系统进行协同处置。本文结合实际工程案例，探讨餐厨垃圾与生活垃圾焚烧高效协同处置的新思路。

将餐厨垃圾处置厂与生活垃圾焚烧厂同厂建设，餐厨垃圾处理厂布置于生活垃圾焚烧主厂房旁。两个项目的管理仅需一套运维管理团队；环场通道、市政水电管网、仓库均可实现共用。相比完全独立的餐厨垃圾处理厂，可以减少大量共用设施土地占用，避免公共建构筑物的重复建设，降低整体人员的编制数量，提高生产和管理效率。餐厨垃圾处理厂与生活垃圾焚烧厂同场建设如图1。

图1 餐厨垃圾处理厂与生活垃圾焚烧厂

2.3 协同处置利弊

餐厨垃圾与生活垃圾协同处理，解决餐厨垃圾处置中碰到的典型问题，并与生活垃圾焚烧电厂形成良好的互动，实现环保效益、经济效益双丰收。

2.3.1 废渣

废渣通过物料输送机进入到密闭式垃圾转运车中，在厂内运输至电厂垃圾储坑内与生活垃圾混合后进入炉内焚烧。相较于非协同项目，协同处理可以充分利用电厂的垃圾焚烧能力处置餐厨废渣，并进一步利用焚烧产生的热值进行发电，变废为宝。厂内运输，废渣不出厂，运输距离近、费用低、环境影响小的同时，还免去了填埋场的土地占用。有条件的协同项目还可以用密闭机械输送如链板机等代替垃圾转运车输送废渣，更进一步降低费用及环境影响。

2.3.2 渗滤液

餐厨渗滤液主要来自厌氧发酵后的沼液，沼液在泥水分离后的清液进入与电厂共建的渗滤液处理站，与生活垃圾渗滤液混合后进入生化系统进行统一处置。相较于独立建设污水处理站，可充分发挥渗滤液处理的规模效应，节约沼液处理系统的用地和投资。

2.3.3 沼气

沼气利用主要是将沼气用于燃气锅炉产蒸汽以及燃气发电机发电，也有少数项目将沼气制成CNG 出售。其中，沼气发电是餐厨垃圾处理项目为数不多的能够产生直接经济效益和收入的来源。锅炉产生的蒸汽自用于预处理车间，发电在满足自用后多余电力可并入电厂，与电厂一道并入当地电网，实现能源充分利用。

协同处理还可以有效利用电厂的蒸汽和电路资源，在锅炉检修维护或计划外停机时利用电厂的蒸汽继续维持餐厨预处理系统的正常工作，在发电机检修维护或计划外停机时将沼气直接送至垃圾焚烧炉内作为补充热源进行焚烧产热发电。该方案即保证了餐厨预处理在各工况下仍能稳定运行以及能源浪费的行业通病问题，还能够节约并网线路投资和运行维护费用。

2.3.4 臭气

臭气问题一直是困扰餐厨处理行业的难点重点。利用与电厂的协同，将餐厨垃圾处理过程中异味最重的设备点源臭气通过除臭管道直接送至电厂垃圾坑,作为焚烧炉一次风。而相对异味较轻的预处理车间内面源臭气,则利用就地除臭设施进行处置。两路除臭措施可互为备用，实现了臭气处置的双保险。

该协同方案可根据运行工况，灵活调节除臭风量和切换除臭设施，降低了除臭系统运行的整体费用的同时大大提高了除臭效果的稳定性，确保臭气不外溢，周边居民无影响。

3 工程实例分析

现以长三角地区的某县级餐厨处置项目为例，进一步剖析和讨论餐厨垃圾与生活垃圾同厂区同项目共建的协同模式。该项目生活垃圾日处理规模为分两期共1200t/d、餐厨垃圾日处理规模为210t/d（其中餐厨垃圾100t/d，厨余垃圾100t/d，地沟油处置10t/d），餐厨垃圾处置与生活垃圾二期同期建设，目前均已建成投产。生活垃圾处理工艺采用机械炉排炉工艺，餐厨垃圾则采用了预处理机械分选+蒸煮提油+中温厌氧发酵+沼气发电的厌氧处理工艺。与电厂充分共建公用设施，如宿舍、食堂、绿化、休闲运动区等，以及合用发电并网设备、污水处理设备、臭气处理设备，并依托电厂提供稳定蒸汽、废渣焚烧以及多余沼气入炉。并且在管理上除餐厨项目专业工程师以及值班巡检操作员，其他管理人员与电厂配置一套管理团队。

3.1 协同过程中存在的问题及解决办法

3.1.1 废渣运输时间冲突

该项目废渣通过密闭转运车输送，在闲时废渣转运车可以顺畅通过引桥进入垃圾坑卸料平台，但每天上午同时是生活垃圾以及餐厨垃圾的进场高峰期，经常会出现车辆排队等待卸料的现象，导致废渣不能及时倾倒并回到餐厨出渣接料口，耽误餐厨垃圾的连续处置。

为了解决这一问题，在设计之初即考虑选择勾臂车配可拆卸的勾臂密封渣箱的转运车量，并且配置了3 个8t 密封渣箱，共可存放24t 废渣，约2 ～3h 的出渣量，可以有充分缓冲时间避开早高峰卸料时段，且无需多购置运输车，仅需多配置2 个可拆卸密封渣箱即可。

由于该项目在最初建设方案时未考虑到此情况，餐厨项目出渣间与电厂垃圾坑设置在了两个相反方向，在之后的项目里已吸取了这方面的经验，将出渣间和垃圾坑就近布置，使用链板机等密闭机械输送方式直接输送至垃圾坑内，大大提高了运输效率，避免卸料拥堵，减少了运输中滴冒跑漏风险。

3.1.2 臭气输送效果保证

该项目点源臭气输送至垃圾坑作为一次风使用，设计及建设时采用了仅在电厂一侧设置引风机输送的方式，实际除臭效果没有那么明显。经查找原因发现是由于管路漏气、吸风量分布不均等情况造成局部死角，无法形成足够抽吸风量导致形成不了负压，因此在餐厨项目一侧的局部管路上增加了防爆轴流风机，改善风量分布不均、负压压力不足情况。此外，在垃圾坑侧采用了除臭风管就近进入垃圾坑内，与一次风吸风口相隔较远，餐厨臭气无法第一时间作为一次风吸入炉膛内，在垃圾坑局部形成正压，在随后整改中将餐厨除臭风管出口延长至一次风吸风口附近，垃圾坑负压可以很好的保持。

3.1.3 废渣焚烧、蒸汽使用以及并网线路合理使用

餐厨项目一天产渣率可按餐厨垃圾30%、厨余垃圾60%计，地沟油产渣量非常小可不计，满负荷时日产渣约90t/d，占电厂生活垃圾处置量的7.5%。废渣的组分主要为餐厨垃圾混入的生活垃圾即塑料、玻璃、皮革、废纸等，且该部分垃圾原本亦应该分类进入生活垃圾，实际运行情况也表明废渣对生活垃圾的处置不产生任何负面影响，还可增加锅炉产热，提高电厂发电量。

餐厨项目蒸汽一般使用温度160℃左右，压力0.4MPa 以下的蒸汽。起初设计和使用的是电厂锅炉三抽做工后蒸汽，温度压力都无法保证。经过分析，调整为电厂锅炉二抽做工后蒸汽。实际运行，每日使用蒸汽量约5t 左右，且为做工后蒸汽，对电厂蒸汽及发电系统几乎没有影响。该方案可无需在餐厨项目内设置沼气锅炉系统，且电厂供蒸汽更加稳定，餐厨项目产生的沼气可全部用于发电产出经济效益，即节约了锅炉系统重复投资，又可降低运维费用增加发电收入。

独立餐厨项目的沼气发电除自用外仍会有多余电量通过并网系统进入市政电网进行销售，但单独的并网线路及设备投入高、日常使用维护费用多且报批建设手续时间长和繁杂，本项目在设计之初考虑的发电上网最终无法落地。考虑到项目利用协同优势，将餐厨项目的沼气发电用于餐厨项目自用电的同时，通过内部电网直接输送至电厂的发电并网系统，通过电厂变压站升压和计量后并入市政电网进行销售。该项目满负荷时设计日发电量为8000kWh 左右，而电厂日发电量为48 万kWh，占比为1.67%左右，实际运行对电厂并网系统不会造成额外负荷，使用稳定。

3.2 经济成本分析

本项目处理规模为175t/d，其中餐厨120t/d、厨余50t/d、地沟油5t/d，采用预处理+厌氧+沼气产热+沼气发电的工艺路线，与本文的协同项目相似。

3.2.1 投资成本

协同处置项目中餐厨项目投资为0.8 亿元，折算餐厨垃圾投资成本为37.2 万元/t 餐厨垃圾。独立项目总投资1.05亿元，完整设置了沼气锅炉、渗滤液处理站、办公及宿舍楼、消防设施、地磅及门卫房、全风量的除臭设施和整套的并网设备和线路。折算吨餐厨垃圾投资成本为60 万元/t 餐厨垃圾。协同处置项目在投资成本明显优于独立项目。

3.2.2 运营成本

协同项目的运营成本（包含材料、水电、人员工资、维修、环保检测、其他费用等）为137 元/t 餐厨垃圾。独立项目的运营成本为192 元/t 餐厨垃圾。

4 结语

本文以长三角地区的某县级餐厨处置项目为例，对餐厨垃圾与生活垃圾协同处置模式的进行了探讨和分析，得出建议：①餐厨垃圾与生活垃圾的协同处置能够解决许多在独立项目中碰到的典型难题，并在该案例中进行了成功的应用。②经过对该协同项目的论证，在臭气、渗滤液、废渣、蒸汽和并网线路以及管理团队上，都能很好地发挥协同处置的优势。③无论是初期的投资建设成本还是后期的运营管理成本，协同处置项目都明显优于独立项目，在经济性上具有很高的实施性，为后续同类其他项目提供了很好的经验。