湿热解技术在餐厨垃圾预处理工程中的应用

2022-11-21赵春波北京梅凯尼克环保科技有限公司

节能与环保 2022年5期

文_赵春波北京梅凯尼克环保科技有限公司

针对我国市餐厨垃圾产生及性状特点，在考察其在新疆某市餐厨废弃物处理工程中的实际应用效果的基础上，建议含油脂率较高的餐厨垃圾处理工程使用本工程的湿热解技术为核心的综合分选预处理工艺进行处理。

1 项目背景

本项目建设地点位于中心城区东南边缘，距离城区约25km，距离市卫生填埋场约400m，建设用地总占地面积约30000m2。主体工艺采用“预处理+厌氧发酵”，主要产品有工业粗油脂和沼气。

预处理系统采用湿热解技术为核心的综合分选系统，此阶段实现固相无机质、油脂和固相有机质、液相物料的分离。其中无机质送入填埋场处理，粗油脂作为工业原料外售；剩余物料进入厌氧发酵系统。厌氧发酵系统采用中温、两级发酵技术，系统产品沼气平均产量不小于2600Nm3/d，沼气经过净化处理用于锅炉燃烧；发酵后的残渣经过固液分离后产生沼渣、沼液，沼液排至厂区西侧填埋场废水处理站，沼渣经过脱水后堆肥外售；分选出的杂物进入填埋场填埋。

2 项目设计特点

本工程采用“接收及输送+综合分选+加热离心”的预处理工艺。工程设计点：

①结合项目地区的气候条件，接收斗上部设计多个喷淋嘴，根据现场情况喷淋85℃热水，将垃圾中更多的油脂溶化为液体状态，随水流出并收集用于油脂提取。同时，大物质分选机盖板上也设置多个喷淋嘴，根据需要回流废水喷淋。

②根据物料组分，设计全物料湿热解提油来配置设备和工艺。若收运的物料含油率较低，考虑工艺的合理性和节省能耗，在除砂机出料端设置旁通管路，通过阀门的切换，将除砂后的浆液直接泵入匀浆缓冲池，实现滤水除油方式。这样的设计可控性比较强，操作灵活。

③由于餐厨垃圾大杂质和轻物质较多，为防止大杂质卡塞和轻物质对物料的缠绕，接料斗底部及大物质分选机设置无轴螺旋输送，变频控制，保证物料输送量及输送效果。

④接收斗底部设置的两条无轴螺旋均可正反转，出现卡死时可反转，提高系统运行稳定性。

⑤除砂机的集砂罐设置反冲水清洗装置，清洗重物质中的有机物。清洗后的有机水回到浆液中，减少有机物的损失。

⑥为防止物料输送泵和管道发生堵塞与磨损问题，采用压缩空气输送泵压送浆液。该泵没有与物料接触的转动部件，即使物料含有较大轻物质，也不会发生机械缠绕导致输送泵堵塞、避免采用螺杆泵由于磨损需定期更换的问题，具有高扬程、不堵塞、运行成本低的优点。

⑦为确保提油生产线的连续运行，设置2台加热罐交替运行；将卧式三相离心分离机设置在废水池和匀浆缓冲池上，分离后的废水和废渣依靠自重流进池内，在高程上节省动力，降低系统能耗。

⑧浆液暂存池设置换热盘管，用未加热前的浆料对提油系统的出口废水进行换热，回收利用对除油后的高温物料的温度进行。这样既可以降低进厌氧系统的浆料温度，又可以减少前端提油系统所投入的热量，降低工程能耗，节约运行成本。

⑨厌氧消化系统前的浆液输送管道材质均为SS304不锈钢，管道耐磨性高、阻力损失小。

⑩为保证整个项目无二次污染，供货范围内设备均保证密闭性，所有需连接除臭系统的设备均设置臭气收集口，并预留排气口及排气管道的安装位置。

3 设计内容

3.1 物料接收及输送系统

物料接收及输送系统在实现垃圾的接收和输送同时，还具有一定储存功能，能够满足高峰期物料的接收和输送，避免车辆长时间排队等候的现象。

接收斗尺寸标准密封箱式餐厨垃圾车设计，标准运输车出料口离地高度为0.8m。本方案接收斗接料口尺寸大于8t垃圾车的宽度的同时，还考虑了物料自由下落0.8m左右的溅射面宽度。

接收及输送系统处理规模50t/d，按每天8h运行设计，设置一套7.5m3/h的输送线，每条线设置一个20m3接收斗。接料斗和输送螺旋具备在4h内储存和输送大于50t餐厨垃圾的容积和输送能力。

3.2 综合分选系统

50t原生垃圾每天分出≥60mm的大杂质4.5t、轻杂质0.2t、重杂质0.5t，同时物料被制备成含固率11.4%的有机浆液送入全物料湿热解提油系统。综合分选系统按每天8h运行设计，设置处理能力7.5t/h的大物质分选机、破碎制浆分选一体机、除砂机各1台。

大物质分选机采用无轴螺旋结构，上层结构设置孔径60mm的筛网。垃圾在上层螺旋推进的过程中，小于筛孔的物料落到筛下；大于筛孔的物料被推送至杂质出口从系统中分出。下层结构设置8mm的滤网，将垃圾中的油水进一步的沥出，通过管道送入浆液暂存池。

餐厨垃圾进入破碎制浆分选一体机，固体有机物和易被破碎的重物质被碎成8mm的颗粒，从设备下部排出进入浆液收集箱，通过空气泵输送至除砂机；剩余的轻物质和不易破碎的杂质被输送至尾端排出。除砂机通过3个串联的旋流器和循环除砂工艺，二次去除有机浆液中重物质颗粒，防止重物质对设备造成损害以及在罐体中沉降淤积。

本系统优势：①精细的分选系统，杂质分离效率高，有机损失小；②破碎、制浆、分选一体化设计，结构紧凑，节约占地；③物料采用无磨损输送系统输送，降低设备维护费用。

3.3 全物料湿热解提油系统

将含固率约11.4%的69.2t有机浆液送入湿热解提油系统，通过2台加热罐和1台三相卧式离心机，实现粗油脂、废水、废渣三相分离。

将有机浆液泵入加热罐，通入饱和蒸汽直接加热至80℃，再泵入三相卧式离心机，分出1.68t粗油脂、废渣和废水。废渣进入匀浆缓冲池，废水进入废水暂存池，粗油脂则泵送至毛油储存罐。废水通过换热器和油脂提取系统的前端进料进行换热利用后，与废渣混匀进入后端厌氧处理系统。

系统设计优势：①同传统的静置、高速离心等分离方法相比，处理能力大，且能处理高浓度餐厨垃圾浆液；②对餐厨垃圾固相和液相同时进行处理，提油效率较高；③通过改变物料重蛋白质、碳水化合物及油脂的物理化学性能，可提高后续生物处理效率，在实现资源化的同时，更实现消毒灭菌。

3.4 除臭点及风量设计

根据污染程度不同进行分区划分。接收斗设除臭口，斗内保持微负压状态。除接收斗外设备采用密闭控制，通过除臭管道直接连入臭气处理系统处理后达标排放。根据相关标准规范规定及工程项目经验，设计预处理车间换气次数3次/h，构筑物内集气容器换气次数6次/h，保证构筑物内处于负压状态，避免恶臭气体逸散。统计本项目预处理车间除臭风量约3万m3/h。