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摘要：結合工程實例簡述了對餐廚垃圾采用一種“預處理+厭氧發酵+生物柴油+生物質燃料”循環無害化處理的工藝技術方案，并對其主要技術經濟指標進行了分析，工藝成熟可靠、經濟合理，可持續發展。

關鍵詞：餐廚垃圾；生物柴油；生產工藝；無害化處理

我國餐廚廢棄物的處理現狀已經嚴重影響到人民正常的食品安全體系和環境保護等方面。國家發改委、住房和城鄉建設部、環境保護部、農業部聯合印發了《關于組織開展城市餐廚廢棄物資源化利用和無害化處理試點工作的通知》（發改辦環資[2010]1020號）。此外，隨著世界不可再生能源資源的緊缺和二氧化碳減排壓力的增加，許多國家都在積極發展可再生能源，生物柴油作為一種可再生能源得到社會廣泛的關注。本文就以某餐廚垃圾無害化處理生產項目為實例，簡單闡述了日處理餐廚廢棄物100t/d的工藝方案，該工藝利用餐廚廢棄物進過預處理分離出“地溝油”通過酯化、酯交換等反應生產生物柴油，分離出來的水和渣用于厭氧發酵制沼氣，不僅可減少骯臟有毒的廢棄物隨意排放污染環境，而且產生的副產品生物柴油跟沼氣都是清潔可再生能源，這對改善生活環境、解決國家能源短缺問題、促進國民經濟可持續發展都具有重要的戰略意義。

1處理規模及處理工藝技術選擇

本文論述的餐廚廢棄物的生產量預測按人均日產量進行估算。根據餐廚垃圾生產量預測公式，計算餐廚垃圾生產量和收集量：Mc=Rmk式中：Mc為某城市或區域餐廚垃圾日產生量，kg/d；R為城市或區域常住人口，人；m為人均餐廚垃圾產生量基數，kg/（人•d）；k為餐廚垃圾日產生量修正系數。人均餐廚垃圾產生量基數m取0.1kg/（人•d），修正系數k取1.00。按某市常住人口數100萬，則餐廚廢棄物產量100t/d。餐廚廢棄物的主要來源多為餐飲行業及食堂，其成分主要含有：油、水、魚、肉、骨頭、果皮、蔬菜、米面以及廢餐具、玻璃容器、紙巾、塑料、金屬器物等。由于我國垃圾分類制度起步較晚，大部分人們在日常生活中也還沒有養成垃圾分類回收的習慣，在生活中產生的餐廚廢棄物大部分進入不規范的收集系統，還有部分餐廚廢棄物與生活垃圾混合進入生活垃圾填埋場或垃圾焚燒廠。十二五期間國家規劃的33個試點城市餐廚廢棄物處理廠陸續開建，受環境保護的要求以及地溝油的危害，一些非試點旅游城市也率先開展了餐廚廢棄物處理項目。目前國內外比較常用的餐廚垃圾廢棄物的處理方法一般有填埋，焚燒，飼料化，堆肥，厭氧發酵等技術。根據某市餐廚廢棄物的特性，本文對某市餐廚垃圾無害化處理方式的選擇做出如下分析：

1）填埋處理技術：填埋即埋于土里，很明顯這種方式比較適合能夠自然降解且對土壤無害的一些廢棄物的處理。餐廚廢棄物中一般都含有比較多有機物質，直接填埋的方式不能對其進行有效的資源回收利用，并且高含水率的餐廚廢棄物如果直接填埋，其混合廢液在土壤中產生滲透，會對新的土地資源造成侵蝕，破壞了生態環境，所以并不合理。在當前寸土寸金的時代、加上人們對環境生態越來越重視的前提下，填埋處理技術并不適合我國餐廚廢棄物處理，因此，本文不選取填埋工藝。

2）焚燒處理技術：焚燒是比較簡單的工藝，即垃圾中的可燃物在焚燒爐中與氧氣進行燃燒，焚燒的優點是處理量大，減容性好，焚燒過程產生的熱量用來發電還可以實現垃圾的資源化再利用。但含水率高的餐廚廢棄物并不宜采用焚燒工藝，因為高含水率會增加焚燒燃料的消耗，處理成本增加，而且焚燒處理不當還會對環境造成二次污染。所以本文也不選取焚燒處理技術。

3）飼料化處理技術：主要采用高溫加熱，烘干處理，殺毒滅菌，除去鹽分等物理手段來處理餐廚廢棄物，最終制成蛋白飼料添加劑、再生水、沼氣等可利用物質。由于從餐廚廢棄物到飼料這條線是最短的，能量、資源損失也最小，所以餐廚廢棄物制飼料是資源化程度最高的。但因為飼料存在同源性問題目前國家并不提倡餐廚廢棄物做飼料，即由某種動物食用其同種類動物的肉、骨、血液等動物組織生產的同源性飼料，會產生潛在的不確定傳播疾病的風險。因此，本文也不選取飼料化處理技術。

4）好氧堆肥處理技術：易腐有機質含量較高且含水率適中的餐廚廢棄物比較適合于使用好氧堆肥處理技術。在生化處理設備中，加入自然界生命活力和增殖能力強的復合微生物菌種，對餐廚廢棄物中的有機廢棄物進行高溫快速發酵，使期中有機物得到降解和轉化。好氧堆肥所需的最佳含水率為50%左右，在堆肥過程中高含水率的餐廚廢棄物容易將整個堆垛空間堵死，這樣阻礙了空氣進入內部，致使微生物處于厭氧狀態，影響降解速度并產生硫化氫等臭氣，同時堆肥溫度下降，會影響到堆肥質量。因此，本文也不采用堆肥處理技術。

5）厭氧發酵處理技術：厭氧發酵是比較復雜的生物化學反應過程，其主要途徑大致分為水解、產酸和脫氫產甲烷三個階段。大分子或不溶性有機物（多糖、蛋白質、脂肪等）在水解菌的作用下分解為低分子可溶性有機物，水解形成的水溶性小分子有機物（氨基酸、長鏈脂肪酸、葡萄糖等）被產酸細菌作為碳源和能源，產生氫氣和短鏈的揮發性脂肪酸等。厭氧發酵的主要階段是脫氫產甲烷階段，在控制好溫度、pH值、營養物質、氧化還原電位、有毒物質等主要影響因素情況下，產甲烷細菌迅速生長繁殖，將產酸階段產生的氫氣和短鏈揮發酸（主要是乙酸）氧化成甲烷和二氧化碳。通過以上對現有餐廚廢棄物的幾種處理技術的分析對比，厭氧發酵技術相對比較先進，既沒有對環境造成破壞，也沒有對能源造成浪費，而且能夠產生新的清潔能源沼氣，這對實現社會環境和經濟效益的協調統一具有建設性意義，基于以上分析，本文擬采用“預處理+厭氧發酵+生物柴油+生物質燃料”循環無害化處理工藝技術。

2工藝技術說明

2.1預處理工藝

預處理工藝是純物理分離工藝，由收運系統送來的餐廚垃圾和地溝油通過分揀、破碎、除砂、壓榨等工序，除去一些不適合于利用的雜物，如塑料、金屬、瓶罐、竹筷等，并將可利用的物料破碎到合適的粒度，以便后續處理和利用。漿料加熱蒸煮后通過三相分離，分為油、水、渣。回收的油用于制作生物柴油，分離的水和渣用于厭氧發酵。預處理的收油率可達到90%，固渣利用率可達到85%，油中含渣≤3%，廢水的含固≤3%。餐廚垃圾預處理設備主要包含投料倉、大件分揀機、破碎篩分機、旋流除砂器、壓濾機、蒸煮釜、活塞泵、三相分離機、電氣及自動控制系統等。

2.2厭氧發酵產氣工藝

經過預處理打漿后的餐廚垃圾進入厭氧裝置系統，在水解酸化罐中產生有機酸再在厭氧發酵罐中經微生物作用發酵產生沼氣，沼氣凈化后送鍋爐房，作為本項目蒸汽鍋爐和熱油鍋爐的燃料，發酵后尾液經固液分離機進行固液分離，分離出的污水經污水管道送至廢水池進行污水處理，水質達標后排放，沼渣用于制生物質燃料棒。厭氧發酵產氣部分主要工藝設備包括水解酸化罐、厭氧發酵罐、二次發酵罐、固液分離機等；氣體凈化系統主要設備有貧液槽、脫硫吸收塔、富液槽、再生塔、沼氣儲柜等。具體流程見厭氧發酵產氣工藝流程框圖。

2.3生物柴油工藝

生物柴油的生產工藝很多，本文主要介紹的是酯交換法生產生物柴油，這也是目前普遍制備生物柴油的工藝。酯交換反應可以用酸、堿或酶作為催化劑，其中堿性催化劑包括KOH、NaOH、各種碳酸鹽以及鈉和鉀的醇鹽，酸性催化劑有硫酸、磷酸、鹽酸以及有機磺酸氨基化合物等。下面是酯交換反應的化學式：本文簡述的生物柴油是由原油油脂（地溝油、潲水油等）經過前處理、凈化脫色之后與甲醇在催化劑作用下經過酯化醇解反應、精餾分離等工序來完成的。生物柴油生產部分主要設備有水洗鍋、脫色塔、反應釜、脫溶塔、甲酯蒸餾塔等。

2.4生物質（RDF）燃料棒工藝

把預處理車間的有機殘渣和厭氧發酵沼渣、污泥渣按1：2的比例加入鋸木屑，經混合、脫水、壓制、烘干制成生物質燃料外賣。收購來的木屑，通過帶式輸送機送入混合機與沼渣混合，混合均勻后的物料泄入螺旋擠壓機擠壓脫水，使物料的含水率降到45%以下。脫水處理后的混合物料直接用壓塊機進行壓塊成型，再用熱風干燥機進行干燥，最后包裝外面。

3廢氣、廢水、廢渣的治理措施

3.1廢氣

餐廚垃圾在缺氧的環境下會產生各種難聞的氣味，所以廢氣的處理也是本項目的一個重點。卸料區、分揀室、油水暫存池、三相分離槽等主要區域都設置廢氣收集系統，系統由負壓收集點、集氣罩、支管道和主管道組成。各負壓收集點支管與主收集管相連，各負壓收集點配置調劑閥門以滿足不同設備的要求。本項目采用“熱交換器+堿洗吸收+低溫等離子+生物液滴濾”的組合工藝來處理廢氣。由于廢氣來源中相當一部分來自干燥機，溫度高達120℃，并含有大量水蒸氣，因此先通過換熱器將廢氣溫度降至60℃以下，有利于后期廢氣處理設備的運行。針對廢氣中含有的水霧、粉塵以及酸性氣體成分，在低溫等離子設備前串聯一級旋流板堿洗塔，使廢氣與堿性液滴充分混合反應，去除廢氣中的酸性氣體，同時去除粉塵和液滴。經過預處理的廢氣再經過低溫等離子體處理，在高壓電能作用下，把惡臭氣體中大分子成分擊穿產生包括電子、各種離子、原子和自由基在內的混合體，被氧化分解去除。經低溫等離子設備處理過的氣體中殘余部分小分子有機物，經生物過濾塔吸收，同時讓低溫等離子體產生的羥基、臭氧等活性強氧化物質與廢氣充分反應，確保廢氣無異味排放。風機安裝在凈化設備后端以保證整個凈化設備在負壓條件下操作。經處理后臭味、氨、硫化氫等去除效果滿足國家《惡臭污染物排放標準》。

3.2廢水

本項目廢水主要有生活污水與生產污水，生活污水量為2m3/d，生活污水經過化糞池初步處理后排入廠區污水管網，進廠區污水處理站處理。生產污水主要是發酵車間的發酵殘夜，水量115m3/d，pH值：6～9，COD：35270mg/L，BOD：20968mg/L，SS：1497mg/L，氨氮：126mg/L，污水進廠區污水處理站處理。處理達標后排放，污水處理站出水達到《污水綜合排放標準》中的三級標準，pH值：6～9，COD：500mg/L，BOD：300mg/L，SS：400mg/L。廢水處理主要設備有沼泥儲池、濾液池、接觸氧化塔、琉璃生化池、浮選裝置等。

3.3廢渣

生活垃圾、濾渣及污水處理的污泥均送至生活垃圾衛生填埋場衛生填埋，發酵沼渣等加鋸木屑制成生物質燃料外賣。

4主要技術經濟指標

本項目主要效益在于社會效益，根據單位餐廚垃圾收運費用以《特許經營協議》為依據，本次財務評價餐廚垃圾處理補貼按200元/t（其中收運成本103元/t，處理成本95元/t）計算。處理垃圾量按100t/d計算，年餐廚垃圾處理補貼收入730萬元。本項目投產后年產生物柴油20000t，按5800元/t。年含稅收入11600萬元，年不含稅收入9915萬元。本項目投產后年產RDF燃料棒20000t，按1000元/t。年含稅收入2000萬元，年不含稅收入1709萬元。本項目原料為餐廚廢棄物，固原料不計成本。輔助材料、燃料及動力消耗根據工藝計算及生產情況確定，價格按相關資料進行計算。

5結語

本項目為環保型資源再利用項目，屬于國家鼓勵支持范圍。厭氧發酵產生的沼氣作為蒸汽鍋爐和熱油鍋爐的燃料，有效地解決了項目的部分能源問題；主要副產品生物柴油與石化柴油相比具有含硫量極低、含氧量高、芳香烴含量少、閃點高、十六烷值高和廢氣逸出少等優點，是可再生型環境友好燃料；生物質燃料棒作為清潔能源可用于鍋爐等作燃料。本項目采用的處理技術先進可靠，節約資源，改善環境，有著良好的社會效益和經濟效益，有較強的抗市場風險能力。我國是人口大國，每天產生的餐廚垃圾數萬噸，如果任由這些餐廚垃圾隨意處理，或者被一些不良商人再拿來重新利用回到餐桌上，對國家、對人民都是巨大的損害。所以處理好餐廚垃圾，讓這些看似廢物的資源經過工業的生產變廢為寶也是國家宏觀經濟發展的要求。資源和環境問題是新世紀困擾我國持續發展的重要問題，本文闡述了一條將經濟、社會、環境、資源協調起來的工藝生產路線，結合我國的基本國情，建立以節約資源、綜合利用為主的循環經濟項目。這對創建文明社會、保障餐飲安全、提高環境質量都具有良好的社會效益。隨著國家的重視和投入、企業的參與以及科研開發的深入等，相信我國餐廚垃圾廢棄物無害化處理必將有長遠的發展。

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作者：陳靜；李芳 單位：湖南化工醫藥設計院