(安徽省城建設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230051)

0 引言

資源循環(huán)利用是實(shí)現(xiàn)城市健康發(fā)展的有效途徑，是生態(tài)城市建設(shè)的本質(zhì)特征[1]。以往中國(guó)的城市發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)資源回收利用問(wèn)題不夠重視，隨著循環(huán)利用以及生態(tài)環(huán)保的理念被廣泛認(rèn)可，固體廢棄物處理成為城市建設(shè)關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題之一。因此，開(kāi)展城市固體廢棄物資源化協(xié)同處置研究，構(gòu)建可持續(xù)的生態(tài)城市能源、資源、環(huán)境協(xié)同循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式，實(shí)現(xiàn)城市固體廢棄物在城市人工系統(tǒng)中的 “內(nèi)循環(huán)”，并進(jìn)入環(huán)境的“外循環(huán)”良性發(fā)展，形成有機(jī)資源循環(huán)鏈，對(duì)于促進(jìn)生態(tài)城市建設(shè)具有非常重要的意義。近年來(lái)，越來(lái)越多的學(xué)者將研究方向轉(zhuǎn)向多種城市固體廢棄物的協(xié)同處理研究[2]，城市固體廢棄物有多種處理工藝，不同的工藝各有利弊，采用協(xié)同處置方式可減少單一工藝帶來(lái)的弊端，提高固體廢棄物處理效率。有研究表明生活垃圾焚燒逐漸成為城市固體廢棄物協(xié)同處理的核心方式[3]，餐廚、污泥、建筑垃圾可燃物等固體廢棄物經(jīng)預(yù)處理后均可與生活垃圾焚燒廠協(xié)同處理，與其它生活垃圾處理方法相比，焚燒協(xié)同處置技術(shù)是目前實(shí)現(xiàn)生活垃圾無(wú)害化、減量化、資源化處理的有效手段。

以黃山市循環(huán)產(chǎn)業(yè)園內(nèi)規(guī)劃餐廚、污泥以及生活垃圾協(xié)同處理工程為例，通過(guò)分析城市固體廢棄物（餐廚、污泥、生活垃圾）的組成、特性及對(duì)環(huán)境的危害程度，開(kāi)展以生活垃圾焚燒廠為核心的城市固體廢棄物協(xié)同處理技術(shù)的研究。該工藝分別將餐廚、市政污水廠剩余污泥預(yù)處理后，固體廢棄物送往生活垃圾焚燒廠焚燒處理，污水送入生活垃圾焚燒廠滲濾液處理站處理達(dá)到回用水標(biāo)準(zhǔn)后場(chǎng)內(nèi)回用，沼氣用于發(fā)電（氣量需達(dá)到一定規(guī)模），實(shí)現(xiàn)城市固體廢棄物處置資源化、無(wú)害化。

1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及問(wèn)題

1.1 餐廚垃圾處理現(xiàn)狀

國(guó)外餐廚垃圾處理起步較早，如英國(guó)主要通過(guò)對(duì)餐廚垃圾進(jìn)行厭氧消化和好氧堆肥處理實(shí)現(xiàn)CO2減排2 000 萬(wàn)t/a，并在采取源頭控制的基礎(chǔ)上建立了全球首個(gè)全封閉式餐廚垃圾發(fā)電廠，可供應(yīng)數(shù)萬(wàn)家庭的日常用電[4]。美國(guó)餐廚垃圾的處理模式主要是采用粉碎機(jī)將餐廚垃圾粉碎后排入下水道，油脂送到工廠加以利用，此外又逐步發(fā)展了經(jīng)加工處理后作為飼料、土壤改良劑、堆肥以及用于生產(chǎn)生物柴油和沼氣等處理技術(shù)，最后對(duì)于難以利用的成分進(jìn)行填埋或焚燒[5]。德國(guó)餐廚垃圾主要采用堆肥和厭氧處理方式，每年收集880 萬(wàn)t 有機(jī)固體廢棄物，其中83%為堆肥處理，17%為厭氧處理[6]。韓國(guó)處理餐廚垃圾的方式以堆肥為主，所采取的主要技術(shù)為厭氧消化。日本則注重減少餐廚廢物的排出量，把其中的一部分轉(zhuǎn)換成飼料或肥料，并且對(duì)再生飼料和肥料制定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[7]。

目前，國(guó)內(nèi)許多中、大型城市餐廚垃圾處理廠建設(shè)飛速發(fā)展[8]，并形成了北京模式[9]、上海模式[10]、寧波模式[11]和西寧模式[12]等餐廚垃圾資源化處理模式。上海、杭州、青島等大部分城市也相繼出臺(tái)了餐廚垃圾廢棄物管理辦法。目前安徽省已建成運(yùn)行餐廚垃圾處理設(shè)施8 座，分別位于合肥、淮北、淮南、馬鞍山、蕪湖、銅陵、蚌埠、黃山，處理能力合計(jì)達(dá)1 030 t/d。

1.2 餐廚垃圾處理存在的問(wèn)題

國(guó)內(nèi)餐廚垃圾源頭的分類收集和運(yùn)輸以及管理體制和政策近年來(lái)正在逐步完善[13]，由于各地區(qū)的飲食習(xí)慣差別大致使垃圾組分差異較大，目前不同的餐廚垃圾主流處理技術(shù)都有應(yīng)用，但是也存在以下缺陷：①直接采用焚燒的方式處理成本較高，餐廚垃圾水分含量高會(huì)增加燃料的消耗[14]；②好氧堆肥處理過(guò)程不封閉，易造成二次污染，而且有機(jī)肥料質(zhì)量受餐廚垃圾成分制約很大，銷路往往不暢；③生化處理單臺(tái)設(shè)備處理能力低，減量化效果差，在餐廚垃圾中大量存在摻糠等有機(jī)物，后端農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈較長(zhǎng)[15]；④厭氧發(fā)酵工程投資較大，工藝較復(fù)雜，產(chǎn)生的沼液量大，需進(jìn)一步處理。

1.3 污泥處理處置現(xiàn)狀

德國(guó)污泥處理處置的方式70%為焚燒處置，18%供給農(nóng)業(yè)利用，10%進(jìn)行景觀利用；美國(guó)針對(duì)污泥處置環(huán)節(jié)采用厭氧消化和好氧發(fā)酵并存的方式，處理率為80%左右；日本的污泥處置方式有填埋、農(nóng)田和綠化利用，近年來(lái)焚燒比重逐步增加并成為主要的方式。

目前國(guó)內(nèi)污泥處置主要采用土地填埋，由于污泥含水率較高，在60%～80%之間，污泥焚燒通常采用天然氣等助燃措施，但是直接焚燒對(duì)鍋爐設(shè)備的損壞率較高，會(huì)影響焚燒廠的正常運(yùn)轉(zhuǎn)；好氧堆肥技術(shù)[16]主要是利用污泥中有機(jī)質(zhì)含量高的特點(diǎn)，但是制備的肥料銷路很窄，因此該工藝的推廣在國(guó)內(nèi)受到限制。

1.4 污泥處理存在的問(wèn)題

污泥堆肥可以使其中的有機(jī)質(zhì)得到資源化利用，但是也存在污泥中的重金屬等有害物質(zhì)通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)，因此盡管填埋法是目前處理污泥的主要途徑[17]，但幾乎所有國(guó)家都認(rèn)識(shí)到，由于填埋侵占大量土地、處理費(fèi)用日益提高以及隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高和回收利用政策的執(zhí)行，填埋法無(wú)法實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。目前污泥焚燒技術(shù)發(fā)展已經(jīng)取得良好進(jìn)展，其污染排放控制、焚燒費(fèi)用相比其它污泥處理技術(shù)具有較大的競(jìng)爭(zhēng)力，但是實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中需控制好污泥的含水率，防止對(duì)爐體造成損害，同時(shí)對(duì)焚燒后的煙氣排放也有較高要求。

2 工程案例

2.1 餐廚垃圾處理

我國(guó)國(guó)情致使收集到的餐廚垃圾中仍然含有大量雜質(zhì)，包括金屬、玻璃、陶瓷等無(wú)機(jī)雜質(zhì)和廢紙、廢塑料、廢餐盒、筷子等非營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[18]。采用合理的預(yù)處理技術(shù)，如大物質(zhì)分選，不僅可以實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)的有效去除，同時(shí)能為后續(xù)處理環(huán)節(jié)提供有利條件[19]。餐廚垃圾成分的復(fù)雜性決定了使用單一的現(xiàn)有處理技術(shù)難以完成高效處理。以黃山市污水處理廠污泥與餐廚垃圾處置工程為例，將收集到的餐廚垃圾進(jìn)行初步去除雜物后，利用離心或壓榨預(yù)處理手段進(jìn)行固液分離，得到有機(jī)質(zhì)固渣和油水混合物。有機(jī)質(zhì)固渣可進(jìn)行焚燒處理，能夠降低處理成本，也可通過(guò)厭氧發(fā)酵實(shí)現(xiàn)資源化利用。本工程因緊鄰生活垃圾焚燒廠，因此采取固渣焚燒的方式進(jìn)行處理。油水混合物利用高溫蒸煮進(jìn)行分離，油脂用于生產(chǎn)生物柴油，最終剩下的液體含有豐富的有機(jī)質(zhì)，可與有機(jī)質(zhì)固渣混合進(jìn)行厭氧發(fā)酵生產(chǎn)新能源氣體，作為高品質(zhì)熱源循環(huán)利用，產(chǎn)生的沼渣進(jìn)行焚燒，協(xié)同處置的滲濾液經(jīng)處理站混合處理后達(dá)標(biāo)排放。餐廚垃圾與生活垃圾焚燒協(xié)同處理流程見(jiàn)圖1。

圖1 餐廚垃圾與生活垃圾焚燒協(xié)同處理流程

2.2 市政污泥處理

隨著生活垃圾填埋場(chǎng)使用年限縮短，污泥混合填埋的處理方式無(wú)法持續(xù)使用，多地嘗試將含水率在60%～80%的污泥直接運(yùn)輸至生活垃圾焚燒廠同生活垃圾混合焚燒。但混合焚燒污泥對(duì)生活垃圾焚燒廠焚燒爐造成巨大壓力，隨著摻燒污泥量的增加，飛灰產(chǎn)生量、煙氣處理費(fèi)用隨著增長(zhǎng)，同時(shí)發(fā)電量減少。因此必須降低污泥含水率以提高處置效率。不同含水率污泥的質(zhì)量能檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 不同含水率污泥質(zhì)量能 kJ·kg-1

案例工程利用生活垃圾焚燒廠余熱蒸汽作為污泥干化熱源，采用“熱干化+焚燒”處理工藝，由焚燒廠接入壓強(qiáng)為0.4～0.5 MPa，溫度為155～200 ℃的蒸汽，通過(guò)圓盤(pán)干化機(jī)將污泥處理成含水率40%以下的半干化狀態(tài)后運(yùn)輸至生活垃圾焚燒廠進(jìn)行焚燒處理。污泥干化處理充分利用生活垃圾焚燒廠余量蒸汽作為熱源，降低了污泥自身含水率，增加污泥入爐質(zhì)量能。結(jié)合投產(chǎn)后黃山市生活垃圾焚燒廠運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀反饋情況，目前飛灰產(chǎn)生量、煙氣處理費(fèi)用、發(fā)電量已回歸至正常水平，半干化污泥入爐焚燒對(duì)于焚燒系統(tǒng)的沖擊較之前有明顯好轉(zhuǎn)。污泥干化處理工藝流程見(jiàn)圖2。

圖2 污泥干化處理工藝流程

3 協(xié)同處置情況

黃山市餐廚垃圾和污泥處理廠于2020年7月正式投入運(yùn)行，目前污泥干化和餐廚垃圾處理系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，隨機(jī)抽取該處理設(shè)施連續(xù)2 d 運(yùn)行工況，實(shí)際負(fù)荷率均達(dá)到80%以上。目前已通過(guò)環(huán)保驗(yàn)收以及多輪環(huán)保檢查，結(jié)果表明，協(xié)同處置工藝可行。

3.1 廢水達(dá)標(biāo)排放情況

餐廚垃圾廢水以及污泥廢水經(jīng)生活垃圾綜合處理廠滲濾液處理站處理后水質(zhì)均能達(dá)到GB/T 19923—2005 《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》回用標(biāo)準(zhǔn)。出水檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 廢水出水檢測(cè)結(jié)果 mg·L-1

3.2 廢氣達(dá)標(biāo)排放情況

黃山市污水處理廠與餐廚垃圾處置工程污泥處理量共計(jì)120 t/d、餐廚垃圾處理量為30 t/d，經(jīng)過(guò)預(yù)處理后摻燒的污泥量為15 t/d、餐廚垃圾量為5 t/d，焚燒廠日處理焚燒量為600 t/d，污泥和餐廚垃圾與生活垃圾的摻燒質(zhì)量比為1∶29，摻燒前后的廢氣排口監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 廢氣處理監(jiān)測(cè)結(jié)果

由表3可知，污泥干化后，可燃性提高，因此顆粒物的濃度在摻燒后降低；由于污泥和餐廚垃圾中的有機(jī)質(zhì)釋放導(dǎo)致臭氣、氨及硫化氫氣體排放濃度升高。監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示廢氣中主要污染物指標(biāo)均能達(dá)到GB 16297—1996《大氣污染綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》要求，惡臭污染物指標(biāo)達(dá)到GB 14554—93《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求。

4 結(jié)論

（1）餐廚垃圾、市政污泥與生活焚燒廠的協(xié)同處置產(chǎn)生的污染物可得到有效處置，廢水、廢氣等環(huán)保指標(biāo)均能達(dá)標(biāo)排放，可為其他同類案例提供工程參考。

（2）由于餐廚垃圾、污泥設(shè)計(jì)處理量有限，本案例未配置沼氣綜合利用設(shè)施。在規(guī)模達(dá)到一定量的情況下，可對(duì)固渣采取厭氧發(fā)酵處理，未來(lái)也可將畜禽糞便等有機(jī)質(zhì)列入處置范圍，深入探究有機(jī)廢棄物之間的協(xié)同處置方式，進(jìn)一步提升實(shí)現(xiàn)資源化利用效率。