羅振文

(華威中學(xué)，華威 cv 34 6pp)

1 引言

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市生活垃圾中以餐廚垃圾為主的易腐性有機物含量不斷增加，從而造成環(huán)境污染日益嚴(yán)重，這成為可持續(xù)發(fā)展的隱患之一，引起了全社會的關(guān)注。2010年，國務(wù)院辦公廳出臺了《關(guān)于加強地溝油整治和餐廚廢棄物管理的意見》，要求大力推進餐廚垃圾資源化利用和無害化處理，探索適宜的餐廚垃圾資源化利用和無害化處理技術(shù)工藝路線及管理模式，提高餐廚垃圾資源化利用和無害化處理水平。

隨著南昌市流動人口不斷增加，餐飲業(yè)日趨發(fā)達，餐廚垃圾的產(chǎn)量越來越大。一些不法分子在利益驅(qū)使下，將潲水油、地溝油等進行初提煉后又回流到餐飲業(yè)，不僅造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，而且嚴(yán)重威脅市民的身體健康。因此，提高餐廚垃圾處理技術(shù)，實現(xiàn)餐廚垃圾資源化利用和無害化處理已刻不容緩[1]。

南昌市是江西省首個，也是全國第一批開展餐廚廢棄物資源化利用和無害化處理的33個試點城市之一。在城市化水平和人口總量快速提高和2018年以來“非洲豬瘟”爆發(fā)的共同影響下，南昌市餐廚垃圾的產(chǎn)生量已遠遠超過已建餐廚處理廠的處理能力，目前大部分餐廚垃圾未被及時進行有效的收運和處理。因此，需進一步加強餐廚垃圾的收運管理，并配套終端處理設(shè)置設(shè)施。本文以南昌固廢處理循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)園餐廚垃圾處理工程為例，介紹餐廚垃圾資源化處理技術(shù)，并對其經(jīng)濟效益進行分析。

2 餐廚垃圾的構(gòu)成及危害

(1)定義。餐廚垃圾，是指除居民日常生活以外的食品加工、飲食服務(wù)、單位供餐等活動中產(chǎn)生的廚余垃圾和廢棄食用油脂[2]。其中，廚余垃圾是指食物殘余和食品加工廢料，廢棄食用油脂是指不可再食用的動植物油脂和各類油水混合物[3]。

(2)組成及特點。餐廚垃圾含有蛋殼、濕瓜果皮、菜根菜葉、米面油、廢棄的動物組織以及剩飯菜等。餐廚垃圾化學(xué)組成復(fù)雜，既包括水、無機鹽、淀粉、脂肪、蛋白質(zhì)、纖維素等，也含有少量營養(yǎng)元素如氮、磷、鉀、鈣等。餐廚垃圾的特點主要是含水率高、無機鹽含量高、油脂含量較高[3]。

(3)主要危害。餐廚垃圾的危害主要有侵占土地、污染環(huán)境、傳播疾病、危害人畜健康等。

因此，科學(xué)合理地解決餐廚垃圾問題，實現(xiàn)餐廚垃圾無害化、減量化和資源化意義重大?，F(xiàn)階段各種技術(shù)不太成熟的情況下，主要是在保證餐廚垃圾無害化的基礎(chǔ)上，最大限度實現(xiàn)其減量化和資源化，實現(xiàn)環(huán)境效益、社會效益和經(jīng)濟效益的最大化和最優(yōu)化[1]。

3 目前餐廚垃圾主要處理技術(shù)簡介

傳統(tǒng)餐廚垃圾處理工藝有填埋、焚燒、堆肥、飼料化、厭氧消化和酶解技術(shù)等[4]。各項技術(shù)的優(yōu)劣對比見表1。

表1 餐廚垃圾處理工藝優(yōu)劣對比

(1)填埋。填埋法是利用各種微生物將垃圾降解消化的處理方法，一般采用填坑和自然填溝等方式[5]。

(2)焚燒。焚燒技術(shù)是指在焚燒爐內(nèi)經(jīng)過高溫焚燒，將餐廚垃圾中的有機物徹底氧化分解，從而達到無害化、減量化的目的[5]。

(3)堆肥。堆肥法是在人工控制的條件下，利用微生物對餐廚垃圾進行穩(wěn)定化的處理過程。我國餐廚垃圾有機質(zhì)含量高，C/N比較低，氮磷鉀等元素含量較高，營養(yǎng)豐富，適合作為堆肥原料進行處理[6]。

(4)飼料化。餐廚垃圾富含營養(yǎng)物質(zhì)和微量元素，符合其作為飼料原料的基本要求。利用餐廚垃圾中含有大量有機物的特性，通過高溫烘干、消毒滅菌和微生物發(fā)酵等工藝將其生產(chǎn)成為具有利用價值的飼料或飼料添加物[7]。

(5)厭氧消化。厭氧消化是利用微生物的酶菌將有機物降解產(chǎn)生沼氣，并在無氧環(huán)境下進行消化代謝。根據(jù)消化物料含固率的不同，分為濕式厭氧消化和干式厭氧消化[6]。

(6)酶解技術(shù)(消滅型)。酶解技術(shù)是在餐廚垃圾處理系統(tǒng)內(nèi)配置有經(jīng)培養(yǎng)馴化的復(fù)合微生物菌種，利用復(fù)合微生物的代謝活動，快速降解餐廚垃圾，是一種高效快速的減量化技術(shù)[8]。餐廚垃圾進入設(shè)備后，在特定溫濕度環(huán)境下，通過復(fù)合微生物菌群協(xié)同作用，各菌種分別針對淀粉、脂肪、纖維素、蛋白質(zhì)進行快速降解，最終生成水和二氧化碳[9]。該工藝在世界各國有廣泛應(yīng)用，能夠極大地解決餐廚垃圾存放和清運的問題，避免餐廚垃圾清運時產(chǎn)生的二次污染和環(huán)境衛(wèi)生問題、避免蚊蠅滋生。該技術(shù)能快速實現(xiàn)餐廚垃圾源頭減量，適用于機場、高速服務(wù)區(qū)、景區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校等場所。

4 餐廚垃圾資源化處理技術(shù)

4.1 案例簡介

南昌固廢處理循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)園餐廚垃圾處理項目位于南昌市西北部南昌經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)蛟橋鎮(zhèn)雙嶺村麥園循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)園內(nèi)，距南昌大橋西橋頭約15 km，距新建區(qū)約7.0 km。其設(shè)計規(guī)模為：餐廚垃圾200 t/d、廚余垃圾100 t/d、地溝油30 t/d。

4.2 主體工藝流程簡介

該項目主要工藝流程包括餐廚垃圾預(yù)處理、廚余垃圾預(yù)處理、濕式厭氧凈化及沼氣利用處理等過程。

(1)餐廚垃圾預(yù)處理

餐廚垃圾預(yù)處理系統(tǒng)包括接收輸送單元、分選制漿單元、除砂除輕飄物單元、油水分離單元。預(yù)處理分選雜質(zhì)由車輛運至焚燒廠，毛油作為產(chǎn)品定期外運，預(yù)處理后的液相漿料進入本廠濕式厭氧系統(tǒng)。預(yù)處理工藝流程見圖1。

圖1 餐廚垃圾預(yù)處理工藝流程圖

餐廚垃圾經(jīng)運輸車輛運至廠內(nèi)，經(jīng)地磅稱重并記錄，建立臺賬。稱重后的物料由車輛運至綜合預(yù)處理車間卸料大廳后，運輸車輛將餐廚垃圾卸料螺旋接收料斗中，餐廚垃圾中的游離水進入瀝水坑，固相物料通過無軸螺旋輸送機送至大物質(zhì)分揀機，大物質(zhì)分揀機將物料中60 mm以上雜物篩除外運處置，余下物料輸送至精分制漿機，將物料破碎分選，將物料中粒徑大小在20 mm以上的雜物分離出系統(tǒng)，如瓶蓋、筷子小粒徑雜物及塑料、紙張等輕質(zhì)雜物，雜物外運處置。20 mm以下的物料制成8 mm以下漿料，之后泵送入除砂除輕飄物質(zhì)系統(tǒng)。

除砂除輕飄物系統(tǒng)將物料中的重物質(zhì)如貝殼、玻璃、瓷片、砂石等及細碎纖維等去除，除砂除輕飄物后的漿液進入中間儲池后泵送入油水分離系統(tǒng)。

除砂后的漿液泵送至提油系統(tǒng)，先將物料加熱，之后進三相離心機進行三相分離，分離出的粗油脂暫存在室外毛油儲罐，定期外運，三相離心機分離出的水相和渣相泵送入濕式厭氧發(fā)酵系統(tǒng)。

(2)廚余垃圾預(yù)處理

廚余垃圾預(yù)處理系統(tǒng)工藝流程如圖2所示。廚余垃圾預(yù)處理系統(tǒng)主要包括4個處理單元：接料粗破單元、破碎分離單元、擠壓脫水單元、出渣單元。該項目廚余垃圾預(yù)處理采用“料斗→粗破碎機→滾筒篩→磁選機→生物質(zhì)破碎分離機→螺旋擠壓機→除砂除雜機”的預(yù)處理工藝。

圖2 廚余垃圾預(yù)處理工藝流程圖

廚余垃圾預(yù)處理車間設(shè)計了1條處理線。廚余垃圾經(jīng)稱重計量后進入卸料間卸料，經(jīng)破碎機將垃圾中的大塊物料破碎，減少對后續(xù)預(yù)處理設(shè)備的沖擊，破碎至200 mm以下，然后經(jīng)滾筒篩篩分，篩網(wǎng)孔徑為100 mm，篩下物經(jīng)磁選分選出鐵質(zhì)金屬雜物后，經(jīng)細破碎、擠壓脫水、除砂除雜后進入?yún)捬跸到y(tǒng)的均質(zhì)罐。大于100 mm的滾筒篩篩上物及擠壓脫水固渣外運焚燒處置，砂石填埋處置。

(3)濕式厭氧系統(tǒng)工藝處理

厭氧消化工藝是在斷絕與空氣接觸的條件下，依賴兼性厭氧菌和專性厭氧菌的生物化學(xué)作用，對有機物進行生物降解的過程。廚余垃圾厭氧消化分為三個階段：水解與酸化、生成乙酸與脫氫、生成甲烷。在適宜的溫度和 pH 條件下，由兼性細菌產(chǎn)生的水解酶類，將大分子物質(zhì)或不溶性物質(zhì)分解為低分子可溶性有機物，水解形成的可溶性小分子有機物被產(chǎn)酸細菌作為碳源和能源，最終產(chǎn)生短鏈的揮發(fā)酸(如乙酸)，水解產(chǎn)生的有機酸在厭氧甲烷菌的作用下繼續(xù)降解最終產(chǎn)生沼氣。具體工藝流程見圖3。

圖3 濕式厭氧工藝流程圖

(4)沼氣凈化工藝處理

該工程采用“雙膜干式儲氣柜+沼氣濕法脫硫+干法脫硫+過濾增壓+應(yīng)急火炬系統(tǒng)”，其工藝流程為：厭氧發(fā)酵所產(chǎn)生的沼氣進入沼氣儲存單元進行儲存，再經(jīng)脫硫、脫水、精脫硫處理后通過過濾增壓系統(tǒng)為后續(xù)沼氣發(fā)電機組輸送合格的凈化沼氣。應(yīng)急情況下通過封閉式火炬燃燒排放。其工藝流程見圖4。

圖4 沼氣凈化系統(tǒng)工藝流程圖

5 經(jīng)濟效益分析

通過先進的處理設(shè)施、完備的處理工藝、規(guī)范的管理手段，該工程實現(xiàn)了餐廚垃圾資源化、減量化、無害化的處理目標(biāo)，達到了經(jīng)濟效益、環(huán)境效益、社會效益的多方受益，特別是經(jīng)濟效益方面表現(xiàn)突出。例如，通過技術(shù)手段，將餐廚垃圾中的廢棄食用油脂制成工業(yè)級混合油，以杜絕或減少其回流餐桌的可能，按照現(xiàn)有規(guī)模全年可節(jié)省財政支出1600余萬元。對餐廚垃圾進行厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣進行利用，預(yù)計全年可節(jié)約燃油和耗電2000余萬元。同時，在污水處理方面，通過使用國內(nèi)領(lǐng)先的脫氨設(shè)施提取出的碳酸氫銨，是一種用途廣泛的化工產(chǎn)品，全年可產(chǎn)生數(shù)十萬元的附加值，且經(jīng)過處理后的污水可達到外排市政管網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。

6 結(jié)論

通過對比以上工藝的優(yōu)缺點，結(jié)合南昌案例，可以得出如下結(jié)論，供決策者參考選擇。

(1)餐廚垃圾機質(zhì)含量高的特性導(dǎo)致了其不宜填埋，易造成二次污染、資源浪費。另一方面，由于其含水率高，也不宜焚燒處理，如需焚燒，則需增加預(yù)處理以降低含水量，進而導(dǎo)致處理成本增加。

(2)飼料化技術(shù)具有很好的資源化效益，但存在同源性污染及傳播疾病的風(fēng)險，應(yīng)審慎選擇。該技術(shù)適用于來源穩(wěn)定、安全、單一的餐廚垃圾。而堆肥工藝雖然資源化程度高，但需要解決堆肥產(chǎn)品品質(zhì)差、土壤鹽漬化問題，綜合環(huán)境效益差。該技術(shù)適用于不含鹽分或脫鹽后的廚余垃圾，但脫鹽成本較高。

(3)厭氧發(fā)酵經(jīng)濟效益好，但存在發(fā)酵時間長、工藝復(fù)雜、限制因素多、沼渣處理不當(dāng)易造成二次污染的問題。酶解技術(shù)的減量化程度高、無害化徹底、布局靈活、占地面積小、無二次污染，適用于就地分散處理，綜合環(huán)境效益明顯，是今后餐廚垃圾處理的主要方式。

(4)本案例工程能夠為居民創(chuàng)造優(yōu)美、舒適、清潔的城市環(huán)境，有益于市民身心健康，降低致病率，提高勞動生產(chǎn)率。同時，還能夠大大減輕餐廚、廚余垃圾不規(guī)范處置導(dǎo)致的環(huán)境污染，并產(chǎn)生非常可觀的經(jīng)濟效益。

致謝：感謝江西財經(jīng)大學(xué)張?zhí)煸?、江西洪源環(huán)境發(fā)展有限公司對本工作的大力支持！