廚余垃圾與焚燒廠協(xié)同處理工程應(yīng)用實(shí)例

摘要：隨著垃圾分類政策的推進(jìn)，廚余垃圾的終端處理問(wèn)題急需解決。以一處工程應(yīng)用實(shí)例為例，闡述了廚余垃圾與生活垃圾焚燒廠協(xié)同處理的優(yōu)勢(shì)。本工程充分利用現(xiàn)有焚燒廠的已有車(chē)間和處理設(shè)施，實(shí)現(xiàn)設(shè)施共享和優(yōu)化配置。通過(guò)協(xié)同管理、資源共享的運(yùn)營(yíng)方式，實(shí)現(xiàn)了廚余垃圾與焚燒廠的協(xié)同處置，期望為其他地區(qū)廚余垃圾處理廠的建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：廚余垃圾；焚燒廠；協(xié)同

中圖分類號(hào)：X799 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2025）02-0-03

Application Example of Collaborative Treatment Project between Kitchen Waste and Incineration Plant

CHU Zhen， CHEN Kang， CHEN Wen， ZHANG Siyuan

（WELLE Environmental Group Co.， Ltd.， Changzhou 213000， China）

Abstract： With the promotion of garbage classification policies， there is an urgent need to solve the problem of terminal disposal of kitchen waste. Taking an engineering application example， the advantages of collaborative treatment between kitchen waste and household waste incineration plants are explained. This project fully utilizes the existing workshops and treatment facilities of the incineration plant to achieve facility sharing and optimized configuration. Through collaborative management and resource sharing， the collaborative disposal of kitchen waste and incineration plants has been achieved. Expected to provide reference for the construction of kitchen waste treatment plants in other regions.

Keywords： kitchen waste; incineration plant; synergy

隨著垃圾分類政策的推進(jìn)，廚余垃圾的分類收集量顯著增加，但配套的終端處理能力難以落實(shí)[1]。垃圾分類未完善地區(qū)廚余垃圾中雜物含量占比近40%，主要為塑料、紙張、織物、金屬等，含少量油脂。針對(duì)廚余垃圾，需配套全流程的處理系統(tǒng)，但經(jīng)濟(jì)效益較差。采用廚余垃圾處理系統(tǒng)與焚燒廠共建，通過(guò)協(xié)同管理、資源共享的運(yùn)營(yíng)方式，降低項(xiàng)目建設(shè)投資及運(yùn)營(yíng)成本。

1 工程概況

本工程的建設(shè)完善了當(dāng)?shù)貜N余垃圾的末端處置設(shè)施，輔助前端進(jìn)行垃圾分類。廚余垃圾處理線與焚燒協(xié)同處置，預(yù)處理系統(tǒng)分出的雜質(zhì)送至焚燒爐焚燒，厭氧產(chǎn)生的沼氣供焚燒爐燃燒，沼液進(jìn)入焚燒廠原有滲濾液站處理。工程與焚燒廠實(shí)現(xiàn)資源和設(shè)施的共享，將廚余垃圾綠色無(wú)害循環(huán)處理，實(shí)現(xiàn)資源的再利用。

2 設(shè)計(jì)規(guī)模及進(jìn)出料指標(biāo)

2.1 設(shè)計(jì)規(guī)模

本工程預(yù)處理設(shè)計(jì)2條線路，廚余垃圾處理規(guī)模為600 t/d。

2.2 進(jìn)料組分

進(jìn)料組分占比如表1所示。

2.3 出料指標(biāo)

根據(jù)廚余垃圾預(yù)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)出料指標(biāo)，無(wú)機(jī)雜質(zhì)去除率不低于95%，雜質(zhì)出料含水率不超過(guò)70%，油脂提取率不低于90%。

3 項(xiàng)目設(shè)計(jì)構(gòu)思

廚余垃圾預(yù)處理過(guò)程中的工藝目標(biāo)包括兩個(gè)方面。一方面去除無(wú)機(jī)雜質(zhì)，完成垃圾分選。進(jìn)廠廚余垃圾中雜質(zhì)含量較高，主要為紙張、塑料袋、金屬、木竹等。另一方面，將垃圾制漿，盡可能保留有機(jī)質(zhì)。厭氧發(fā)酵后進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)的物料呈液態(tài)以便于攪拌和傳質(zhì)，因此廚余垃圾預(yù)處理須將原生垃圾制作為漿料態(tài)。

3.1 分選工藝比選

目前，廚余垃圾分類收集工作的不完善，廚余垃圾中雜物含量較高，因此提出破袋滾筒篩、風(fēng)選設(shè)備作為分選工藝備選。

3.1.1 破袋滾筒篩

滾筒篩分利用不同孔徑的篩網(wǎng)分離不同粒徑的垃圾。就廚余垃圾而言，若篩分孔徑為100 mm，則篩上物主要是塑料、織物等輕質(zhì)雜物和少量大尺寸的惰性物，篩下物為剩菜、剩飯、果皮以及菜葉等有機(jī)組分，篩分效率較好?？紤]現(xiàn)有廚余垃圾多為袋裝收集，在滾筒篩內(nèi)設(shè)置多層級(jí)不同形式的破袋刀，袋裝廚余垃圾隨著滾筒篩的轉(zhuǎn)動(dòng)被拋到較高位置，落下后極易被掛破撕裂，破袋效果好。

3.1.2 風(fēng)選

風(fēng)選是一種高效的垃圾分選方法，主要基于物料與雜質(zhì)之間相對(duì)密度的差異，在氣流的作用下，通過(guò)不同的沉降速度和下落位置實(shí)現(xiàn)垃圾的分離。風(fēng)選分選廚余垃圾時(shí)，由于垃圾含水率較高，垃圾中的織物、紙張、輕質(zhì)塑料易被水分浸濕，導(dǎo)致分選效率較低。

破袋滾筒篩具有分選效果好、工藝成熟可靠、綜合能耗低、自動(dòng)化程度高、現(xiàn)場(chǎng)操作條件較好、臭氣易于控制等優(yōu)點(diǎn)，在技術(shù)可行性、先進(jìn)性和運(yùn)營(yíng)維護(hù)便利性方面均優(yōu)于風(fēng)選工藝。因此，廚余垃圾分選環(huán)節(jié)推薦采用破袋滾筒式設(shè)備。

3.2 制漿工藝比選

廚余垃圾經(jīng)初步分選后，去除大部分的無(wú)機(jī)雜物，篩下物主要以有機(jī)組分為主和小部分的小尺寸雜物，需要在后續(xù)制漿環(huán)節(jié)一并考慮去除小尺寸雜物。對(duì)常用的廚余垃圾制漿工藝作比選闡述。

3.2.1 自動(dòng)分選破碎制漿

自動(dòng)分選破碎制漿機(jī)的原理是在高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)破碎刀具或轉(zhuǎn)臂的作用下，破碎食物殘余中的有機(jī)質(zhì)，并在離心力的作用下，從周?chē)膱A筒孔板分離出來(lái)。而破碎不掉的塑料、纖維、金屬等從進(jìn)料端的反方向分離出來(lái)。

3.2.2 擠壓制漿

擠壓制漿其工作原理是利用機(jī)械軸壓力在機(jī)器內(nèi)部的“垃圾腔”內(nèi)擠壓垃圾原料，同時(shí)在腔體外部配置有高強(qiáng)度篩網(wǎng)。通過(guò)機(jī)械壓力將垃圾中的水分和細(xì)小顆粒壓榨出來(lái)，成為漿料。

3.2.3 生物水解制漿

生物水解制漿是在適宜溫度和微生物狀態(tài)下，通過(guò)水力、機(jī)械、生物水解協(xié)同作用，處理垃圾中的有機(jī)組分。該過(guò)程中，經(jīng)過(guò)2～3 d的停留時(shí)間，易降解有機(jī)質(zhì)會(huì)發(fā)生生物水解反應(yīng)，大部分的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為漿液。剩余物質(zhì)通過(guò)擠壓脫水機(jī)的固液分離作用實(shí)現(xiàn)有機(jī)漿液和無(wú)機(jī)惰性物的徹底分離。

由于廚余垃圾中雜物較多，自動(dòng)分選破碎制漿設(shè)備磨損嚴(yán)重，需經(jīng)常更換刀具或轉(zhuǎn)臂，影響系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。本工程廚余垃圾預(yù)處理車(chē)間位于焚燒廠卸料大廳下方，占地面積有限，無(wú)法滿足生物水解設(shè)備的安裝要求。擠壓制漿設(shè)備制漿效果穩(wěn)定、自動(dòng)化程度高，從技術(shù)可行性和運(yùn)營(yíng)維護(hù)便利性方面較優(yōu)，因此廚余垃圾制漿環(huán)節(jié)推薦采用擠壓制漿設(shè)備。

4 預(yù)處理系統(tǒng)主要工藝路線

本工程廚余垃圾預(yù)處理系統(tǒng)經(jīng)過(guò)深化設(shè)計(jì)后，采用“破袋滾筒篩分+磁選+制漿脫水+除砂除雜+三相提油（可超越）”工藝，具體工藝流程如圖1所示，主要分為接收破碎分選單元、制漿脫水單元、除雜提油單元。

4.1 接收破碎分選單元

廚余垃圾接收料斗容積滿足一定的垃圾暫存需求，以應(yīng)對(duì)設(shè)備的臨時(shí)檢修。料斗底部設(shè)有瀝水池，可收集廚余垃圾滲瀝液，然后泵送至除砂除雜處理單元。

料斗中的廚余垃圾由螺旋提升至破袋滾筒篩。設(shè)備設(shè)置100 mm單級(jí)篩分，可盡可能減少篩上有機(jī)物量，避免有機(jī)物損失。采用特殊設(shè)計(jì)的破袋刀結(jié)構(gòu)，袋裝垃圾經(jīng)摔打、撕扯作用被破開(kāi)。篩上物主要是塑料、紙張、織物等物料，這些物料熱值較高，通過(guò)雙螺旋輸送至焚燒廠卸料坑焚燒處置。篩下物以有機(jī)物為主，經(jīng)過(guò)磁選，進(jìn)一步分揀出金屬等干擾物后進(jìn)入后續(xù)工藝。

4.2 制漿脫水單元

篩下物通過(guò)螺旋送至制漿脫水單元。擠壓制漿機(jī)是一種集制漿和脫水功能為一體的連續(xù)式制漿脫液設(shè)備，采用錐頭和氣囊保持工作壓力。通過(guò)空壓機(jī)系統(tǒng)，可以保持氣囊內(nèi)壓力穩(wěn)定，而且氣囊保壓相對(duì)傳統(tǒng)的彈簧等具有明顯的受力均勻的優(yōu)勢(shì)，從而保證分離出的雜物含水率穩(wěn)定在60%～70%，有機(jī)漿液的含固率穩(wěn)定在5%～13%。螺旋軸和葉片設(shè)計(jì)充分考慮廚余垃圾中可能存在的纏繞雜物的影響，采用較大的尺寸防止纏繞。同時(shí)，氣囊和錐頭的均勻受力，可以防止物料在脫水機(jī)內(nèi)因纏繞或出料受力不均而出現(xiàn)的堵塞和架橋。擠壓制漿機(jī)擠出的有機(jī)漿液進(jìn)入除雜提油單元，固渣通過(guò)螺旋輸送至焚燒廠卸料坑處置。

4.3 除雜提油單元

瀝水和有機(jī)漿液中含有較多的沉砂和少量的浮渣，因此設(shè)計(jì)除砂除雜系統(tǒng)有效去除有機(jī)漿液中的重物質(zhì)、雜質(zhì)砂粒以及細(xì)碎纖維等輕飄物，防止其對(duì)后續(xù)工藝設(shè)備、泵、管道等設(shè)備造成損害，去除的砂礫和浮渣通過(guò)螺旋輸送至卸料坑處置。

除砂除雜后的有機(jī)漿液通過(guò)加熱罐直噴蒸汽加熱至80 ℃，并由泵輸送至三相提油機(jī)。在該溫度下，三相提油機(jī)能很好地實(shí)現(xiàn)固渣、漿液及油脂的分離[2]，產(chǎn)生純度為95%的粗油脂，輸送至粗油脂儲(chǔ)罐暫存；有機(jī)漿液輸送至厭氧消化系統(tǒng)與焚燒廠滲濾液混合厭氧發(fā)酵；三相固渣通過(guò)螺旋輸送至焚燒廠卸料坑處置。

5 協(xié)同處理優(yōu)勢(shì)

首先，本工程廚余垃圾預(yù)處理工藝流程簡(jiǎn)單，占地面積小，車(chē)間布置于焚燒廠卸料大廳下方，無(wú)須再新建廠房。相較于單獨(dú)建設(shè)的廚余垃圾處理廠，可節(jié)約項(xiàng)目投資及占地。

其次，本工程與焚燒電廠項(xiàng)目共建，廚余垃圾進(jìn)行機(jī)械預(yù)處理后，渣相物料協(xié)同焚燒；液相有機(jī)漿料除油后進(jìn)入?yún)捬跸到y(tǒng)，產(chǎn)生的沼氣用于焚燒爐燃燒；焚燒廠蒸汽用于有機(jī)漿液加熱提油。

最后，垃圾分類后，焚燒廠滲濾液產(chǎn)生量下降，原有滲濾液處理系統(tǒng)配套的處理設(shè)備能力富余。廚余垃圾預(yù)處理提油后的有機(jī)漿液可與焚燒廠滲濾液混合處置，無(wú)須再單獨(dú)新建厭氧和污水處理系統(tǒng)。

6 結(jié)論

隨著垃圾分類的推行，單獨(dú)的廚余垃圾處理項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益較差，政府需承擔(dān)高額的建設(shè)費(fèi)用和處置費(fèi)用。廚余垃圾與生活垃圾焚燒廠協(xié)同處理，可以充分利用現(xiàn)有焚燒廠的已有車(chē)間和處理設(shè)施，實(shí)現(xiàn)設(shè)施共享和優(yōu)化配置。新模式的引入為我國(guó)城市垃圾處理帶來(lái)了新的可能和機(jī)遇，可以更好地利用資源、降低成本、減少環(huán)境污染，具有一定的應(yīng)用價(jià)值和推廣意義。

參考文獻(xiàn)

1 王洪超，都興川.限制餐廚垃圾收運(yùn)與處理效率的因素分析[J].遼寧化工，2017（10）：1010-1012.

2 金文濤，安曉霞.象山縣餐廚廚余糞便協(xié)同處理工程建設(shè)方案研究[J].環(huán)境與發(fā)展，2019（8）：107-110.

收稿日期：2024-12-05

作者簡(jiǎn)介：褚禛（1990—），男，安徽合肥人，碩士，工程師。研究方向：固廢資源化處理技術(shù)。