兰州餐厨垃圾资源化处理工艺在固体废弃物方面的减排效益

通过对兰州市餐厨垃圾资源化处理工艺及兰州市餐厨垃圾中固形物成分的分析，研究了餐厨垃圾资源化处理工艺在其固体废弃物方面的减排效益，为推动兰州市餐厨垃圾集中处理工作提供了有效的科学依据及技术支撑。
关键词：餐厨垃圾；资源化处理工艺；固体废弃物；固形物；减排效益中图分类号：X79随着我国城市化进程的加快和人民生活水平的提高，餐厨垃圾已经成为城市生活垃圾的重要组成部分。Wang[1]等调查指出，餐厨垃圾在收集和运输过程中易腐烂，会降低垃圾储存、输送、破碎和分离效率，高含水率、高有机质含量和高氯含量的特性也不利于其进行填埋或焚烧处理。因此，餐厨垃圾单独处理成为目前城市生活垃圾处理的重要趋势。餐厨垃圾处理方法包括高温好氧堆肥、厌氧发酵等，但是对这些处理技术在餐厨垃圾固体废弃物方面的减排效益还缺乏深入地研究。因此，为了推动餐厨垃圾处理工作的开展，需要科学分析餐厨垃圾集中处理工艺在固体废弃物方面的减排效益。
餐厨垃圾含有大量的有机质，具有较高的利用价值。对其进行适当的处理，能得到社会效益、经济效益和环境效益三者统一。吕凡[2]等进行了餐厨垃圾高温好氧生物消化工艺研究，实验结果表明，在高温条件下（55～65℃），可以达到废物的最大减量，减容率达到40％以上。高温好氧工艺处理餐厨垃圾，有机物转化率高，反应残余可作为有机肥料。根据调查，兰州市可回收利用的餐厨垃圾合计总量为208.9t/d。兰州市餐饮行业产生的餐厨垃圾中有很大一部分为水分，真正的有机物部分约占总量的40％，这些餐厨垃圾有一部分被直接倒入排水管道，易造成管道阻塞；大部分被城郊“养猪户”有偿收集后毫无处理地喂饲“垃圾猪”，甚至部分废弃油脂被回收、提炼后掺入食用油中非法出售给各类饮食店档。
餐厨垃圾的危害日益严重，对餐厨垃圾污染实施有效控制和治理已刻不容缓，为实现餐厨垃圾无害化、资源化利用，变废为宝，减少食品安全隐患，采取“统一收运，集中处理”的方式是解决兰州市日益严峻的餐厨垃圾危害的唯一出路，也是实现可持续发展之路，建立覆盖全市的统一餐厨垃圾收运网路，对餐厨垃圾进行资源化处理十分重要和迫切。
1兰州市餐厨垃圾的资源化处理工艺介绍针对目前兰州市餐厨垃圾资源化处理的几种工艺技术，通过对比分析并根据兰州市餐厨垃圾的成分分析，建议采用湿式厌氧消化工艺作为兰州市餐厨垃圾资源化处理过程的主体处理工艺，基于以下原因：
常规的填埋、焚烧等方法，不能充分利用餐厨垃圾，不符合资源化的原则，且餐厨垃圾的高含水率、高有机质含量和高氯含量的特性也不利于其进行填埋或焚烧处理。
普通好氧堆肥对进料纯度要求高，占地面积大；高温好氧堆肥需要大量热能，运行成本高。且餐厨垃圾堆肥，由于肥料的使用期带有季节性，容易因供需失衡造成积压。
厌氧干式发酵需要设置复杂的空气净化系统，且进料水分含量要求60％～85％，难以解决盐分问题。
浆状好氧发酵需要能耗较高，对进料纯度要求较高，产品仅为肥料。
综合以上特性，并针对兰州市餐厨垃圾含水率高、含盐量大等特点，需要分选系统进行脱盐处理，干式发酵采用水洗脱盐后脱水将大幅度增加前处理的难度，难以解决高盐分问题；同时，Ｋｗｏｎ[3]等人研究指出，干式发酵工艺难以分选餐厨垃圾中常见的骨头、贝类等不适合厌氧处理的物体。在国外，对物质成分单一的餐厨垃圾一般采取湿式发酵，干式发酵工艺一般较多用于处理综合垃圾分选后的有机物。
基于以上分析，并结合兰州市餐厨垃圾的特性，资源化处理应采用湿式发酵工艺。Lay[4]等将垃圾在备料罐中与热水混合，形成含水90％的浆液，并利用湿式分选方式清除掉塑料、木头等杂质，然后通过缓冲罐进入发酵罐。缓冲罐的作用是为了满足发酵罐连续稳定给料的要求。陈金钟等[5]指出，发酵罐中配有气体搅拌系统，经发酵消化后的垃圾残余物进入脱水装置进行脱水处理，大部分污水加热后循环使用。Kelley[6]等进行了实验研究，餐厨垃圾在发酵罐内的停留时间为18～21d，工作温度为35～38℃。在发酵期间，约50％以上的有机易腐物被转变为沼气。沼气可直接进行能源化利用。
He[7]等研究发现，厌氧湿式发酵具有物料输送控制简单、气味轻，停留时间短、占地面积小，技术成熟稳定等优点，最终产物为甲烷和肥料，可实现资源和能源的回收。此外，厌氧消化后的沼渣堆肥，相对于直接好氧堆肥来说，可减小厂区占地面积，且肥料的数量少，产品多元化。因此，兰州市餐厨垃圾资源化处理采用厌氧湿式发酵工艺，并对厌氧消化罐中产出的厌氧残渣进行二次发酵堆肥处理。
综上所述，兰州市餐厨垃圾资源化处理采用单相、湿式、中温、连续进料厌氧消化工艺。
兰州市餐厨垃圾资源化处理的工艺流程主要包括计量收料、湿式预处理、厌氧发酵、热电联供、固液分离、控氧堆肥、废水处理、生物除臭与自动控制等工艺系统。餐厨垃圾被收运进处理厂后，经计量后送入破碎机破碎后进入预处理池，经过湿式预处理除去各类杂质和砂砾，通过油脂分离系统处理后的固体物质被输送到水解反应器水解，将降解后的液体输送到甲烷反应器进行厌氧消化产生沼气，沼气脱硫处理后由热电联供装置发电并充分利用余热，剩余的发酵残渣通过控氧堆肥处理生产出有机肥产品，整个生产处理过程由计算机系统自动控制。处理过程中废水大部分在工艺中循环利用，最终多余的废水与生产过程中的废气则通过生物工艺处理后达到相应的国家标准后再进行排放。综上所述，兰州市餐厨垃圾资源化处理能很好地实现其在固体废弃物方面的减排，大部分固体废弃物通过资源化处理，变废为宝，充分利用餐厨垃圾中的资源，实现垃圾处理的资源化、无害化和减量化。
3结论餐厨垃圾初步分离的油脂可制成工业油脂和生物柴油，做工业原料和交通工具燃料。利用单相湿式厌氧处理工艺可用来生产沼气，厌氧发酵经固液分离后的沼渣可用来堆肥，产生固态及液态有机肥，餐厨垃圾本身的特性及工艺特点决定了其资源化利用程度很高。除去那些不能被降解的固体无机物外，其余餐厨垃圾均可被资源化利用，兰州市餐厨垃圾资源化处理能很好地实现其在固体废弃物方面的减排，大部分固体废弃物通过资源化处理，变废为宝，充分利用餐厨垃圾中的资源，实现垃圾处理的资源化、无害化和减量化。