适于国内厨余垃圾特性的预处理工艺技术

适于国内厨余垃圾特性的预处理工艺技术

佟瑞鑫      任泽栋

宁波开诚生态技术股份有限公司   浙江宁波   315012

作者/通讯作者：佟瑞鑫(1985--)，男，硕士，研究方向：有机垃圾处理。Email：trx@ksst.cn

摘要：厨余垃圾的资源化处置是我国减污降碳和无废城市建设的重要任务，是绿色低碳循环发展的重要抓手。结合国内厨余垃圾含有机质高，含水多，含杂多且复杂的特点，选取合适的预处理工艺成为厨余垃圾实现资源化、无害化和减量化的关键。

关键词：厨余垃圾；物料特性；预处理工艺；

一、前言

2016年12月，国家发展改革委和住房城乡建设部印发《“十三五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》提出：鼓励餐厨垃圾与其他有机可降解垃圾联合处理。2017年3月，我国发布《生活垃圾强制分类制度方案》，提出在条件许可的前提下，应统筹规划建设垃圾终端处理利用设施，积极探索建立集垃圾焚烧、餐厨垃圾资源化利用、再生资源回收利用、垃圾填埋于一体的城市垃圾协同处置利用基地。2021年5月，国家发改委、住建部联合下发《“十四五”城镇生活垃圾分类和处理设施发展规划》，提出加快完善垃圾分类设施体系、有序开展厨余垃圾处理设施建设、鼓励厨余垃圾无害化处理、资源化处理利用。

厨余垃圾[1]具有污染物和资源的双重属性，厨余垃圾的资源化处置是我国减污降碳和无废城市建设的重要任务，是绿色低碳循环发展的重要抓手，是满足国家及当地生活垃圾分类工作目标的重要保障，因此选取适于国内厨余垃圾物料特性的预处理工艺技术成为关键。

二、厨余垃圾的物料特性

本文所指的厨余垃圾指的是家庭日常生活中丢弃的果蔬及食物下脚料、剩菜剩饭、瓜果皮等易腐有机垃圾。在组分上成分较为复杂，含有一定比例的生活垃圾，如塑料袋、餐具、玻璃器皿、金属等，同时包括农贸市场产生的蔬菜瓜果垃圾、腐肉、水产品等。

考虑到垃圾分类是一个过程，垃圾分类过程中产生的厨余垃圾质量波动较大，结合多年厨余垃圾工程设计经验，厨余垃圾具有以下共性：1）来源广、产生量大，不确定因素多，物料混杂；2）有机质含量高，高水分（游沥水少，多以饱和水形式存在），易腐烂变质，易发酵，易发臭；3）厨余垃圾主要以植物类生料为主，熟食占比低；4）厨余垃圾存在袋装化，物料容重比相对餐厨垃圾低，同时与不同地区垃圾分类推行程度有关，袋装化比率不同。

三、预处理工艺技术选择

1、厨余垃圾处理难点

（1）原料复杂，不可控因素多，杂物混杂，有机质物料与其它垃圾物料物理外形基本类似，简单筛分系统无法识别；

（2）厨余垃圾主要以生物料为主，物料中的水份多以细胞水形式存在，包裹在细胞核内，直接挤压固液分离难度大；

（3）物料粘性高，简单筛分易糊孔，产量变化大，要求处理系统具有良好的耐冲击性能；

（4）物料组分和品类受季节、地域影响大，不同季节物料品类变化大；

（5）物料易腐烂，收集、处置过程中产生恶臭，对处理设备、输送设备、中间料仓、容器的密封性要求较高。

2、工艺技术选择

结合多年工程设计经验，采用以“物料接收+粗破碎+磁选筛分+生物质破碎分离+挤压脱水”为主的工艺路线。

该工艺是在充分理解研究国内各地区厨余垃圾复杂物料组分特性的前提下，结合多年的实践经验，有针对性地研发了以生物质破碎分离为核心的厨余垃圾预处理工艺，工艺主要集成了物料接收、粗破碎、生物质破碎分离、自动调节螺旋挤压固液分离等设备，提高了有机质获取效率，实现了可降解营养性有机物质与非营养性干扰物质的高效分离，实现了果蔬植物类厨余物质细胞水的有效释放，很大的提高回收及资源化利用价值。

工艺流程设计及主要设备选型说明

粗破碎系统：厨余垃圾来料可能混有部分未破袋的袋装物，因此在处理过程中首先需要进行破袋处理，以确保袋装物内物料分散开来，便于后端处理；同时考虑到生活垃圾源头分类投放存在波动性，会存在一些不可预料的大件垃圾，如废旧衣服布条等大块的，对后续处理线的顺畅性存在隐患的，因此需要进行粗破碎，将物料破碎到一定的颗粒度，以保障后端设备的处理效果以及工艺的连续稳定性；同时考虑厨余垃圾来源于家庭及农贸市场存在颗粒度不可控，因此不论是垃圾分类质量好还是垃圾分类质量差的垃圾，均需要粗破碎环节，控制物料的颗粒度，以保障后端设备的处理效果以及工艺的连续稳定性。

磁选筛分系统：磁选筛分为选配系统，可根据物料质量及处理规模进行选择，磁选的主要目的是一来可以将铁磁类物质回收利用，二来可以避免此类物质对后端设备造成磨损；筛分的主要目的考虑到来料质量不可控，波动大，当处理大规模厨余垃圾时增设筛分主要去除物料中易对系统设备造成缠绕和不可控的大杂物，减轻后端设备的压力，保障系统的顺畅性和稳定性。

生物质破碎分离系统：预处理工艺核心环节，其主要目的是实现有机物与无机物的分离。厨余垃圾中有机质物料与其它垃圾物料物理外形基本类似，简单筛分系统无法识别分离，同时，厨余垃圾主要以植物类生物料为主，物料中的水份多以细胞水形式存在，包裹在细胞核内，直接挤压固液分离难度大。因此，预处理工艺设计选型配置了先进的，具有可对有机物选择高效分离功能的生物质破碎分离系统，以实现有机物料与无机物料的高效分离，最大化地回收可降解的有机物质；同时在处理过程中将有机物包裹在细胞核内的水分尽可能打出，方便后续挤压脱水机高效挤压脱水。

结合生物质破碎分离机筛网孔可以任意组合，分段出料的功能，可采用二段出料功能：

1）第一段有机物料段，12mm-50mm以下的均质物料。

2）第二段杂物段（＞50mm），去除原生厨余垃圾中的短时间难以降解的非营养性物质，如塑料、废纺、毛笋壳、玉米皮和一些硬性的惰性物体。

挤压脱水系统：挤压脱水系统主要是将生物质破碎分离出的均质物料进行压榨处理，实现固液分离。

螺旋挤压脱水机通过独特的可移动筛框、液压缸、阻旋开关和电流追踪以及相关的控制技术，通过实时监控和自动控制螺旋轴扭矩的大小，保证出口压榨物的最佳干度和稳定的效果，该设备机械性能坚固耐用，维修简单方便。

采用连续挤压脱水的方式，具有良好的通过性和压榨率，确保系统稳定运行，挤压后液相与前端收集的沥液经除砂后可进入后端湿式厌氧发酵处理系统产沼气，实现厨余垃圾资源化处置。

3、工艺技术特点

1　安全环保，设备密闭性好，处理过程中无“跑冒滴露”现象，关键部位预留有臭气收集接口法兰，便于臭气有组织收集与处理。

2　工艺顺畅，布局合理，集约、处理能力强，运行顺畅无卡堵。

3　运维便捷，工艺技术先进，自动化程度高，运行简单方便。

4　高效低耗，预处理系统杂物去除率高。

5　采用生物质破碎分离工艺路线，对来料适用性广，可广泛适用来料物料的波动变化，在国内众项目上得到应用，处理效果好。

6　经济与社会效益显著，实现厨余垃圾资源化、减量化及无害化处置。

四、结论

采用以“生物质破碎分离”为主的预处理工艺技术有效解决了厨余垃圾处理的技术难题，确保厨余垃圾处置连续稳定可靠，实现了有机物与无机物的高效分离，提高了厨余垃圾资源化能力，提升了我国厨余垃圾处理技术和装备的水平，形成针对厨余垃圾处理与循环利用的技术解决方案，并成功应用在国内众多项目上，实现了厨余垃圾减量化、资源化、无害化，推动了厨余垃圾资源化利用，变废为宝，化害为利，为后续全国同类型厨余垃圾处置项目建设与运行提供了模板和参照，具有较高的社会价值。

参考文献：[1]  GB/T 19095—2019，生活垃圾分类标志