餐廚垃圾預處理工藝研究

　　1 引言

　　近年來，我國餐飲行業高速發展，極大促進了市場消費和經濟發展，但隨之而來的餐廚垃圾問題也日益嚴重。僅2017年，全國餐廚垃圾產生量約在9900萬噸。餐廚垃圾組成一般包含糧食殘渣、蔬菜、動植物油、肉骨等，具有含水率高、有機物含量豐富、易腐爛的特點。

　　2 國內外研究現狀、發展動態

　　目前國內外可用于餐廚廢棄物的預處理工藝，主要包括預分選工藝（破袋、人工分選、滾筒篩分、彈跳分選、風力分選、紅外分選、破碎）及生化處理工藝（濕熱處理、干熱處理、生物干化、生物淋濾）的組合。預分選主要以物理分離為主，分選的物料只有在形狀、大小、質量等方面的改變，沒有組分、成分等方面的改變，其作用重點在于將后續處理工序需要處理的物料有效分離出來，并將此物料的大小粒徑等進行預處理，從而達到后續輸送和處理的要求。在進行預分選的基礎上，可采用濕熱處理、干熱處理等生化預處理技術，將無機質和有機質進行進一步有效分離，以利于資源回收和后續厭氧發酵工藝。其中有很多項目由于預處理工序的不順暢而導致餐廚垃圾項目不能順利運行。

　　尤其對于大中型的餐廚垃圾處理項目，多以厭氧消化產沼氣為處理工藝，必須通過破碎、分選等預處理環節將處理后的物料粒徑控制在一定粒徑以下，高效去除雜質，滿足后續處理工藝的要求。市場上針對餐廚垃圾預處理系統的研究很多，但目前國內還沒有成熟、高效的餐廚垃圾預處理工藝及設備。

　　主要原因在于我國餐廚垃圾成分復雜，經常混有廢餐具、牙簽、餐紙、刀、塑料袋等雜物，輕重物質混合，流體與固體物質混合，大小及不同形狀物質混合，有機物與非有機物混合，破碎、分離的難度較大。目前的餐廚垃圾項目中主要以破碎機作為主要的預處理設備，常見的有臥式雙輥多刀剪切式破碎機、臥式單輥多刀切斷式破碎機和立軸多鏈錘破碎機。

　　3 餐廚垃圾的雙重特性

　　3.1 餐廚垃圾的危害性

　　餐廚垃圾中存在大量的剩菜剩飯、油脂、餿水等，有機物含量高，極易腐爛變質，是鼠類、蚊蠅大量滋生的最佳環境，是這些動物攜帶和傳播疾病的重要場所，容易引起流行病的發生。此外長期不進行處理就會產生不良氣味，對居民的環境造成了很嚴重的影響。餐廚垃圾采用填埋法將會對水資源產生極大威脅，引起水體污染，對人體健康造成危害。另外直接飼養畜生，由于未經過處理的餐廚垃圾可能含有致病菌造成人畜之間的交叉傳染從而給人類帶來健康危害。由于某些非法牟利集體收集餐廚垃圾進行提煉加工制成“地溝油”，兜售給餐館或飯店，“地溝油”：極易產生致癌物質———黃曲霉，對人體健康危害極大。

　　3.2 餐廚垃圾的資源性

　　餐廚垃圾的特性含水率高、油脂鹽分含量高以及有機物豐富，將餐廚垃圾回收并通過一定的工藝對這些物質進行處理將會得到具有很高利用價值的生物柴油等物質。

　　4 預處理技術的應用方案

　　收運車將餐廚垃圾卸入接收料斗中，料斗具有瀝水功能，經過瀝水的餐廚垃圾通過輸送機進入自動分選機，自動分選機具有自動分選、破碎及制漿功能于一體，無人值守，具有突出的技術先進性。在自動分選環節，塑料、金屬、大件物將被分選出來，進行回收利用或無害化處置。

　　而制漿后的餐廚漿料通過專用的柱塞泵輸送至漿料加熱機，在加熱機中，通過低壓蒸汽的加熱，餐廚垃圾中的油脂、有機質能很好地溶入液相。經過固液分離后，其液相和料斗瀝水一并進行處理，去除其中的硬質惰性物。有機漿液經過高效提油處理后，剩余漿料進入厭氧系統，進行發酵產沼。產生的沼氣經過脫硫、除塵、除濕后發電利用。而厭氧產生的沼渣經過脫水處理后，進入庫區填埋。沼液則與填埋場滲瀝液合并處理。

　　4.1 處理單元組成

　　1）接收單元。主要由接收料斗、瀝水裝置及輸送設備組成。為了應對收運高峰時間收運量集中的情況，項目設計了2座料斗，每座容積高達75m3，且卸料廳設計雙道快速門、空間密閉并采用負壓除臭，同時輔以植物液噴淋。而料斗設計的較大存量可以適應高峰、節假日等時期的負荷沖擊，同時也方便日常靈活調整工作時間。在緩存過程中，通過瀝水裝置，可以降低后續自動分選的處理量，提高工作效率。

　　4.2 自動分選單元

　　主要由自動分選機、漿液輸送泵（專用柱塞泵）及塑料打包機組成。自動分選單元是餐飲垃圾預處理中的關鍵步驟，原始的餐飲垃圾在這里實現了自動分選、破碎及制漿的全過程。自動分選機屬于全自動專用無人值守設備，具有針對性強、處理量大、抗沖擊性強，以及穩定性高等特點，是一款針對我國餐飲垃圾特點開發出來的新一代產品。

　　4.3 漿料加熱單元

　　漿料加熱主要采用機械攪拌的形式完成。該單元目的主要是通過加熱提高油脂的流動性，提高提油率，并更有助于后續的固液分離，最大化回收有機質，提高資源化利用效率。利用沼氣鍋爐產生的低壓蒸汽加熱，通過蒸汽與物料的直接接觸進行加熱，提高換熱效率，避免結垢等問題，同時對于加熱溫度進行嚴格控制，避免過多的冷凝水進入工藝系統，導致污水處理量增大。

　　4.4 固液分離及水力除渣單元

　　由固液分離機和水力除渣機組成。固液分離的主要作用是將加熱后的漿料進行固液分離，將原有的固態有機質成分轉移至液相中，進行后續厭氧發酵。固液分離的殘渣再通過水力除渣進一步提取固相中殘余有機質，提高項目的資源化利用效率。經過固液分離和水力除渣，餐廚垃圾中的可利用有機質基本都被分離出來，進入漿液中。剩余部分纖維類的有機質在厭氧過程貢獻極低，在這一過程中，被分離至固渣，外運無害化處置。

　　4.5 除砂單元

　　通過配備旋流除砂機及惰性物分離裝置，去除液相中殘余的惰性物，包括碎瓷片、玻璃渣等重質類無機成分。并且除砂可以進一步保護高速運轉的提油設備，延長其使用壽命。

　　4.6 提油單元

　　主要包括臥式提油機和立式提油機。工作原理均為根據物料組分的密度不同，通過離心力實現組分分離的過程。經過臥式提油機后的產品為粗油脂，其純度可以達到95%以上，而粗油脂經過立式提油機提純后，其純度可高達98%或更高。最終的產品毛油可以作為工業級混合油進行外售。提油過程中分離出來的高濃度有機廢水，進入后續的濕式厭氧系統處理。

　　5 結語

　　城鎮化水平的提高必然伴隨著餐廚垃圾產生量的迅猛增長，餐廚垃圾已成為城市發展的新興環境問題。餐廚垃圾以往的處置隨意、管理松散，不僅環境污染問題凸顯，影響公眾的飲食安全與身心健康更為敏感，其有效處置備受民眾關心。隨著全國幾十個城市陸續出臺餐廚垃圾管理辦法，餐廚垃圾的合理利用和規范化處理受到了更多關注，傳統將其作為廢物的粉碎直排或填埋等無害化處理方式，不能充分發揮其潛在的資源價值和利用價值，顯然已不適合。只有結合餐廚垃圾組成與特征，通過科學的處置工藝，實現其資源化，尤其是制備新能源工藝，才是未來的發展方向。