静脉产业园餐厨垃圾协同处理项目及运行优势分析_杨德坤.pdf

静脉产业园餐厨垃圾协同处理项目及运行优势分析杨德坤，龙吉生，刘殊嘉（上海康恒环境股份有限公司，上海201703）【摘要】针对餐厨垃圾处理项目存在投资运行成本高、占地面积大、盈利难等问题，提出静脉产业园餐厨垃圾协同处理模式，即餐厨垃圾处理项目依托生活垃圾焚烧厂建设，采用“预处理+协同处理”工艺实现与生活垃圾焚烧厂的协同处理。以山东省某静脉产业园内餐厨垃圾协同处理项目为例，介绍了以“物料接收+分拣+制浆+除砂除杂+三相提油”为主体的餐厨垃圾预处理工艺，分析了运行数据，比较了协同处理与单独厌氧两种工艺的运行经济性及碳减排情况。结果表明：该项目预处理工艺运行稳定，运行期间设备产能可达到 11 t/h，油脂、残渣和浆液平均产率分别为 2.87%、36.56%和 74.40%；水、电、蒸汽吨垃圾耗量基本满足设计要求，平均耗量分别为 0.09 t、18.93 kWh、0.06 t；100 t/d 餐厨垃圾协同处理较单独厌氧处理优势明显，运行费用可节省 36.30%；与单独厌氧处理相比，协同处理节省电力约 237.17 MWh/a，折合碳减排量可达 168.84 tCO2e/a。静脉产业园餐厨垃圾协同处理模式可作为后续餐厨垃圾处理项目推荐采用的优选方案。【关键词】餐厨垃圾；静脉产业园；协同处理；单独厌氧；运行优势中图分类号：X799.3文献标识码：A文章编号：1005-8206（2023）02-0095-06DOI：10.19841/ki.hjwsgc.2023.02.015Case Study and Operational Advantage Analysis of Food Waste Co-processing in Eco-Industrial ParkYANG Dekun，LONG Jisheng，LIU Shujia（Shanghai SUS Environment Co.Ltd.，Shanghai201703）【Abstract】Aiming at the problems of high investment and operation cost，large area occupied，and difficulty in makingprofits in the food waste treatment project，a co-processing mode of food waste in the eco-industrial park was proposed in thisstudy.The food waste treatment project relied on the construction of municipal solid waste incineration plant and adopts the“pretreatment+co-processing”process to realize the collaborative treatment with the municipal solid waste incineration plant.A food waste co-processing project in an eco-industrial park in Shandong was taken as an example，the food waste pre-treatmentprocess with“material receiving+sorting+pulping+sand removal and impurity removal+three-phase oil extraction”as themain body was introduced.The operating data was analyzed，the operating economics and carbon emission reductions of the twoprocesses of co-processing and independent anaerobic were compared.The results showed that the pre-treatment process of theproject was stable.During the operation，the equipment production capacity could reach about 11 t/h，the average yields of grease，residue and slurry were 2.87%，36.56%，and 74.40%respectively.The waste consumption per ton of water，electricity，and steambasically met the design requirements，and the average consumption were 0.09 t，18.93 kWh，and 0.06 t respectively.The 100t/d food waste co-processing had obvious advantages over independent anaerobic treatment，the operating cost could be savedby 36.30%.Compared with the independent anaerobic treatment，co-processing saved about 237.17 MWh/a of electricity，andthe equivalent carbon emission reduction could reach about 168.84 tCO2e/a.The co-processing mode of food waste in the eco-industrial park could be used as the recommended optimal solution for subsequent food waste treatment projects.【Key words】food waste；eco-industrial park；co-processing；independent anaerobic；operational advantages收稿日期：2022-03-15；录用日期：2022-05-231工程背景概述随着我国经济的不断发展，人民生活水平日益提高，餐饮行业也迅速发展，随之而来的问题是餐厨垃圾的产生量不断增加，并呈快速上升趋势1-2。餐厨垃圾产生于食品生产、运输、分配及消费过程中，主要场所有家庭、酒店、食堂、餐馆等。餐厨垃圾含水率高，成分较为复杂，一般约含有 10%的有机物质、24%的油脂以及5%的杂质。因此，如何实现餐厨垃圾的无害化、资源化、减量化是当前社会所关注的问题。目前我国已建餐厨垃圾项目一般为独立建厂，且主要采用“预处理+厌氧消化”的处理工艺，餐厨垃圾通过分选、破碎、除砂除杂等预处理环节进入厌氧系统产沼资源化3-4。但该工艺不仅需要第 31 卷第 2 期2023年4月环境卫生工程Environmental Sanitation EngineeringVol.31 No.2Apr.2023环境卫生工程2023 年 4 月第 31 卷第 2 期建设预处理系统，而且需要建设厌氧系统，存在投资运行成本较高、占地面积大、盈利难等问题；且餐厨垃圾经该工艺处理后产生残渣（沼渣）、沼液，须采取必要的措施对其进行终端处理，必然会额外增加投资和运行成本。静脉产业园，又称循环经济产业园，是指将生活垃圾焚烧厂（以下简称“焚烧厂”）、餐厨厂、污泥厂、粪便厂等城市固体废物处理设施建在同一园区内，实现园区内物质和能量的协同利用5-6。以静脉产业园的形式将餐厨垃圾处理厂与焚烧厂协同共建7，餐厨垃圾处理仅需建设预处理系统，经预处理产生的残渣、浆液可送至焚烧厂进行协同处理，餐厨厂运行所需的水、电和蒸汽则可由焚烧厂提供，实现物质和能量的协同利用。以山东某静脉产业园内餐厨垃圾处理项目（以下简称“餐厨项目”）为例，若继续采用传统的“预处理+厌氧消化”处理工艺，则会面临着前期投资高、用地紧张，后期运行成本高等问题。为解决该项目存在的窘境，依托邻近焚烧厂的优势，以静脉产业园的模式将餐厨项目与焚烧厂协同共建，采用“预处理+协同处理”工艺对餐厨垃圾进行全量化处理。结合其调试期及运行期运行数据以及现场调研，分析该餐厨项目预处理系统运行情况，并通过运行数据对协同处理与单独厌氧两种工艺的经济性及碳减排优势进行分析，为后续餐厨项目的建设运行提供参考。2工艺流程与设计参数2.1项目简介该餐厨项目位于山东省某静脉产业园内（图1），与焚烧厂协同共建。生活垃圾焚烧处理总规模为 2 250 t/d，处理工艺为生活垃圾焚烧+炉渣综合利用+飞灰固化填埋；园区内渗滤液处理站处理规模为 1 300 t/d，处理工艺为预处理+厌氧+MBR（A/O+超滤）+纳滤+反渗透。该餐厨项目采用“预处理+协同处理”工艺，服务人口为项目所在区约240 万人，餐厨垃圾主要来源于全区餐饮企业、学校、医院及其他机关食堂等。该区 2020 年餐厨垃圾处理量为 96 t/d。该餐厨项目解决了餐厨垃圾处理难的问题，同时实现了餐厨垃圾能源化和资源化处理。注：杨德坤于 2021 年 6 月在山东拍摄。图 1餐厨垃圾处理厂Figure 1Food waste treatment plant2.2预处理系统工艺流程项目总体采用“物料接收+分拣+制浆+除砂除杂+三相提油”工艺对餐厨垃圾进行预处理，预处理过程中产生的残渣由残渣运输车转运至焚烧厂垃圾池焚烧处理；浆液输送至焚烧厂渗滤液处理站与渗滤液协同厌氧处理；油脂收集后暂存室外储油罐外售。处理工艺流程如图 2 所示。餐厨垃圾卸料渗滤液处理站协同厌氧粗油脂外售接料斗浆液粗油脂杂物分拣机三相离心机有机渣粗渣细渣制浆筛分机组分加热器纤维物质除杂机沉砂机砂石臭气供电供蒸汽除臭系统渣料转运垃圾焚烧厂焚烧发电注：杨德坤于 2021 年 6 月在山东拍摄。图 2餐厨垃圾协同处理工艺流程Figure 2Process flow of co-processing of food waste 96杨德坤，等.静脉产业园餐厨垃圾协同处理项目及运行优势分析为减轻臭味，项目将预处理设备和车间尽量密闭，防止臭气扩散；对已产生的臭气采用“前端喷淋除臭+负压收集+二级喷淋洗涤+生物滤池”的方式进行处理。前端喷淋除臭设置植物提取液喷淋装置，主要喷淋点包括预处理车间、参观走廊和卸料车间。预处理车间和卸料车间产生的臭气通过设置局部排风罩和吸风口，利用风机抽吸至喷淋塔，经过两级喷淋洗涤后进入生物滤池，经处理达标后通过 15 m 排气筒排放。2.3预处理系统设计参数该项目设计餐厨垃圾处理规模为 200 t/d，一期 100 t/d、预留二期 100 t/d 处理规模设备布置空间，土建一次性建成。3测试指标与分析方法悬浮物固体（SS）测定采用烘干法；化学需氧量（COD）测定采用重铬酸钾消解-硫酸亚铁铵标准溶液标定法。4运行效果分析4.1处理量及产能本项目自 2020 年 9 月开始进行调试，至2020 年 11 月调试结束，商业运行自 2020 年 12月开始。餐厨垃圾产能，油脂、残渣及浆液占比随月份变化见图 3，由图 3 可知，2020 年 12 月至 2021 年 6 月，预处理系统产能基本稳定在10.4011.88 t/h，波动幅度较小，平均产能约为11 t/h，这说明餐厨垃圾预处理系统处理性能较稳定。为提高餐厨垃圾中的油脂提取率，经分拣制浆除砂除杂的浆液进入组合加热器，再经蒸汽加热后进入三相提油机提油。运行期间产油率基本维持在 2.66%3.03%，平均产油率为 2