餐饮-厨余垃圾EMBT资源化处理工程应用——以上海市某项目为例.pdf

第 9 卷 第 4 期2023 年 8 月生物化工Biological Chemical EngineeringVol.9 No.4Aug.2023文章编号：2096-0387（2023）04-05餐饮-厨余垃圾 EMBT 资源化处理工程应用以上海市某项目为例赵振振*，江桂红，潘翔，李遥，黄慧敏，陈赟，葛湘蓉，乙杨敏，李义柱，谢苏峰（维尔利环保科技集团股份有限公司，江苏常州 213125）摘 要：机械生化消融技术（Eco-Mechanical Biological Technology，EMBT）是在欧洲广泛应用的 MBT 工艺基础上发展起来的生活/厨余垃圾资源化处理新技术。以某餐饮-厨余垃圾协同资源化处理项目为依托，对 EMBT 工艺的工艺特点、设计经验和处理效果进行总结。该项目平均垃圾处理成本约78 000元/d。餐饮和厨余垃圾经过处理产生的主要资源化产品为毛油、沼气、蝇蛆和垃圾衍生燃料（Refuse Derived Fuel，RDF），日收益可达 51 840 元。餐饮-厨余垃圾末端固废资源化利用有利于项目稳定持续运营，有益于环境与经济效益的可持续发展。关键词：餐饮垃圾；厨余垃圾；EMBT；资源化利用中图分类号：X799.3 文献标识码：AApplicationofEMBTResourceTreatmentEngineeringforFood-KitchenWasteTakingaProjectinShanghaiasanExampleZHAO Zhenzhen*,JIANG Guihong,PAN Xiang,LI Yao,HUANG Huimin,CHEN Yun,GE Xiangrong,YI Yangmin,LI Yizhu,Xie Sufeng(WELLE Environmental Technology Group Co.,Ltd.,Changzhou 213125,China)Abstract:Eco Mechanical Biological Technology(EMBT)is a new technology for the resource utilization and treatment of household/kitchen waste,developed on the basis of the MBT process widely used in Europe.Based on a certain restaurant kitchen waste collaborative resource treatment project,this paper summarizes the process characteristics,design experience,and treatment effects of the EMBT process.The average waste treatment cost of this project is about 78 000 yuan/d.The main resource products generated from the treatment of catering and kitchen waste are crude oil,biogas,fly larvae,and refuse derived fuel(RDF),with a daily revenue of 51 840 yuan.The resource utilization of solid waste at the end of catering and kitchen waste is beneficial for the stable and sustainable operation of the project,as well as the sustainable development of environmental and economic benefits.Keywords:food waste;kitchen waste;EMBT;resource utilization碳中和背景下，垃圾填埋已不可维系，干化焚烧过于粗犷，源头减量+过程资源化利用+末端处理是未来的发展方向1-2。近年来，我国大力推进生活垃圾源头分类工作，初步构建了以“四分法”为基础的城市生活垃圾分类体系3-4。生活垃圾可以分为干垃圾、湿垃圾、可回收垃圾和有害垃圾5-6。在这些垃圾中，湿垃圾的主要成分为餐厨垃圾，餐厨垃圾具有产量高（年产量约为 6.0107 t）、有机质（尤其是油脂）含量高、含水率高、易生化、热值低和处理难度大等特点，易对城市环境和居民的健康产生影响7-8。因此，湿垃圾的高效处理处置是我国亟待解决的难题。机械生物处理技术（Mechanical Biological Technology，基金项目：江苏省碳达峰碳中和科技创新专项资金项目（BE2022426）。通信作者：赵振振（1981），男，浙江台州人，硕士，高级工程师，研究方向为水处理及固体废弃物资源化处理及利用技术。E-mail：。第 4 期127赵振振等：餐饮-厨余垃圾EMBT资源化处理工程应用MBT）在德国、英国、法国等欧洲国家已广泛应用于城市生活垃圾的处理，技术成熟稳定9-10。机械生化 消 融 技 术（Eco-Mechanical Biological Technology，EMBT）是在引进、消化、吸收德国 MBT 工艺的基础上发展起来的，适合我国餐饮垃圾和厨余垃圾协同资源化处理的新技术11-12。该技术在国内应用案例较少，本文以上海某餐饮-厨余垃圾协同资源化处理示范项目为依托，提出 EMBT 有机垃圾综合解决方案，并对其技术特点、设计经验和处理效果进行总结，以期为今后项目的设计和运行提供借鉴。1 EMBT 有机垃圾处理工艺EMBT 有机垃圾综合解决方案包含餐饮垃圾预处理系统、厨余垃圾处理预处理系统、生物水解系统、厌氧消化系统和沼渣脱水干化系统。餐饮垃圾经螺旋输送机提升进入自动分选机，自动分选机对餐饮垃圾中的塑料、织物、木块等杂物进行分离，用于制备垃圾衍生燃料（Refuse Derived Fuel，RDF），同时对餐饮垃圾中的食物残渣破碎制浆处理产生有机粗浆料。有机粗浆料通过浆料输送泵送入浆料加热机进行加热，升温后的物料进入固液分离机进行固液分离。除浮渣和砂砾后的浆液经加热后进入三相提油机，将浆液中的油脂、固渣及有机浆液分离，分离出的有机浆液泵送至厌氧消化系统，有机固渣经粉碎后用于养殖蝇蛆。厨余垃圾经链板式输送机提升至破袋滚筒筛进行筛分，筛下物送入生物水解系统。生物水解反应后的物料送入挤压脱水机进行固液分离。有机浆液进行除渣除砂预处理后输送至厌氧消化系统。机械预处理分选出的大件塑料和织物、生物水解系统产生的挤压固相或经生物干化处理得到的高热值物料均可作为 RDF，通过清洁焚烧或工业窑炉协同处理进行热能利用。2 某 EMBT 餐饮-厨余垃圾协同资源化处理项目2.1 垃圾成分现以上海某 EMBT 餐饮-厨余垃圾协同资源化处理项目为例，工艺流程如图 1 所示。该项目湿垃圾处理规模 500 t/d（其中厨余垃圾 350 t/d，餐饮垃圾150 t/d）。湿垃圾主要来自城市居民小区，组分较复杂13-14。经过一段时间的取样分析，餐饮垃圾和厨余垃圾成分数据见表 1。表 1 餐饮垃圾和厨余垃圾成分一览表项目质量占比/%厨余垃圾餐饮垃圾有机质57.381.60塑料19.10.38纸类11.70.10玻璃陶瓷2.20.16布2.10.08泡沫0.60.10油脂0.13.25木头0.30.02金属0.70.03骨头0.27.98其他5.76.3图 1 某 EMBT 餐饮-厨余垃圾协同资源化处理项目工艺流程图128生物化工2023 年2.2 餐饮垃圾预处理系统餐饮垃圾预处理系统主要去除大件塑料、织物和金属等可回收资源，并去除杂物，以保证后续设备工作稳定、高效运行。餐饮垃圾预处理系统组成如图 2所示，该系统主要包括自动分选机、浆料加热机、固液分离机、三相提油机。设备选型应综合考虑进料垃圾的组分、处理量、产品目标和经济性等因素15。图 2 餐饮垃圾预处理系统组成餐饮垃圾（150 t/d）经接收单元沥水后，固相物（115.3 t/d，含固率约 22.79%）通过螺旋输送机提升进入自动分选单元，将餐饮垃圾原料中的塑料、金属等大型杂质分拣出来，并对剩余物料进行破碎制浆。经自动分选机破碎制浆后的粗浆料进入加热制浆及固液分离单元，加热制浆及固液分离单元主要由浆料加热机和固液分离机组成，分选效果见图 3。通过浆料加热机进行加热制浆处理，在降低浆料黏度的同时使固渣中的有机质尽可能水解进入液相，从而提高油脂提取率和厌氧产气率；加热后的浆料通过固液分离机实现固渣和液相的分离。固液分离后的固渣进入生物水解单元，与厨余垃圾协同处理；分离出的液相和沥水共 120.4 t/d，经过除渣、除砂、加热后进入油脂回收与提纯单元。（a）塑料杂物 （b）有机粗浆料图 3 自动分选机产生的塑料杂物和有机粗浆料经固液分离后的有机浆液通过三相提油加热罐加热到 80，通过泵输送至三相提油机进行提油，可产生 5.7 t/d 的毛油（纯度 97%），销售给下游有资质的深加工企业。油中含水、杂率小于 3%，水相中含油率小于 0.5%。同时，还会产生 23.9 t/d 有机固渣和 90.7 t/d 有机浆液。三相固渣中蛋白质含量高且种类丰富，可用于养殖低等生物制备蛋白饲料。含水率约 70%的三相固渣经粉碎后用于养殖蝇蛆，可生产 4.1 t/d 蝇蛆成虫。之后由三相有机浆液输送至厌氧消化系统。2.3 厨余垃圾预处理系统厨余垃圾预处理系统主要是去除大件塑料、纸张、织物等物料，以保证后续生化处理过程稳定、高效运行。该系统主要包括破袋滚筒筛、磁选装置及皮带输送机。350 t/d 厨余垃圾由板式给料机输送至破袋滚筒筛，单台处理能力为 30 t/h。滚筒筛设置 120 mm 单级筛分，筛上物通过双向皮带卸料至压缩箱。筛下物以有机物为主，含有少量纸类、塑料和无机惰性物等杂物。筛下物经过磁选、干扰物监选，进一步分拣出金属、物料尺寸大于 150 mm 的长条硬物料等干扰物，227.5 t/d 进入生物水解系统。2.4 生物水解系统生物水解单元的主要目的是对经过分选后的厨余垃圾和餐饮垃圾固渣进行水解、制浆，分离不易降解有机物，将大部分的易降解有机物转化到浆液中进行后续的厌氧消化。该系统主要包括生物水解反应器、挤压脱水机和浆液预处理单元。生物水解反应器为卧式搅拌反应器，如图 4 所示，内部物料呈半推流状态，停留时间一般为 2 3 d，反应温度为 30 左右，采用厌氧消化后的沼液回流作为生物水解液。257.1 t/d 厨余垃圾和餐饮垃圾固渣经过生物水解后，通过螺旋输送机输送至挤压脱水机进行脱水处理。脱水机采用螺旋挤压，可将水解后的垃圾挤压至含水率约 40%，同时挤压的过程中进一步把垃圾中的有机物转化至浆液中，提高有机物转化率，挤压脱水浆液、生物水解浆液一并输送至浆液预处理单元。经过生物水解和挤压脱水后的固相物料输送至生物干化系统进行干化，最终可得到生物干化物料 RDF 75 t/d，含水率小于 20%，平均低位热值在 12 000 kJ/kg 以上。2.5 厌氧消化系统243.1 t/d 有机浆液由厌氧进水泵提升入厌氧消化罐，本项目设计采用中温 UBF 厌氧消化罐，温度控制第 4 期129赵振振等：餐饮-厨余垃圾EMBT资源化处理工程应用在（372），停留时间约 16 d，有效容积 4 200 m3，容积负荷 5.5 kg COD/（m3d），有机物转化率大于80%，可产生沼气约 31 000 m3/d，甲烷浓度大于 60%，提纯后可用于发电。在适宜条件下，可将发电余热用于厌氧消化罐加热保温。厌氧消化罐下层为上流式污泥床，约占反应器总体积的 40%50%，通过外循环泵起到反应器内部的搅拌作