餐飲-廚余垃圾EMBT 資源化處理工程應用
——以上海市某項目為例

趙振振，江桂紅，潘翔，李遙，黃慧敏，陳赟，葛湘蓉，乙楊敏，李義柱，謝蘇峰

（維爾利環?？萍技瘓F股份有限公司，江蘇常州 213125）

碳中和背景下，垃圾填埋已不可維系，干化焚燒過于粗獷，源頭減量+過程資源化利用+末端處理是未來的發展方向[1-2]。近年來，我國大力推進生活垃圾源頭分類工作，初步構建了以“四分法”為基礎的城市生活垃圾分類體系[3-4]。生活垃圾可以分為干垃圾、濕垃圾、可回收垃圾和有害垃圾[5-6]。在這些垃圾中，濕垃圾的主要成分為餐廚垃圾，餐廚垃圾具有產量高（年產量約為6.0×107t）、有機質（尤其是油脂）含量高、含水率高、易生化、熱值低和處理難度大等特點，易對城市環境和居民的健康產生影響[7-8]。因此，濕垃圾的高效處理處置是我國亟待解決的難題。

機械生物處理技術（Mechanical Biological Technology，MBT）在德國、英國、法國等歐洲國家已廣泛應用于城市生活垃圾的處理，技術成熟穩定[9-10]。機械生化消融技術（Eco-Mechanical Biological Technology，EMBT）是在引進、消化、吸收德國MBT 工藝的基礎上發展起來的，適合我國餐飲垃圾和廚余垃圾協同資源化處理的新技術[11-12]。該技術在國內應用案例較少，本文以上海某餐飲-廚余垃圾協同資源化處理示范項目為依托，提出EMBT 有機垃圾綜合解決方案，并對其技術特點、設計經驗和處理效果進行總結，以期為今后項目的設計和運行提供借鑒。

1 EMBT 有機垃圾處理工藝

EMBT 有機垃圾綜合解決方案包含餐飲垃圾預處理系統、廚余垃圾處理預處理系統、生物水解系統、厭氧消化系統和沼渣脫水干化系統。

餐飲垃圾經螺旋輸送機提升進入自動分選機，自動分選機對餐飲垃圾中的塑料、織物、木塊等雜物進行分離，用于制備垃圾衍生燃料（Refuse Derived Fuel，RDF），同時對餐飲垃圾中的食物殘渣破碎制漿處理產生有機粗漿料。有機粗漿料通過漿料輸送泵送入漿料加熱機進行加熱，升溫后的物料進入固液分離機進行固液分離。除浮渣和砂礫后的漿液經加熱后進入三相提油機，將漿液中的油脂、固渣及有機漿液分離，分離出的有機漿液泵送至厭氧消化系統，有機固渣經粉碎后用于養殖蠅蛆。

廚余垃圾經鏈板式輸送機提升至破袋滾筒篩進行篩分，篩下物送入生物水解系統。生物水解反應后的物料送入擠壓脫水機進行固液分離。有機漿液進行除渣除砂預處理后輸送至厭氧消化系統。機械預處理分選出的大件塑料和織物、生物水解系統產生的擠壓固相或經生物干化處理得到的高熱值物料均可作為RDF，通過清潔焚燒或工業窯爐協同處理進行熱能利用。

2 某EMBT 餐飲-廚余垃圾協同資源化處理項目

2.1 垃圾成分

現以上海某EMBT 餐飲-廚余垃圾協同資源化處理項目為例，工藝流程如圖1 所示。該項目濕垃圾處理規模500 t/d（其中廚余垃圾350 t/d，餐飲垃圾150 t/d）。濕垃圾主要來自城市居民小區，組分較復雜[13-14]。經過一段時間的取樣分析，餐飲垃圾和廚余垃圾成分數據見表1。

圖1 某EMBT 餐飲-廚余垃圾協同資源化處理項目工藝流程圖

表1 餐飲垃圾和廚余垃圾成分一覽表

2.2 餐飲垃圾預處理系統

餐飲垃圾預處理系統主要去除大件塑料、織物和金屬等可回收資源，并去除雜物，以保證后續設備工作穩定、高效運行。餐飲垃圾預處理系統組成如圖2所示，該系統主要包括自動分選機、漿料加熱機、固液分離機、三相提油機。設備選型應綜合考慮進料垃圾的組分、處理量、產品目標和經濟性等因素[15]。

圖2 餐飲垃圾預處理系統組成

餐飲垃圾（150 t/d）經接收單元瀝水后，固相物（115.3 t/d，含固率約22.79%）通過螺旋輸送機提升進入自動分選單元，將餐飲垃圾原料中的塑料、金屬等大型雜質分揀出來，并對剩余物料進行破碎制漿。經自動分選機破碎制漿后的粗漿料進入加熱制漿及固液分離單元，加熱制漿及固液分離單元主要由漿料加熱機和固液分離機組成，分選效果見圖3。通過漿料加熱機進行加熱制漿處理，在降低漿料黏度的同時使固渣中的有機質盡可能水解進入液相，從而提高油脂提取率和厭氧產氣率；加熱后的漿料通過固液分離機實現固渣和液相的分離。固液分離后的固渣進入生物水解單元，與廚余垃圾協同處理；分離出的液相和瀝水共120.4 t/d，經過除渣、除砂、加熱后進入油脂回收與提純單元。

圖3 自動分選機產生的塑料雜物和有機粗漿料

經固液分離后的有機漿液通過三相提油加熱罐加熱到80 ℃，通過泵輸送至三相提油機進行提油，可產生5.7 t/d 的毛油（純度97%），銷售給下游有資質的深加工企業。油中含水、雜率小于3%，水相中含油率小于0.5%。同時，還會產生23.9 t/d 有機固渣和90.7 t/d有機漿液。三相固渣中蛋白質含量高且種類豐富，可用于養殖低等生物制備蛋白飼料。含水率約70%的三相固渣經粉碎后用于養殖蠅蛆，可生產4.1 t/d 蠅蛆成蟲。之后由三相有機漿液輸送至厭氧消化系統。

2.3 廚余垃圾預處理系統

廚余垃圾預處理系統主要是去除大件塑料、紙張、織物等物料，以保證后續生化處理過程穩定、高效運行。該系統主要包括破袋滾筒篩、磁選裝置及皮帶輸送機。

350 t/d 廚余垃圾由板式給料機輸送至破袋滾筒篩，單臺處理能力為30 t/h。滾筒篩設置120 mm 單級篩分，篩上物通過雙向皮帶卸料至壓縮箱。篩下物以有機物為主，含有少量紙類、塑料和無機惰性物等雜物。篩下物經過磁選、干擾物監選，進一步分揀出金屬、物料尺寸大于150 mm 的長條硬物料等干擾物，227.5 t/d 進入生物水解系統。

2.4 生物水解系統

生物水解單元的主要目的是對經過分選后的廚余垃圾和餐飲垃圾固渣進行水解、制漿，分離不易降解有機物，將大部分的易降解有機物轉化到漿液中進行后續的厭氧消化。該系統主要包括生物水解反應器、擠壓脫水機和漿液預處理單元。生物水解反應器為臥式攪拌反應器，如圖4 所示，內部物料呈半推流狀態，停留時間一般為2 ～3 d，反應溫度為30 ℃左右，采用厭氧消化后的沼液回流作為生物水解液。

圖4 生物水解反應器內部——有機質水解[11]

257.1 t/d 廚余垃圾和餐飲垃圾固渣經過生物水解后，通過螺旋輸送機輸送至擠壓脫水機進行脫水處理。脫水機采用螺旋擠壓，可將水解后的垃圾擠壓至含水率約40%，同時擠壓的過程中進一步把垃圾中的有機物轉化至漿液中，提高有機物轉化率，擠壓脫水漿液、生物水解漿液一并輸送至漿液預處理單元。經過生物水解和擠壓脫水后的固相物料輸送至生物干化系統進行干化，最終可得到生物干化物料RDF 75 t/d，含水率小于20%，平均低位熱值在12 000 kJ/kg 以上。

2.5 厭氧消化系統

243.1 t/d 有機漿液由厭氧進水泵提升入厭氧消化罐，本項目設計采用中溫UBF 厭氧消化罐，溫度控制在（37±2）℃，停留時間約16 d，有效容積4 200 m3，容積負荷5.5 kg COD/（m3·d），有機物轉化率大于80%，可產生沼氣約31 000 m3/d，甲烷濃度大于60%，提純后可用于發電。在適宜條件下，可將發電余熱用于厭氧消化罐加熱保溫。厭氧消化罐下層為上流式污泥床，約占反應器總體積的40%～50%，通過外循環泵起到反應器內部的攪拌作用。厭氧出水部分回流用作生物水解系統的噴淋水，剩余部分排至廠外污水處理系統，處理達標后排放。UBF 厭氧消化罐進出水水質見表2。

表2 UBF 厭氧消化罐進出水水質指標

3 項目效果分析

3.1 產物分析

經過數據分析，餐飲-廚余垃圾協同資源化處理項目主要產品為毛油、沼氣、蠅蛆、RDF 和金屬，同時產生達標排放水和少量惰性殘渣，各種產物依托附近垃圾填埋廠、沼氣發電站、污水處理站等就近處理。500 t 餐飲-廚余垃圾經EMBT 協同資源化處理后，各種產物的產生量及比例見表3。RDF 產品具有含水率低、熱值高等特點，可根據實際情況合理選擇清潔焚燒或者水泥窯、工業窯爐協同處理的方式。毛油可銷售給下游有資質的深加工企業制備柴油或油酸；蠅蛆成蟲可用于制作高價值的動物蛋白飼料。

表3 餐飲-廚余垃圾EMBT 協同資源化處理產物比例

3.2 成本分析

該項目日耗電量約12 802 kW·h，耗水量約46.67 m3/d，藥劑消耗量為絮凝劑65.39 kg/d，38%三氯化鐵2 624.28 kg/d，1.0 MPa 蒸汽33.95 t/d。項目現場有工作人員45 人。僅考慮人工、維護保養、分析化驗、水、電和藥劑成本，平均垃圾處理成本約156 元/t，日處理成本78 000 元。

根據市場調查和餐飲-廚余垃圾項目運行實際情況，一般鮮蟲單價為3 500 元/t，可產生收益14 350 元/d；毛油單價為4 500 元/d，可產生收益25 650 元/d；沼氣用于提供熱能產生蒸汽，1 t 餐飲-廚余垃圾可產生的蒸汽收益為23.68 元/t，可產生收益11 840 元/t[4]。共可產生效益51 840 元/d。

4 結論及建議

本項目經研究發現，在合適的設計參數下，EMBT 處理餐飲-廚余垃圾效果良好，同時可產生沼氣、毛油、蠅蛆、RDF 等產品，有利于提高餐飲-廚余垃圾資源化利用效率，日收益可達5 1840 元。近年開展的生活垃圾分類引起的餐飲-廚余垃圾興建項目正處于一種全新的生活垃圾處理模式發展時期，因此在源頭做好垃圾分類，同時從末端提高處理過程中產生的固體廢物的資源化利用率，將有利于項目穩定持續運營，有益于環境與經濟效益的可持續發展。

目前，厭氧發酵后的沼渣和沼液資源化利用效率低，后期沼液可通過膜濃縮技術生產高端液肥；可通過熱解炭化對沼渣進行資源化處理，采用固定床汽化爐進行熱解氣化，炭化沼渣在限氧或者無氧的條件下進行裂解，將有機物轉化為熱解油、可燃性氣體以及多用途的熱解炭（生物炭）。