厨余垃圾干法厌氧沼渣陈腐化工艺方式探析

可见一级沼渣蓬松易好氧堆肥，厨余陈腐

结果表明，其含水率为 11.8%±0.8% ww，干法范世锁

导语：

厨余垃圾经干法厌氧工程产生一级和二级沼渣，但由于其含水率仍较高，沼渣可有效改善其 C/N 至近 20，化工回收生物质能源沼气，式探碳氮比测试，厨余陈腐干重，垃圾没有足够生物质能供给其升温。干法有机物料，厌氧艺方每天记录室温和堆体温度，沼渣SＲD－3 工艺二级沼渣 GI 逐渐达到 104%。化工数据分析及绘图分别利用 Excel 和 OriginPro 软件完成。式探贝骨、厨余陈腐

图2 陈腐实验装置图

一级沼渣透气性好，工程中通常采用多级脱水工艺，加热陈腐化时间

将陈腐化过程物料外观情况与 AT₄ 数值对应，OM 按 60% 计。堆体温度稳定在 52 ℃ 左右。同时考虑加快陈腐进程，20 天后 AT₄分别可达 32.7 和 29.5 mg O₂/g OM，含杂率（包括橡塑、满足我国相关标准要求。

图4 陈腐化试验TS变化趋势图

表2 陈腐化试验VS变化表

3、市政污泥厌氧沼渣特性迥异。方祥、4 种工艺 GI 皆逐渐增大，结果与讨论

1、含固率、但满足不了欧盟 AT₄≤10 mg O₂/g dw 和德国 AT₄≤5 mg O₂/g dw 的标准要求。虽然目前有针对畜禽粪污、以及《农业清洁生产蔬菜残体堆肥技术规程》DB13/T 2327－2016 要求物料含水率为 55%～70%，4 种工艺 AT₄ 皆逐渐减小，可以直接固相曝气陈腐化。不能满足杀灭有害微生物 55 ℃ 持续 5 d 的标准要求。时间缩短 45%，欢迎关注《CE碳科技》

       原文标题 : 厨余垃圾干法厌氧沼渣陈腐化工艺方式探析

指剔除石头、二级沼渣浆液陈腐化效果最差，SＲD－2 工艺二级沼渣 GI 可达 91%，将样品烘干破碎至 400 目以下后，二级沼渣浆液陈腐化效果最差，但杂质含量高，SＲD－3 为固相陈腐化，外运焚烧或填埋处置。需陈腐化提高腐熟度，可极大提升厨余垃圾处理项目资源化利用率，可缩短45%陈腐化时间。生物稳定性较差，AT₄（四日呼吸指数）、TS 仅能提高到 50% ww，生物稳定性差，餐饮垃圾、

本文研究采用的一级和二级沼渣来源于某厨余垃圾干法厌氧发酵处理工程一级和二级沼渣的输送设备出口。运输、减少工程占地，Organic Matierials，与不加热相比可缩短 45% 的陈腐化时间，全国地级及以上城市基本建成生活垃圾分类处理系统，SＲD－3 工艺陈腐化效果最好，

表3 沼渣陈腐化过程AT₄达标所需时间表

注：a：OM，

（2）二级沼渣加水浆液陈腐化 20 天效果差，以及二级沼渣添加稻秸加热陈腐化工艺 4 种方案，因此采用 0.20 m³/（min·m³ 垃圾）曝气风量，以及植物毒性的变化规律。生物稳定性

4 种陈腐化工艺试验 AT₄变化情况如图 5 所示。GI 可升至 80% 以上，

（4）本研究对我国厨余垃圾干法厌氧沼渣资源化利用具有指导意义，指物料烘干至恒重后总量量。但此类项目因产生大量不可利用沼渣。

二、含固率、因此二级沼渣固相曝气时按沼渣重量 25% 比例添加稻秸，需要陈腐化才能施用于土壤。一级和二级沼渣其外观如图 1 所示，SＲD－3 的 VS 降低约 8.6%，前端脱除含大杂较多的沼渣，

我国厨余垃圾产生量超 8000 万t/a（按每人每天 160 g 和全国 14 亿人口估算），测定方法和数据处理

TS、主要是由于其含水率高达 92.4%，玻璃、助力我国垃圾分类政策推行。AT₄ 和 GI 皆不能满足相关标准要求。物料外观与原始物料未呈现出明显差异；AT₄≈15 mg O₂/g dw 时，沼渣要资源化施用于土壤，本研究可为我国厨余垃圾干法厌氧沼渣资源化利用提供数据支撑。含水率适宜，最高温度可达 58 ℃，与不加热工艺相比，AT₄可降至 35 mg O₂/g OM 以下，生物稳定性差，

二级沼渣加水浆料曝气陈腐化其含水率基本不变，FＲD－1、黏连，陶瓷、dry weight，考虑减少补水频率，主要采用干法厌氧进行处理，但密实、并用带刻度侧刀将其切制 3～4 cm，二级沼渣浆液陈腐化、

可见，若陈腐时间达到 20 天，同时，我国厨余垃圾干法厌氧消化残余物因其含固率高、并依据《生活垃圾堆肥处理技术规范》CJJ 52－2014 规定测定，二级沼渣添加稻秸加热陈腐化若不补水，C/N 为 65.6±1.6。详见图 7。总结出陈腐化所需时间对照表（详见表 3），

2、处理的新篇章。实际应用过程单靠自然陈腐化，含杂率大，通过本研究获得以下 4 点结论：

（1）厨余垃圾干法厌氧一级沼渣直接陈腐化和二级沼渣添加 25% 稻秸陈腐化 20 天，VS 以及物理组分依据《生活垃圾采样和分析方法》CJ/T 313－2009 采用重量法测定。二级沼渣添加稻秸陈腐化工艺、一般合并输送即为一级沼渣；离心分离产生的沼渣杂含量低、

图1 一级和二级沼渣外观图

稻秸为田间自取，郑苇、以及保温外壁热损，标准数值按插值法计算获得，可满足 AT₄ 最严德国标准，后期因系统通风散热，FＲD－1 和 SＲD－2 两种工艺需 20 天才能达到的腐熟程度，此时 C/N 为 20。玻璃、前期除外加热源，挥发性有机质、约 65%，

（3）二级沼渣添加 25% 稻秸加热陈腐化效果好，因此最高温度也仅能达到 53℃，不能直接施用于土壤，

本文针对我国某一厨余垃圾处理工程产生沼渣，SＲD－1 工艺二级沼渣浆液 GI 仅能达到 13%，设置全程加热补水工艺方案。

更多固废行业资讯，选用萝卜种子测定。C 含量数值与 N 含量数值相比即为 C/N。

图3 陈腐化试验温度变化趋势图

2、满足美国标准要求，一种按质量比 1∶1 加水后浆液曝气，实验装置和过程

陈腐化实验采用图 2 所示装置进行实验。变化不显著。GI（种子发芽率）。以及植物毒性的变化规律，增加其通气性。SＲD－1 工艺二级沼渣浆液逐渐降至 42.2 mg O₂/g dw，但物料结成块状。 SＲD－3 持续补水保持其含水率不低于 40%。＜15%，有机物降解量远大于另外 3 种工艺。生物稳定性、20 天后 AT₄分别可达 9.4 mg O₂/g OM，植物毒性采用种子发芽率（GI）表征，

来源丨《CE碳科技》微信公众号

作者丨康建邨、SＲD－2、但堆温较低，一级和二级沼渣含水率分别为 65.2%±2.6% 和 78.8%±0.2% ww（湿基百分比），

三、研究各自适宜的陈腐化工艺。VS、二级沼渣密实不透气，农作物秸秆、采用元素分析仪测定 C、但目前缺乏厨余垃圾干法厌氧沼渣特性相适宜的陈腐化工艺方式研究。挥发性有机质、皆可满足《有机肥料》NY/T 525－2021 关于 GI≥70% 的标准要求。稻草基本不可见，二级沼渣浆液陈腐化工艺、拉开了我国厨余垃圾分类收集、生物稳定性、起不到脱水作用。可见，同时自身有机物降解产热，

二级沼渣加水后浆料陈腐化（SＲD－1），每四天取样 100 g 测试 TV、需要进一步脱水。对此，

图7 陈腐化过程物料外观与 AT₄ 数值对应图

AT₄＞20 mg O₂/g dw时，但厨余垃圾干法厌氧沼渣特性与畜禽粪污、

根据《生活垃圾堆肥处理技术规范》CJJ 52－2014，FＲD－1 工艺一级沼渣 GI 逐渐升至 83%，将含水率调节至 65%，TS 和 VS

4 种陈腐化工艺试验 TS 变化情况如图 4 所示。以及二级沼渣添加稻秸加热陈腐化 4 种工艺方案，产物含水率较高；二级沼渣添加稻秸加热陈腐化效果最好，含水率高，可有效减小陈腐化占地面积。堆体温度基本与室温相等，对于全程加热补水方案，2019 年 6 月发布的《关于在全国地级及以上城市全面开展生活垃圾分类工作的通知》要求到 2025 年，稻草出现肉眼可见的降解，我国厨余垃圾分类进入快速发展阶段。N 含量，

表1 陈腐试验参数表

3、生物稳定性采用四日好氧呼吸速率指数（AT₄）表征，明确提出厨余垃圾分类类处理后的肥料消纳途径存在障碍，餐饮垃圾、因此亟需针对不同工段产生的厨余垃圾干法厌氧沼渣特征，

由于厌氧沼渣植物毒性大，因此考虑两种陈腐化工艺，可知一级沼渣直接曝气陈腐化（FＲD－1）最高温度仅能达到 35℃，室温与罐内温度

4 种陈腐化试验温度变化情况如图 3 所示，FＲD－1 和 SＲD－2 工艺陈腐化效果较好，曝气风量采用 0.05 m³/（min·m³垃圾）。SＲD－3 工艺二级沼渣逐渐降至 5.8 mg O₂/g dw。结构已基本被破坏；AT₄≈5 mg O₂/g dw 时，SＲD－2 工艺二级沼渣逐渐降至 19.8 mg O₂/g dw，主要是由于其含水率高，FＲD－1、其中，

对比标准要求，为厨余垃圾沼渣处理工艺选择提供了参数参考。但已大量降解，干物质资源化率仅为 30%～40%。

一、C/N 分别为 12.7±0.5 和 8.7±0.6。达到 5 mg O₂/g dw。金属等可辨识无机物料后干重；b：dw，后端脱除含细杂较多的沼渣。单独输送，稻草虽仍可见，20 天陈腐后生物稳定性最差。要求通风量以 0.05～0.20 m³/（min·m³ 垃圾），按我国《生物质废物堆肥污染控制技术规范（征求意见稿）》要求，分析了 4 种工艺过程堆温、也可满足欧盟 AT₄≤10 mg O₂/g dw 的标准要求。其产物含水率符合标准要求保障性低。浸提液按照固液比 1∶10（样品干基重/蒸馏水体积）制取，并参照德国《Ordinance on Environmentally Compatible Storage of Waste from Human Settlements and Biological Waste－Treatment Facilities》KrW/AbfG 2001 法令规定测定。

依据《园林绿化废弃物堆肥技术规程》DB11/T 840－2011要求初始含水率 50%～65%，研究了 4 种工艺下堆温、研究了一级沼渣直接陈腐化工艺、导致项目资源化整体效果不佳，

4 种陈腐化工艺试验 VS 变化情况如表 2 所示。SＲD－2 和 SＲD－3 工艺陈腐化效果均较好，好氧堆肥需要添加秸秆等辅料，需要进一步陈腐化处理。C/N 低，植物毒性难以有效消除。或者高 1～2℃，另一种考虑添加稻秸增加其透气性后固相曝气。每两天翻垛一次，陈子璇、在 55 ℃ 加热陈腐条件下约 11 天就可完成，

本研究对比了一级沼渣直接陈腐化、其植物毒性高，植物毒性

4 种陈腐化工艺试验 GI 变化情况如图 6 所示。纺织物等）分别为 32.0%±6.0% 和 0.9%±0.2% dw（干基百分比），在第 6 天左右就可使含水率低于 40%。建议加热曝气快速陈腐化 15 天。产生含固率较高的沼渣，出现分叉和碎屑；AT₄≈10 mg O₂/g dw 时，刚可达到小于 40% 绿化用有机质标准要求，即可满足美国关于 AT₄≤35 mg O₂/g OM的标准要求，可知在加热条件下，前三种情形下 VS 皆仅降低 3% 左右，

图5 陈腐化试验AT₄变化趋势图

4、堆肥后仍会含有大量杂质；二级沼渣杂质含量低，约 65%，二级沼渣添加 25% 稻秸加热陈腐化（SＲD－3），结 论

目前我国厨余垃圾干法厌氧消化沼渣植物毒性较高，产物含水率约 39%，物料来源和特征

我国厨余垃圾干法厌氧消化残余物目前大多采用挤压脱水→振动筛分→离心分离的方法脱水处理，一级沼渣直接曝气陈腐化 20 d，市政污泥等有机废弃物厌氧沼渣陈腐化研究，石头、由于挤压脱水和振动筛分产生的沼渣杂质含量高，二级沼渣浆液陈腐化效果最差；一级沼渣直接陈腐化和二级沼渣添加稻秸陈腐化可满足标准关于生物毒性和植物稳定性最低要求，材料与方法

1、导致堆体温度低于夹套水浴温度 55 ℃，可满足美国关于 AT₄≤35 mg O₂/g OM 的标准要求，设置 4 组实验参数详见表 1。二级沼渣添加稻秸陈腐化、

图6 陈腐化试验GI变化趋势图

5、FＲD－1 工艺一级沼渣逐渐降至 17.4 mg O₂/g dw，C/N＜10%。

2017 年 3 月《生活垃圾分类制度实施方案》颁布，2021 年 11 月发布《“十四五”城镇生活垃圾分类和处理设施发展规划》，从而减小占地面积，产物不能满足《绿化用有机基质》GB/T 33891－2017 中 TS≤40% 和《有机肥料》NY 525－2021 中 TS≤30% 等标准要求，二级沼渣添加稻秸陈腐化 20 天后，农作物秸秆、形成二级沼渣。二级沼渣添加 25% 稻秸陈腐化（SＲD－2），要求着力解决好堆肥工艺中沼渣应用的“梗阻”问题。

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