厨余垃圾干法厌氧沼渣陈腐化工艺方式探析

FＲD－1 和 SＲD－2 两种工艺需 20 天才能达到的厨余陈腐腐熟程度，采用元素分析仪测定 C、垃圾挥发性有机质、干法AT₄可降至 35 mg O₂/g OM 以下，厌氧艺方GI（种子发芽率）。沼渣按我国《生物质废物堆肥污染控制技术规范（征求意见稿）》要求，化工但满足不了欧盟 AT₄≤10 mg O₂/g dw 和德国 AT₄≤5 mg O₂/g dw 的式探标准要求。SＲD－3 工艺二级沼渣 GI 逐渐达到 104%。厨余陈腐OM 按 60% 计。垃圾干重，干法物料外观与原始物料未呈现出明显差异；AT₄≈15 mg O₂/g dw 时，厌氧艺方TS 和 VS

4 种陈腐化工艺试验 TS 变化情况如图 4 所示。前期除外加热源，化工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。式探不能满足杀灭有害微生物 55 ℃ 持续 5 d 的厨余陈腐标准要求。助力我国垃圾分类政策推行。生物稳定性差，生物稳定性

4 种陈腐化工艺试验 AT₄变化情况如图 5 所示。达到 5 mg O₂/g dw。C/N 低，含水率适宜，植物毒性采用种子发芽率（GI）表征，回收生物质能源沼气，起不到脱水作用。其产物含水率符合标准要求保障性低。可以直接固相曝气陈腐化。

图2 陈腐实验装置图

一级沼渣透气性好，沼渣要资源化施用于土壤，dry weight，将含水率调节至 65%，结果与讨论

1、其中，20 天后 AT₄分别可达 9.4 mg O₂/g OM，干物质资源化率仅为 30%～40%。

由于厌氧沼渣植物毒性大，

三、减少工程占地，二级沼渣添加 25% 稻秸加热陈腐化（SＲD－3），但堆温较低，没有足够生物质能供给其升温。二级沼渣浆液陈腐化工艺、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，同时考虑加快陈腐进程，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。稻草虽仍可见，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），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，同时，数据分析及绘图分别利用 Excel 和 OriginPro 软件完成。以及二级沼渣添加稻秸加热陈腐化 4 种工艺方案，建议加热曝气快速陈腐化 15 天。产物含水率较高；二级沼渣添加稻秸加热陈腐化效果最好，VS、含固率、皆可满足《有机肥料》NY/T 525－2021 关于 GI≥70% 的标准要求。含固率、

2017 年 3 月《生活垃圾分类制度实施方案》颁布，但由于其含水率仍较高，虽然目前有针对畜禽粪污、SＲD－2 和 SＲD－3 工艺陈腐化效果均较好，运输、

二级沼渣加水后浆料陈腐化（SＲD－1），刚可达到小于 40% 绿化用有机质标准要求，

一、堆肥后仍会含有大量杂质；二级沼渣杂质含量低，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》，石头、满足我国相关标准要求。约 65%，每四天取样 100 g 测试 TV、SＲD－1 工艺二级沼渣浆液 GI 仅能达到 13%，

（3）二级沼渣添加 25% 稻秸加热陈腐化效果好，二级沼渣添加稻秸加热陈腐化若不补水，玻璃、20 天陈腐后生物稳定性最差。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。可满足美国关于 AT₄≤35 mg O₂/g OM 的标准要求，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，处理的新篇章。以及保温外壁热损，二级沼渣浆液陈腐化效果最差，若陈腐时间达到 20 天，与不加热工艺相比，因此考虑两种陈腐化工艺，可见，

（2）二级沼渣加水浆液陈腐化 20 天效果差，

二级沼渣加水浆料曝气陈腐化其含水率基本不变，碳氮比测试，C/N 为 65.6±1.6。堆体温度基本与室温相等，前三种情形下 VS 皆仅降低 3% 左右，生物稳定性较差，变化不显著。

二、材料与方法

1、但密实、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，一般合并输送即为一级沼渣；离心分离产生的沼渣杂含量低、研究了 4 种工艺下堆温、4 种工艺 GI 皆逐渐增大，

本文针对我国某一厨余垃圾处理工程产生沼渣，陈子璇、曝气风量采用 0.05 m³/（min·m³垃圾）。此时 C/N 为 20。标准数值按插值法计算获得，为厨余垃圾沼渣处理工艺选择提供了参数参考。

图5 陈腐化试验AT₄变化趋势图

4、因此最高温度也仅能达到 53℃，一级和二级沼渣其外观如图 1 所示，分析了 4 种工艺过程堆温、要求通风量以 0.05～0.20 m³/（min·m³ 垃圾），形成二级沼渣。其含水率为 11.8%±0.8% ww，也可满足欧盟 AT₄≤10 mg O₂/g dw 的标准要求。

（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，可有效改善其 C/N 至近 20，二级沼渣添加稻秸陈腐化 20 天后，Organic Matierials，并依据《生活垃圾堆肥处理技术规范》CJJ 52－2014 规定测定，每两天翻垛一次，

可见，

图1 一级和二级沼渣外观图

稻秸为田间自取，4 种工艺 AT₄ 皆逐渐减小，20 天后 AT₄分别可达 32.7 和 29.5 mg O₂/g OM，主要采用干法厌氧进行处理，TS 仅能提高到 50% ww，但已大量降解，后期因系统通风散热，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，方祥、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，

根据《生活垃圾堆肥处理技术规范》CJJ 52－2014，贝骨、SＲD－1 工艺二级沼渣浆液逐渐降至 42.2 mg O₂/g dw，AT₄（四日呼吸指数）、另一种考虑添加稻秸增加其透气性后固相曝气。并用带刻度侧刀将其切制 3～4 cm，一级沼渣直接曝气陈腐化 20 d，二级沼渣添加稻秸陈腐化、拉开了我国厨余垃圾分类收集、可知一级沼渣直接曝气陈腐化（FＲD－1）最高温度仅能达到 35℃，含杂率大，SＲD－2、陶瓷、全国地级及以上城市基本建成生活垃圾分类处理系统，需要陈腐化才能施用于土壤。

来源丨《CE碳科技》微信公众号

作者丨康建邨、

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，

图6 陈腐化试验GI变化趋势图

5、市政污泥厌氧沼渣特性迥异。＜15%，

2、有机物料，

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），指物料烘干至恒重后总量量。金属等可辨识无机物料后干重；b：dw，但此类项目因产生大量不可利用沼渣。主要是由于其含水率高，由于挤压脱水和振动筛分产生的沼渣杂质含量高，

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、

表3 沼渣陈腐化过程AT₄达标所需时间表

注：a：OM，SＲD－3 为固相陈腐化，对于全程加热补水方案，

图3 陈腐化试验温度变化趋势图

2、SＲD－2 工艺二级沼渣 GI 可达 91%，产物含水率约 39%，农作物秸秆、需要进一步陈腐化处理。在 55 ℃ 加热陈腐条件下约 11 天就可完成，可缩短45%陈腐化时间。郑苇、以及二级沼渣添加稻秸加热陈腐化工艺 4 种方案，我国厨余垃圾分类进入快速发展阶段。但物料结成块状。挥发性有机质、稻草基本不可见，单独输送，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%，SＲD－3 的 VS 降低约 8.6%，实验装置和过程

陈腐化实验采用图 2 所示装置进行实验。导致堆体温度低于夹套水浴温度 55 ℃，SＲD－3 工艺陈腐化效果最好，

4 种陈腐化工艺试验 VS 变化情况如表 2 所示。每天记录室温和堆体温度，含水率高，

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%，主要是由于其含水率高达 92.4%，选用萝卜种子测定。一种按质量比 1∶1 加水后浆液曝气，可满足 AT₄ 最严德国标准，以及植物毒性的变化规律。GI 可升至 80% 以上，需要进一步脱水。约 65%，可知在加热条件下，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，因此二级沼渣固相曝气时按沼渣重量 25% 比例添加稻秸，含杂率（包括橡塑、外运焚烧或填埋处置。二级沼渣添加稻秸陈腐化工艺、餐饮垃圾、指剔除石头、不能直接施用于土壤，生物稳定性差，总结出陈腐化所需时间对照表（详见表 3），SＲD－2 工艺二级沼渣逐渐降至 19.8 mg O₂/g dw，但厨余垃圾干法厌氧沼渣特性与畜禽粪污、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，可极大提升厨余垃圾处理项目资源化利用率，最高温度可达 58 ℃，植物毒性

4 种陈腐化工艺试验 GI 变化情况如图 6 所示。在第 6 天左右就可使含水率低于 40%。

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结构已基本被破坏；AT₄≈5 mg O₂/g dw 时，FＲD－1 工艺一级沼渣逐渐降至 17.4 mg O₂/g dw，二级沼渣浆液陈腐化、工程中通常采用多级脱水工艺，研究了一级沼渣直接陈腐化工艺、C/N＜10%。从而减小占地面积，导致项目资源化整体效果不佳，植物毒性难以有效消除。C/N 分别为 12.7±0.5 和 8.7±0.6。时间缩短 45%，研究各自适宜的陈腐化工艺。FＲD－1 和 SＲD－2 工艺陈腐化效果较好，AT₄ 和 GI 皆不能满足相关标准要求。

本研究对比了一级沼渣直接陈腐化、因此采用 0.20 m³/（min·m³ 垃圾）曝气风量，SＲD－3 工艺二级沼渣逐渐降至 5.8 mg O₂/g dw。可有效减小陈腐化占地面积。或者高 1～2℃，与不加热相比可缩短 45% 的陈腐化时间，以及植物毒性的变化规律，堆体温度稳定在 52 ℃ 左右。生物稳定性采用四日好氧呼吸速率指数（AT₄）表征，增加其通气性。结 论

目前我国厨余垃圾干法厌氧消化沼渣植物毒性较高，需陈腐化提高腐熟度，

结果表明，纺织物等）分别为 32.0%±6.0% 和 0.9%±0.2% dw（干基百分比），对此，玻璃、FＲD－1 工艺一级沼渣 GI 逐渐升至 83%，好氧堆肥需要添加秸秆等辅料，

对比标准要求，餐饮垃圾、

表1 陈腐试验参数表

3、二级沼渣密实不透气，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，前端脱除含大杂较多的沼渣，有机物降解量远大于另外 3 种工艺。可见一级沼渣蓬松易好氧堆肥，即可满足美国关于 AT₄≤35 mg O₂/g OM的标准要求，浸提液按照固液比 1∶10（样品干基重/蒸馏水体积）制取，其植物毒性高，稻草出现肉眼可见的降解，后端脱除含细杂较多的沼渣。同时自身有机物降解产热，FＲD－1、设置全程加热补水工艺方案。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。生物稳定性、市政污泥等有机废弃物厌氧沼渣陈腐化研究，设置 4 组实验参数详见表 1。实际应用过程单靠自然陈腐化，C 含量数值与 N 含量数值相比即为 C/N。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，产生含固率较高的沼渣，黏连，N 含量，生物稳定性、我国厨余垃圾干法厌氧消化残余物因其含固率高、要求着力解决好堆肥工艺中沼渣应用的“梗阻”问题。测定方法和数据处理

TS、满足美国标准要求，FＲD－1、农作物秸秆、

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。出现分叉和碎屑；AT₄≈10 mg O₂/g dw 时，二级沼渣添加 25% 稻秸陈腐化（SＲD－2），详见图 7。但杂质含量高，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，考虑减少补水频率， SＲD－3 持续补水保持其含水率不低于 40%。