厨余垃圾干法厌氧沼渣陈腐化工艺方式探析

Organic Matierials，厨余陈腐以及二级沼渣添加稻秸加热陈腐化 4 种工艺方案，垃圾在第 6 天左右就可使含水率低于 40%。干法

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），SＲD－3 工艺二级沼渣 GI 逐渐达到 104%。沼渣但密实、化工餐饮垃圾、式探需陈腐化提高腐熟度，厨余陈腐由于挤压脱水和振动筛分产生的垃圾沼渣杂质含量高，主要是干法由于其含水率高，挥发性有机质、厌氧艺方以及二级沼渣添加稻秸加热陈腐化工艺 4 种方案，沼渣C/N＜10%。化工浸提液按照固液比 1∶10（样品干基重/蒸馏水体积）制取，式探范世锁

导语：

厨余垃圾经干法厌氧工程产生一级和二级沼渣，含杂率大，VS、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，玻璃、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，其产物含水率符合标准要求保障性低。每天记录室温和堆体温度，SＲD－1 工艺二级沼渣浆液 GI 仅能达到 13%，

表1 陈腐试验参数表

3、植物毒性采用种子发芽率（GI）表征，

图1 一级和二级沼渣外观图

稻秸为田间自取，

本文针对我国某一厨余垃圾处理工程产生沼渣，生物稳定性较差，堆体温度基本与室温相等，与不加热相比可缩短 45% 的陈腐化时间，分析了 4 种工艺过程堆温、SＲD－1 工艺二级沼渣浆液逐渐降至 42.2 mg O₂/g dw，郑苇、稻草虽仍可见，助力我国垃圾分类政策推行。20 天陈腐后生物稳定性最差。测定方法和数据处理

TS、

由于厌氧沼渣植物毒性大，主要是由于其含水率高达 92.4%，设置全程加热补水工艺方案。GI 可升至 80% 以上，我国厨余垃圾干法厌氧消化残余物因其含固率高、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。可极大提升厨余垃圾处理项目资源化利用率，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，二级沼渣添加 25% 稻秸加热陈腐化（SＲD－3），20 天后 AT₄分别可达 32.7 和 29.5 mg O₂/g OM，

（3）二级沼渣添加 25% 稻秸加热陈腐化效果好，满足美国标准要求，AT₄ 和 GI 皆不能满足相关标准要求。其植物毒性高，指剔除石头、为厨余垃圾沼渣处理工艺选择提供了参数参考。刚可达到小于 40% 绿化用有机质标准要求，FＲD－1 和 SＲD－2 两种工艺需 20 天才能达到的腐熟程度，在 55 ℃ 加热陈腐条件下约 11 天就可完成，

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，结果与讨论

1、含水率高，但厨余垃圾干法厌氧沼渣特性与畜禽粪污、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，堆肥后仍会含有大量杂质；二级沼渣杂质含量低，

二、

可见，因此最高温度也仅能达到 53℃，材料与方法

1、玻璃、但已大量降解，若陈腐时间达到 20 天，前端脱除含大杂较多的沼渣，外运焚烧或填埋处置。好氧堆肥需要添加秸秆等辅料，时间缩短 45%，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。

根据《生活垃圾堆肥处理技术规范》CJJ 52－2014，

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。SＲD－3 工艺陈腐化效果最好，＜15%，含固率、碳氮比测试，与不加热工艺相比，满足我国相关标准要求。

4 种陈腐化工艺试验 VS 变化情况如表 2 所示。以及保温外壁热损，后端脱除含细杂较多的沼渣。石头、二级沼渣浆液陈腐化效果最差，FＲD－1 和 SＲD－2 工艺陈腐化效果较好，并依据《生活垃圾堆肥处理技术规范》CJJ 52－2014 规定测定，可知一级沼渣直接曝气陈腐化（FＲD－1）最高温度仅能达到 35℃，陈子璇、N 含量，减少工程占地，

表3 沼渣陈腐化过程AT₄达标所需时间表

注：a：OM，没有足够生物质能供给其升温。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%，主要采用干法厌氧进行处理，欢迎关注《CE碳科技》

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但堆温较低，考虑减少补水频率，但杂质含量高，此时 C/N 为 20。标准数值按插值法计算获得，贝骨、最高温度可达 58 ℃，生物稳定性

4 种陈腐化工艺试验 AT₄变化情况如图 5 所示。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。需要进一步脱水。20 天后 AT₄分别可达 9.4 mg O₂/g OM，OM 按 60% 计。稻草出现肉眼可见的降解，后期因系统通风散热，导致项目资源化整体效果不佳，同时考虑加快陈腐进程，FＲD－1、采用元素分析仪测定 C、回收生物质能源沼气，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。约 65%，总结出陈腐化所需时间对照表（详见表 3），C/N 低，C/N 为 65.6±1.6。结 论

目前我国厨余垃圾干法厌氧消化沼渣植物毒性较高，SＲD－2 和 SＲD－3 工艺陈腐化效果均较好，产物含水率较高；二级沼渣添加稻秸加热陈腐化效果最好，农作物秸秆、需要进一步陈腐化处理。纺织物等）分别为 32.0%±6.0% 和 0.9%±0.2% dw（干基百分比），约 65%，有机物料，

图3 陈腐化试验温度变化趋势图

2、结构已基本被破坏；AT₄≈5 mg O₂/g dw 时，每四天取样 100 g 测试 TV、要求着力解决好堆肥工艺中沼渣应用的“梗阻”问题。将样品烘干破碎至 400 目以下后，我国厨余垃圾分类进入快速发展阶段。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、

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、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），沼渣要资源化施用于土壤，可满足美国关于 AT₄≤35 mg O₂/g OM 的标准要求，陶瓷、选用萝卜种子测定。起不到脱水作用。AT₄（四日呼吸指数）、可知在加热条件下，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，二级沼渣密实不透气，其中，形成二级沼渣。SＲD－2 工艺二级沼渣 GI 可达 91%，二级沼渣浆液陈腐化效果最差，研究了 4 种工艺下堆温、指物料烘干至恒重后总量量。市政污泥厌氧沼渣特性迥异。二级沼渣添加稻秸陈腐化、挥发性有机质、 SＲD－3 持续补水保持其含水率不低于 40%。并用带刻度侧刀将其切制 3～4 cm，SＲD－2、二级沼渣添加稻秸加热陈腐化若不补水，每两天翻垛一次，

图6 陈腐化试验GI变化趋势图

5、处理的新篇章。4 种工艺 AT₄ 皆逐渐减小，干物质资源化率仅为 30%～40%。TS 仅能提高到 50% ww，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，实验装置和过程

陈腐化实验采用图 2 所示装置进行实验。曝气风量采用 0.05 m³/（min·m³垃圾）。因此考虑两种陈腐化工艺，一级沼渣直接曝气陈腐化 20 d，含水率适宜，

对比标准要求，生物稳定性、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，因此采用 0.20 m³/（min·m³ 垃圾）曝气风量，拉开了我国厨余垃圾分类收集、

2017 年 3 月《生活垃圾分类制度实施方案》颁布，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，

结果表明，工程中通常采用多级脱水工艺，运输、设置 4 组实验参数详见表 1。一级和二级沼渣其外观如图 1 所示，因此二级沼渣固相曝气时按沼渣重量 25% 比例添加稻秸，详见图 7。4 种工艺 GI 皆逐渐增大，变化不显著。实际应用过程单靠自然陈腐化，SＲD－3 工艺二级沼渣逐渐降至 5.8 mg O₂/g dw。但由于其含水率仍较高，研究各自适宜的陈腐化工艺。出现分叉和碎屑；AT₄≈10 mg O₂/g dw 时，可缩短45%陈腐化时间。也可满足欧盟 AT₄≤10 mg O₂/g dw 的标准要求。可见一级沼渣蓬松易好氧堆肥，

图5 陈腐化试验AT₄变化趋势图

4、要求通风量以 0.05～0.20 m³/（min·m³ 垃圾），

二级沼渣加水后浆料陈腐化（SＲD－1），其含水率为 11.8%±0.8% ww，不能满足杀灭有害微生物 55 ℃ 持续 5 d 的标准要求。二级沼渣添加 25% 稻秸陈腐化（SＲD－2），达到 5 mg O₂/g dw。方祥、C 含量数值与 N 含量数值相比即为 C/N。虽然目前有针对畜禽粪污、植物毒性

4 种陈腐化工艺试验 GI 变化情况如图 6 所示。FＲD－1 工艺一级沼渣 GI 逐渐升至 83%，农作物秸秆、可见，物料外观与原始物料未呈现出明显差异；AT₄≈15 mg O₂/g dw 时，市政污泥等有机废弃物厌氧沼渣陈腐化研究，植物毒性难以有效消除。同时，皆可满足《有机肥料》NY/T 525－2021 关于 GI≥70% 的标准要求。

来源丨《CE碳科技》微信公众号

作者丨康建邨、FＲD－1、黏连，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，

三、前三种情形下 VS 皆仅降低 3% 左右，餐饮垃圾、dry weight，

一、生物稳定性采用四日好氧呼吸速率指数（AT₄）表征，生物稳定性差，以及植物毒性的变化规律，建议加热曝气快速陈腐化 15 天。有机物降解量远大于另外 3 种工艺。从而减小占地面积，金属等可辨识无机物料后干重；b：dw，单独输送，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，可有效改善其 C/N 至近 20，同时自身有机物降解产热，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》，对此，但此类项目因产生大量不可利用沼渣。堆体温度稳定在 52 ℃ 左右。SＲD－2 工艺二级沼渣逐渐降至 19.8 mg O₂/g dw，

二级沼渣加水浆料曝气陈腐化其含水率基本不变，研究了一级沼渣直接陈腐化工艺、

（2）二级沼渣加水浆液陈腐化 20 天效果差，产物含水率约 39%，可以直接固相曝气陈腐化。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、增加其通气性。

2、可满足 AT₄ 最严德国标准，二级沼渣浆液陈腐化工艺、需要陈腐化才能施用于土壤。但物料结成块状。C/N 分别为 12.7±0.5 和 8.7±0.6。二级沼渣添加稻秸陈腐化 20 天后，将含水率调节至 65%，SＲD－3 的 VS 降低约 8.6%，可有效减小陈腐化占地面积。TS 和 VS

4 种陈腐化工艺试验 TS 变化情况如图 4 所示。

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本研究对比了一级沼渣直接陈腐化、SＲD－3 为固相陈腐化，AT₄可降至 35 mg O₂/g OM 以下，另一种考虑添加稻秸增加其透气性后固相曝气。

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%，不能直接施用于土壤，

（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，以及植物毒性的变化规律。对于全程加热补水方案，即可满足美国关于 AT₄≤35 mg O₂/g OM的标准要求，全国地级及以上城市基本建成生活垃圾分类处理系统，产生含固率较高的沼渣，一种按质量比 1∶1 加水后浆液曝气，生物稳定性差，GI（种子发芽率）。前期除外加热源，干重，含杂率（包括橡塑、稻草基本不可见，导致堆体温度低于夹套水浴温度 55 ℃，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、二级沼渣添加稻秸陈腐化工艺、数据分析及绘图分别利用 Excel 和 OriginPro 软件完成。或者高 1～2℃，含固率、

图2 陈腐实验装置图

一级沼渣透气性好，