一、概述
餐廚垃圾，即濕垃圾，是城市生活垃圾的一部分，兼具資源屬性和污染物屬性。我國餐廚垃圾具有高有機物含量、高含水率、高油、高鹽分等特點。同時，餐廚垃圾又具有難保存、易腐敗，難收集、易堵塞，難清理、易散味道，難轉(zhuǎn)運、易生蟲的污染物屬性特點。餐廚垃圾的處理工藝多種多樣，有就地處理和收運后集中處理方式等。而集中處理有多種方式，主要包括粉碎直排、焚燒、填埋、堆肥、厭氧消化、飼料化和生化處理方式。目前厭氧消化是大多數(shù)試點城市采用的主要技術(shù)。
厭氧消化處理是指在特定的厭氧條件下，微生物的代謝作用將有機垃圾進行分解，其中的碳、氫、氧轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳，而氮、磷、鉀等元素則存留于殘留物中，并轉(zhuǎn)化為易被動植物吸收利用的形式[1]。厭氧消化技術(shù)具有減量化程度高、產(chǎn)物具有經(jīng)濟性、可代替部分不可再生能源、可有效減少病原菌、自動化程度高、技術(shù)可靠、經(jīng)濟效益高等優(yōu)點，是我國餐廚垃圾后端處理的研究重點和發(fā)展方向。焚燒技術(shù)主要利用了餐廚垃圾中含有較高的有機質(zhì)及油脂等易燃組分的特點，將餐廚垃圾進行一定的預處理，經(jīng)篩選并降低垃圾水分后混合一定燃料進行燃燒或處置的技術(shù)。
餐廚處理廠獨立設(shè)廠，廠區(qū)布置凌亂；臭氣難以消納，廠區(qū)氣味較重；廢渣需外運填埋，占用大量土地資源；臭氣與廢水均需自行處理，配套環(huán)保設(shè)施較多。產(chǎn)生的沼氣多數(shù)用于沼氣鍋爐或沼氣發(fā)電機，但是由于沼氣鍋爐蒸汽產(chǎn)量過剩以及沼氣發(fā)電機運行不穩(wěn)定等問題，部分沼氣甚至直接進火炬放空燃燒，造成資源浪費；獨立項目衛(wèi)生環(huán)境較差且整體投資和運行成本高。針對上述問題，近些年來厭氧發(fā)酵與其他處理手段協(xié)同處理逐漸成為新的研究方向，而焚燒與厭氧發(fā)酵協(xié)同處理則是目前國內(nèi)研究的主要熱點之一。生活垃圾焚燒發(fā)電廠與餐廚垃圾協(xié)同處理也成為靜脈產(chǎn)業(yè)園等新建項目和焚燒發(fā)電廠擴容改建項目的主要技術(shù)方向。
二、餐廚垃圾厭氧發(fā)酵與生活垃圾垃圾焚燒協(xié)同處理技術(shù)
餐廚垃圾處理廠與生活垃圾焚燒廠協(xié)同處理主要體現(xiàn)在廠區(qū)布局、生產(chǎn)管理、能源物料、三廢處理四方面的協(xié)同處理上，實現(xiàn)工藝協(xié)同、管理協(xié)同、公共基礎(chǔ)設(shè)施協(xié)同，形成產(chǎn)業(yè)的耦合、資源的共享和循環(huán)利用。
專利布局則主要集中在能源物料和三廢處理兩方面，其常規(guī)協(xié)同過程如圖1和表1所示：主要體現(xiàn)在利用焚燒設(shè)備處理厭氧發(fā)酵的沼渣、利用厭氧發(fā)酵處理生活垃圾滲濾液、厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣用于焚燒發(fā)電、焚燒余熱用于厭氧發(fā)酵設(shè)備加熱、厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的臭氣通過焚燒設(shè)備焚燒凈化、廢液合并無害化處理、共享公共設(shè)施、厭氧發(fā)酵雜質(zhì)焚燒等[2]。
三、重點專利分析
餐廚垃圾厭氧發(fā)酵與生活垃圾垃圾焚燒協(xié)同處理技術(shù)因產(chǎn)業(yè)化研究較晚，相關(guān)專利布局較少，2010年以前主要集中在日本，1975年日本專利申請JPS5219475A（公開號，下同）將垃圾焚燒廠的滲濾液與餐廚垃圾一同厭氧發(fā)酵，并將沼渣和沼氣進行焚燒，餐廚垃圾厭氧發(fā)酵與生活垃圾垃圾焚燒協(xié)同處理雛形初步形成。之后很多年相關(guān)研究一直沒有得到重視，處于停滯階段，直至2005-2008年，日本專利申請JP2006297210A、JP2008221142A、JP2009220087A才分別從厭氧發(fā)酵沼氣代替焚燒燃油、焚燒余熱為厭氧發(fā)酵提供熱能、餐廚垃圾雜質(zhì)合并焚燒等方向開展了進一步的研究。2011后隨著國內(nèi)對環(huán)境衛(wèi)生要求的越來越高、餐廚垃圾處理領(lǐng)域投入越來越高，餐廚垃圾厭氧發(fā)酵與生活垃圾垃圾焚燒協(xié)同處理技術(shù)逐漸成為國內(nèi)餐廚處理的一個重要研究方向，國內(nèi)相關(guān)專利布局逐漸增加，光大環(huán)保光大環(huán)境（原光大環(huán)保）在焚燒與厭氧發(fā)酵協(xié)同處理的研究處于國內(nèi)領(lǐng)先水平，2011年其申請的專利申請CN102950137A是國內(nèi)首次明確涉及餐廚垃圾在垃圾焚燒發(fā)電廠中的協(xié)同處理方法的國內(nèi)專利，從餐廚垃圾雜質(zhì)和沼渣焚燒、沼氣和沼渣的焚燒利用、沼氣作為CNG車用燃料以及垃圾焚燒發(fā)電廠中的廢熱蒸汽作為高溫發(fā)酵的熱源四個方面的協(xié)同做了系統(tǒng)的研究和改進，并在2019年通過申請CN210023209U、CN210125627U、CN110976472A對相關(guān)方法設(shè)備進行布局，在厭氧發(fā)酵臭氣焚燒、廢液共處理、設(shè)備共用等方面進一步優(yōu)化協(xié)同處理過程。舟山旺能環(huán)保能源有限公司、武漢龍凈環(huán)保工程有限公司等企業(yè)近些年也在能源物料和三廢處理的協(xié)同上在國內(nèi)進行了相應的布局（CN106642133A，CN110976472A，CN105798050）。截至2020年8月，專利申請中11項涉及沼渣焚燒、11項涉及沼氣燃燒發(fā)電、8項涉及焚燒余熱用于厭氧發(fā)酵設(shè)備加熱，上述三個也是焚燒和厭氧消化協(xié)同處理中最為常規(guī)的協(xié)同方式。而廢水、廢氣和設(shè)備設(shè)計方面則是近年來一體化協(xié)同研究的新方向。
小結(jié)
多種有機廢棄物、多種處理技術(shù)協(xié)同處理是厭氧發(fā)酵發(fā)展的新方向。焚燒與厭氧發(fā)酵協(xié)同處理從廠區(qū)布局、生產(chǎn)管理、能源物料、三廢處理四個方面將餐廚垃圾厭氧發(fā)酵和生活垃圾焚燒發(fā)電有機的結(jié)合在一起，產(chǎn)生1+1>2的經(jīng)濟和環(huán)境效益。
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