家庭廚余垃圾具有“三高”特性，包括有機物含量高、含水率高、含鹽率高。從小區(qū)收集的家庭廚余垃圾，去除雜質(zhì)后廚果類的含量可以達到70%～90%（脂肪含量在2.1%以內(nèi)，蛋白質(zhì)含量2.2%以內(nèi)），含水量73%～89%，含鹽率在0.1%～0.3% ^[6]。家庭廚余垃圾“三高”的特性，導致其在收集、運輸和處理環(huán)節(jié)易腐爛，孳生病菌，具有傳播疾病的潛在風險，并且含鹽較高會影響家庭廚余垃圾資源化產(chǎn)品的質(zhì)量。

除了“三高”之外，家庭廚余垃圾中的雜質(zhì)含量也較高，包括塑料、紙張等（家庭廚余垃圾典型理化性質(zhì)見表1）^[7]。在垃圾分類工作剛剛起步的地區(qū)，家庭廚余垃圾中的雜質(zhì)含量可以達到20%以上^[8]，雜質(zhì)含量高會影響后續(xù)的資源化利用。要解決這一問題，除了在前端投放環(huán)節(jié)提高投放準確率外，還需要應(yīng)用合適的預(yù)分選處理工藝去除雜質(zhì)。

表1 家庭廚余垃圾理化性質(zhì)（濕基）

我國飲食服務(wù)、單位食堂等每天都產(chǎn)生大量餐廚垃圾，餐廚垃圾除了有機質(zhì)含量高、含水率高、含鹽量高之外，含油量也高，表2為我國餐廚垃圾典型的理化性質(zhì)^[9]。由于我國幅員遼闊，風俗習慣多樣，不同地區(qū)間烹飪方式和飲食習慣有較大差異，餐廚垃圾中含鹽量和含油量的波動較大，如含鹽量2%～5%，含油量3%～17%^[10,11]。餐廚垃圾中的油脂和鹽分一樣，會抑制微生物的生長，并且延長餐廚垃圾處理的周期和降低堆肥產(chǎn)品的品質(zhì)。因此，在預(yù)分選處理階段要特別注意提高油脂分離效率 ^[12]。

表2 餐廚垃圾理化性質(zhì)（濕基）

先行實施生活垃圾強制分類的城市，家庭廚余垃圾的分出率不斷提高，并逐步完善了家庭廚余垃圾的末端處理系統(tǒng)。根據(jù)已開展垃圾強制分類工作城市的成效，并考慮南方與北方、沿海與內(nèi)陸城市的地域差異等因素，分別選取鄭州市高新區(qū)、長沙市、廈門市建設(shè)的家庭廚余垃圾處理項目，分析其預(yù)分選工藝。

圖1 家庭廚余垃圾預(yù)分選工藝流程

鄭州市高新區(qū)家庭廚余垃圾處理項目于2020年投入使用，設(shè)計處理規(guī)模100t/d，主要負責高新區(qū)內(nèi)家庭廚余垃圾的處理。高新區(qū)收集的家庭廚余垃圾雜質(zhì)含量較高，采用“人工分選+機械分選+智能分選”的預(yù)分選技術(shù)可有效去除雜質(zhì)，尤其采用了最新的AI智能分選技術(shù)，可以利用圖像識別與跟蹤技術(shù)，提高雜質(zhì)分離效率。去除雜質(zhì)后的有機質(zhì)與園林垃圾和果蔬垃圾混合，采用好氧發(fā)酵方式制備有機固體顆粒肥料。席北斗等^[13]的研究表明，去除雜質(zhì)后的家庭廚余垃圾與樹葉、秸桿等蓬松劑混合后，可加速氧和有機物的傳輸速率，改善好氧堆肥微環(huán)境。

圖2 鄭州市高新區(qū)家庭廚余垃圾處理

長沙市家庭廚余垃圾處理項目于2019年投入使用，設(shè)計處理規(guī)模2000t/d，主要負責長沙市各區(qū)的家庭廚余垃圾的處理。項目采用“破袋破碎+壓榨脫水”的預(yù)處理工藝，脫水后干組分熱值高于5000kj/kg，轉(zhuǎn)運至焚燒發(fā)電廠焚燒，收集的高濃度有機污水厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣實現(xiàn)資源化利用。陳海濱等^[14]對“壓榨預(yù)處理+干組分焚燒+濕組分厭氧發(fā)酵”的組合模式進行研究，發(fā)現(xiàn)相比于直接填埋等處理方式，該組合模式可以實現(xiàn)碳減排量為947.6kgCO₂/t。長沙市家庭廚余垃圾處理項目采用的預(yù)處理工藝雖然簡短，但是適用，尤其是在有機質(zhì)堆肥產(chǎn)品無法“消化”的情況下，這種處理方式可快速實現(xiàn)家庭廚余垃圾的減量化和無害化處理。

廈門市家庭廚余垃圾處理項目于2014年建成，2015年投入使用，設(shè)計處理規(guī)模500t/d，主要承擔廈門市各區(qū)家庭廚余垃圾的處理。項目采用“人工分選+破袋破碎+滾筒篩分+干式厭氧發(fā)酵+好氧堆肥”工藝，其中，人工分選環(huán)節(jié)主要去除玻璃陶瓷、捆扎繩、織物等，滾筒篩分主要分選出塑料袋、瓶子等。隨著近年來廈門市垃圾分類工作取得顯著成效，項目設(shè)置的人工分選環(huán)節(jié)的壓力減輕，滾筒篩分選出的雜質(zhì)比重也出現(xiàn)下降。去除雜質(zhì)后的有機質(zhì)采用干式厭氧發(fā)酵設(shè)備，沼渣用好氧堆肥生產(chǎn)有機肥。閔海華等^[15]的研究認為，干式厭氧要求有機質(zhì)總含固率（TS）為20%～40%，通過上述預(yù)分選系統(tǒng)處理后的有機質(zhì)TS能達到25%左右，適宜采用干式厭氧發(fā)酵處理。

總體來看，不同時期國內(nèi)不同城市建立的家庭廚余垃圾處理項目的預(yù)分選處理技術(shù)并未形成統(tǒng)一，一方面是各地飲食習慣不同、垃圾分類水平參差不齊等因素導致垃圾的成分不同，需要不同組合的預(yù)分選處理技術(shù)；另一方面有機質(zhì)資源化處理方式不同，對預(yù)分選技術(shù)的要求也不同。

2010年，我國在開展“地溝油”、“垃圾豬”專項整治期間，加強了餐廚垃圾的管理，并啟動了餐廚垃圾資源化利用和無害化處理試點城市建設(shè)。此外，在開展生態(tài)文明試點城市建設(shè)和“無廢城市”試點建設(shè)中，也將餐廚垃圾資源化處理作為了重點建設(shè)項目。根據(jù)開展相關(guān)試點工作城市的成效，并考慮南北方及沿海與內(nèi)陸城市的地域差異等因素，分別選取廈門市、銅陵市、長沙市建設(shè)的餐廚垃圾處理項目，分析其預(yù)分選工藝。

圖3 餐廚垃圾預(yù)分選工藝流程

廈門市餐廚垃圾處理項目于2020年開始建設(shè)，設(shè)計處理規(guī)模400t/d，采用“接料粗分+精分制漿+除砂除渣+油水分離”的預(yù)分選技術(shù)，分離雜物和油脂后的有機漿料采用厭氧發(fā)酵進行資源化利用。銅陵市餐廚垃圾項目于2020年投入使用，設(shè)計處理規(guī)模為100t/d，采用“粗破碎+破碎制漿除砂+油水分離”的預(yù)分選技術(shù)，分離雜物和油脂后的有機漿料采用厭氧發(fā)酵進行資源化利用。長沙市餐廚垃圾處理項目于2012年投入使用，并于2018年擴建至800t/d處理量，采用“組合分揀+油水分離+制漿”的預(yù)分選技術(shù)，分離雜物和油脂后的有機漿料采用厭氧發(fā)酵進行資源化利用。

總體來看，不同時期國內(nèi)不同城市建設(shè)的餐廚垃圾處理項目的預(yù)分選工藝技術(shù)趨于穩(wěn)定，一方面是餐廚垃圾制漿除雜一體機和油水分離設(shè)備等預(yù)分選核心設(shè)備技術(shù)成熟，另一方面是分選后有機物料資源化處理方式以厭氧發(fā)酵應(yīng)用最為廣泛，成功案例最多，對預(yù)分選技術(shù)的要求基本相同。

廚余垃圾資源化利用是實現(xiàn)垃圾分類回收利用率目標的重要途經(jīng)，而廚余垃圾的預(yù)分選工藝技術(shù)的選擇，將影響到可回收利用物料的資源化。

根據(jù)家庭廚余垃圾的特性，以及有機質(zhì)資源化處理的要求，家庭廚余垃圾預(yù)分選處理主要是人工分選、粒徑篩分、密度分選、磁力分選及AI智能分選等技術(shù)的不同組合。由于家庭廚余垃圾總量大，有機質(zhì)堆肥產(chǎn)品存在含鹽、含重金屬等問題影響堆肥產(chǎn)品市場應(yīng)用，將有機質(zhì)脫水后轉(zhuǎn)運至焚燒發(fā)電廠處理是目前快速消納家庭廚余垃圾的一種措施。這種處理方式對家庭廚余垃圾的預(yù)分選處理技術(shù)要求低，一般通過破碎、壓榨脫水即可。相比于家庭廚余垃圾，餐廚垃圾的預(yù)分選處理技術(shù)趨于穩(wěn)定，通過破碎、制漿除雜、除砂和油水分離等技術(shù)的應(yīng)用達到預(yù)分選處理效果。

總之，廚余垃圾預(yù)分選處理技術(shù)的選擇要緊密結(jié)合廚余垃圾的特性及可回收利用物料的應(yīng)用場景，合適的預(yù)分選處理技術(shù)，有助于實現(xiàn)廚余垃圾的資源化利用。

作者簡介：林文琪，碩士，工程師，現(xiàn)就職于環(huán)創(chuàng)（廈門）科技股份有限公司，主要開展固廢資源化領(lǐng)域相關(guān)工作。