第一章  总体工艺设计方案

1.1 、设计处理量: 餐厨垃圾处理能力为45t/d ，生活垃圾450t/d ，市政污泥20t/d。

1.2、工艺流程：餐厨垃圾、生活垃圾、市政污泥处理模式采用“预分选预处理+厌氧发酵”的综合处理模式； 经处理后的 餐厨垃圾、生活垃圾、市政污泥联合厌

氧发酵，采用高效降流式免维护厌氧反应器进行厌氧发酵产气，产生的沼气可发电，沼液脱水后渗滤液去渗滤液处理站，沼渣外运填埋。

图 1.2-1    有机垃圾综合利用工艺流程图

1.3 、工艺设计要点

1）设计大容量的接收料斗以应对有机垃圾进场时间“窗口”窄的特点。

2）通过完善的有机垃圾预处理，尽量避免大颗粒无机固相干扰杂质进入厌氧消化系统，做到“该分离 的分离，该进的进”。

3）选用耐高固相物浓度及耐冲击负荷能力较强的厌氧反应工艺，有效应对有机料液中的高固相浓度及物料浓度的波动。

4）有机垃圾预处理系统设计8小时工作制，厌氧消化系统、沼气处理系统等设计为24小时运行。

5）整个处理厂关键单元采取密闭除臭设计，不对周边环境产生二次污染及不利影响。

6）厂房设计合理，生产、办公、休息区域能有效分离，办公、休息区域设计要求标准要高。

7）全系统各工艺段自控程度高，在控制室内能观察、操作各主要设备。并需要将基本数据传送至发包 人指定平台。

8）整个工艺物料输送流程清晰合理，不产生堵塞、滴漏等情况，且各工艺段易于维护、清洁。 （9）技术有效、设施先进、人机协调、管理优秀、景观美丽、指

标领先。

1.4.1 、设计规模：本工程餐厨垃圾预处理系统设计规模45t/d。

1.4.2  工艺流程

图 1.4-1    餐厨垃圾预处理工艺流程

1.4.3、 工艺流程简述：餐厨垃圾收集车进入厂区后先经过地磅对其车辆载重进行称重，称重完成后再进入预处理车间进行卸料工作；称重后的物料由车辆运至餐

厨预处理车间内的进料口处，物料被倒进料斗等接收装置内。本方案餐厨垃 圾处理项目设置物料接收系统，主要的设备以接收料斗为主；考虑到餐厨垃圾中水分

及杂质较多，料斗底部 设置双螺旋给料机。料斗底板为多孔结构，并且在接收料斗底部设置沥水除渣集液箱，用于收集餐厨垃圾在 输送过程中所沥出的有机浆

液，并且可去除浆液当中的杂质，然后泵送至后续系统；进料斗底部设有物料输送系统，实现系统的均匀给料。餐厨垃圾经物料输送系统进入生物质分离系

统， 实现有机质和无机质的有效分离。分离出的塑料、纸张等无机质回收处理，分离出的有机浆液经浆料泵输送 进入厌氧发酵系统。

1）接料输送系统：本项目卸料平台采用独特的双层垃圾卸料门设计，可有效防止餐厨垃圾臭气外泄，实现餐厨垃圾臭气有效隔离，同时该设计可满足垃圾设计平

台耐腐蚀、强度好、寿命长、开关灵活性好等要求；进料箱内通入蒸汽加热，使餐厨垃圾中的固态油脂融化，接收斗上部加不均匀孔的格栅进行过滤；接收斗底部

设有进料螺旋。设置可正转和反转的螺旋，反转螺旋可以混合物料，正转螺旋可输送物料。

2）杂物分选系统：本系统的主要功能是对餐厨垃圾进行除杂制浆处理，实现餐厨垃圾中砂质、轻质、铁质等杂物的分离及 有机物料的破碎制浆。该系统设置要充

分考虑餐厨垃圾含杂特性，满足餐厨垃圾中各种杂物分离要求，确保设备密闭性，提供除臭口配对法兰，该系统的主要设备为生物质分离器；生物质分离器自动分

选系统，可实现餐厨垃圾破碎制浆一体化；餐厨垃圾中含有塑料、纸、玻璃、竹木、贝壳、陶瓷、金属以及大件垃圾等杂物；如果这些物质不从有机质中去除，将

会对后续的厌氧系统产生不可挽回的影响;物料经螺旋进料机进入生物质分离器分离杂物，并破碎、粉碎等措施后将料液制成浆液，并保证制浆后的浆料颗粒直径

在8mm 以下。

3）浆料泵：专为处理浓稠液体及各类非匀质液体而开发的设备，可直接应用于各类垃圾浆料的输送；该餐厨用浆料输送设备，主体材质选用优质不锈钢，在严苛

的工况下可以提供稳定的性能；该设备一般为干式安装，动力部分采用普通电机即可；当确实需要液下使用时，动力部分可采用液压马达或潜水电机，适应性广。

1.5 、生活垃圾预处理单元

1.5.1 、设计规模：本工程生活垃圾的处理规模为150t/d。

1.5.2 、工艺流程

图 1.5-1    生活垃圾处理工艺流程

1.5.3 、工艺流程简述

（1）进料系统采用垃圾收运车卸料至卸料坑，通过抓斗上料至接料斗，接料斗底部安装鳞板输送机，鳞板输送机头部设置破袋机。

（2）两级筛分系统，第一级采用螺杆筛分机，主要将大件物料进行分拣，筛上大件物料进入打包机，筛 下物经过磁选后进入滚筒筛。滚筒筛特点是处理量大，筛

分率高，筛筒内安装破袋刀具，具有对袋装垃圾的 破袋功能。系统可根据来料的含水率、组分、物料聚团情况以及对筛网的堵孔情况等来选择合适的滚筒筛分 机

技术参数，如： 筛孔尺寸、转速等，滚筒筛主电机可以变频调速。筛上物大于80mm ，主要成分为塑料等轻 质物料及部分大于80mm的无机质，进入打包机。筛下

物尺寸小于80mm ，主要成分灰土及有机质，及少部分杂质，筛下物进过破碎机之后通过柱塞泵泵送至厌氧系统。

1.5.4  主要工艺设备

（1）生活垃圾接料斗:接收斗选用V=20m3 ，其容积能够满足高峰期卸料输送及储存。

（2）鳞板输送机:鳞板输送机是板式输送机的一种，它用于沿水平或倾斜方向由储仓向均料机、输送机或其它工作机械输 送各种块状或松散物料。该系列输送机具

有结构简单、运行可靠、使用寿命长，安装维修简单等特点，对物 料粒度、块状、工作环境无特殊要求，运送单个物料（件） 的重量可达70- 120kg ，输送机长度

可达40-80米且 允许25°倾角输送。可以输送较高温度物料（600°～700°） ，尤其适用于块状较大，且具有锋利棱角，灼 热的（如水泥熟料等） 及腐蚀性的物料的

输送，如笨重的圆木、锐利棱角的矿石及有害化学品等，广泛应用 于机械、铸造、冶金、化工、建材、动力、矿山等工业部门。

（3）破袋机:该产品具有破袋功能，进入破袋机的物料立即通过旋转动刀将物料带到动刀与定刀之间。动刀部由电机 减速机或液压马达驱动做旋转运动，定刀与

动刀配合，其间隙由液压缸或机械弹簧控制。工作时的间隙是保 证动刀旋转不与定刀发生碰创，又将袋装垃圾破开，达到垃圾与塑料袋分离。当被破袋物料一次

投入过多(或 太大时)定刀受力改变，当外力大于液压缸推力时定刀做转动与动刀的间隙随之改变，此时向大的间隙改变， 保证工作正常进行。如果袋装物料中误

装建筑垃圾时，此时动刀与定刀的受力变大，定刀由液压系统改变间 隙保证刀具不被破坏，保证工作正常进行。

（4）螺杆筛分机:   由电机柜、螺杆加速皮带机三部分部分组成。该设备功能强，螺杆部分能保持清洁和并且 耐磨，分离能力有很大提高。筛分部分具有处理量

高，清洁和维护工作需求低的特点。由于材料不同， 分离本身根据尺寸物理性质，重量和形状可以进行调整。此设备为单面驱动和安装，将垃圾滚动的效果与 阿

基米德螺旋的原理相结合。螺旋轴横向引导材料，同时滚轮轨道效应同时在输送方向上传送材料。这种运 动的重叠最有效地分配了材料。与传统筛分系统最显着

的区别在于开放端的筛分间隙可以调整。这样几 乎毫不费力地可靠地排出杂质。通过这种特殊设计，实际的筛分轴实现了自洁、输送和清理材料。

（5）滚筒筛:生活垃圾处理必不可少的专用设备，尤其是破袋式生活垃圾滚筒筛集破袋，筛分为一体的功能，适用于 城市袋装化收集垃圾方式的处理。当物料进

入滚筒装置后，由于滚筒装置的倾斜与转动，使筛面上的物料翻 转与滚动，使大物料经滚筒外圆的筛网排出，小于孔径的物料经滚筒末端排出。由于物料在滚筒

内的翻转、 滚动，使卡在筛孔中的物料可被弹出，防止筛孔堵塞;本设备用在将混合物料（不怕碎） 根据其个体大小进行分类的场合。通过改变其筛孔的直径和范

围，还可以实现物料的多级筛分。配上破袋刀组后，还可实现边破袋边筛分的效果。

（6）磁选机:本设备通过内部永久磁性物质，吸附其下的黑色金属，随皮带机运动，到非磁性区抛出机外。一般适用 于垃圾分选处理线中分选表面的黑色金属材

料。磁选是利用废弃物中各种物质磁性差异在不均匀的磁场中进 行分选的一种处理方法。本工艺磁选过程是将固体废物输入磁选机后，磁性物料在不均匀磁场作

用下被磁化， 从而受磁场吸引力的作用，使磁性颗粒吸附在圆筒上，并随圆筒进入排料端排出； 非磁性颗粒由于所受的磁 场作用力很小，仍留在废弃物中被排

出。磁选机的类型较多，在充分考虑生活垃圾的特点后选择悬吸型磁选 机，该磁选机的工作原理是在垃圾输送带上方，距离被分选的物料的一定高度上（通常小

于500mm ）悬挂一 个电磁铁。当垃圾通过垃圾固定磁铁下方时，磁性物质就被吸附在此传送带上，并随同传送带一起运动，磁 性物质被送到小磁性区时，自动脱

落，从而实现铁类物质的回收。

1.6  市政污泥预处理单元

1.6.1  设计规模:本工程市政污泥的处理规模为20t/d。

1.6.2  工艺流程

图 1.6-1    市政污泥预处理工艺流程

1.6.3  工艺流程简述；市政污泥进入接料斗后，通过螺旋输送与餐厨垃圾在返混箱混合均匀后至厌氧发酵罐进行发酵。

1.7  厌氧消化系统：厌氧消化及脱水系统主要由返混箱、厌氧消化罐（含进料斗） 、沼液脱水单元组成，其中脱水车间与预 处理车间合建。该系统的功能主要是

将分选制浆后的浆液进行厌氧产沼气，沼液经离心脱水后渗滤液去渗滤 液处理站，沼渣外运填埋。经过预分选后的餐厨垃圾同预处理后的市政污泥先经过混合搅

拌罐加热除砂，然 后一同进入厌氧消化罐底部反混料斗内，进入反混料斗内的物质加热到厌氧消化需要的温度后，再通过进料 泵提升至厌氧反应器进行厌氧消

化。厌氧消化产生的沼气进入后续的处理及利用单元，厌氧产生的沼液一部分返混至料斗内，另一部分进入后续处理单元；发酵罐内部设置检测装置通过自动控

制系统对发酵罐内部温度、压力、液位、甲烷以及二氧化碳含量等 指标进行测定和监控。此外，在发酵罐侧壁设取样口，定期取样发酵液，对更多的指标（pH

值、挥发性脂肪 酸、氨氮、含固率等） 进行实验室测试，测试结果及时反馈，以便操作人员利用这些测量、分析结果及时调 整发酵罐运行参数，保证厌氧消化过

程的持续和稳定。

1.8  沼液脱水单元;车间与预处理车间合建，沼液脱水间歇运行，按批次运行单批次运行时间4小时。经离心脱水 后渗滤液去渗滤液处理站，沼渣外运填埋。

1.9  沼气系统

1.9.1  设计内容:沼气系统包括沼气储存单元、脱硫单元、沼气利用单元、安全火炬系统;沼气在利用前需进行脱硫及过滤处理，并设置有贮气设施，调节产气和用气

的关系。预处理后的沼气首先满足燃气锅炉的消耗需求，生产饱和蒸汽，供工艺生产使用，剩余部分发电并网。

1.9.2  工艺设计;沼气系统工艺流程图如下：

     厌氧反应产生的原料沼气经气柜缓冲储存后，进入脱硫系统脱除大部分硫化氢，经汽液分离单元脱除水 分后的，经罗茨风机增压后进入锅炉系统燃烧供热，剩

余沼气通过沼气发电机进行热点联产，在发电的同时， 利用烟气余热产生蒸汽供给厂区自用，对其缸套水进行余热回收利用。沼气发电除满足自用外，多余电量

上网。本项目设计1座安全火炬，沼气可不经脱硫直接进入火炬系统，从而保证整个系统的安全和稳定运行。

1.9.3  沼气储存单元:由于消化罐本身工作状态的波动及有机垃圾进料特性及进料量的变化，消化罐的产气量也一直处于变化 的不平衡状态。因此，要保证各用气

单元的连续均匀供气，需在系统中设置储气柜进行调节。

*双膜储气柜特点：

（1）沼气可全部压出。普通固体气罐罐内气体使用率一般只有一半，不能将气体全部抽出。而双膜生物 沼气贮存罐为柔性材料可折叠，可以将罐内气体全部压

出，使用率为100%。

（2）投资少占地面积少。作为干式储气使用可以直接建于地面，外形美观。耐腐蚀寿命长 主要部件为 耐腐蚀专用柔性膜，不需要防腐处理，无须冬季防冻。采

用专用材料，寿命可达15-20年，条件允许可以使用 PTFE材料，寿命达50年。

（3）自动恒压输出。双膜生物储气罐配备自动控制系统，在调压室充气注气或泄气来调节沼气内膜曲张从而调节压力和稳定其建筑结构。

（4）安全性高。内膜始终处于压力平衡中，不会泄露储蓄气体，外膜即使泄露少量气体，泄露的气体也只是空气，没有任何安全威胁。

（5）重量轻，基础建设要求低，建设成本低，拆装便利，方便检修。

       由于沼气中的含硫量随有机垃圾性质变化很大，并呈一定的波动性，如果不经过脱除处理，将会对后序 的设备造成严重的腐蚀，因此必须对气体中的硫化氢

首先进行脱除。考虑到项目后续利用要求，本项目采用 干法脱除大部分硫化氢。干法脱硫连续再生工艺具硫容高、床层阻力小、操作方便、可连续再生、再生工

艺简单等特点。脱硫再生工艺原理如下：

脱硫： Fe2O3  ·H2O+3H2S=Fe2S3  ·H2O+3H2O

再生： 2Fe2S3  ·H2O+3O2＝2Fe2O3  ·H2O+6S

               *综合以上两反应式，脱硫再生反应式如下:      H2S+1/2O2＝S+H2O(反应条件是Fe2O3  ·H2O);   有机垃圾厌氧消化产生沼气中H2S的含量范围为

300ppm～3000ppm 。沼气净化处理后净化气中H2S含量须 低于200ppm。

1.9.4  沼气利用单元:本工程产生的沼气分两:部分利用，一部分用于锅炉使用，产生蒸汽供厌氧消化物料加热作为热源； 剩余 沼气通过沼气发电机进行热电联产，

在发电的同时，利用烟气余热产生蒸汽供给厂区自用，对其缸套水进行余热回收利用。沼气发电除满足自用外，多余电量上网。

1.9.5  火炬单元:沼气是易燃易爆的气体，根据《大中型沼气工程技术规范》（GB/T 51063-2014）、《环境空气质量标准》、 《大气污染物综合排放标准》 要求，

需要设置后备处理措施，多余的气体可以由火炬燃烧处理。在紧急情况 下，火炬会负责将整个系统内所有的沼气体燃烧处理，满足全部气体产量的处置需要，以

避免因沼气泄漏而 导致的消防问题;当生物反应器产生的生物气体泄漏或垃圾处理厂遇到险情的时候，紧急火炬会负责将整个系统内所有的 生物气体燃烧处理。紧

急火炬接收到操作信息后，火炬就会点燃，在生物气体还没有传送到达火炬时，火炬 的点燃是通过前期导入天然气或煤气。通过控制火炬底部的控制阀来控制火

炬的温度，当阀门开启后，冷空 气进入，从而达到降温的效果。由于生物气体中甲烷含量不稳定，为避免对装置造成损害，控制温度是必要 的。火炬系统的控制

是通过设置在火炬里面的温度计以及火焰探测器来实现。当火炬的温度高于1100℃或低于760℃时火炬就会自动关闭，同时若火焰探测器没有探测到火焰，也会自

动关闭火炬。本项目设一套火炬系统，其设计原则是在1小时内将所有的沼气燃烧。

1.9.6  油脂利用系统工艺设计:油脂处理系统包含油脂净化系统、油脂提纯粗油脂外售。

1.10  除臭系统

1.10.1  除臭范围:全厂产生臭气的地方主要有： 餐厨垃圾综合工房的卸料大厅、预处理间、污泥脱水间、运泥间，油脂处 理车间，沼液处理综合池的调节池、A/O

池、污泥贮池等。

1.10.2  除臭标准:有机垃圾综合工房的臭气主要来自分选和脱水，废水处理的臭气主要来自调节池等的臭气。臭气的主要 成份为H2S和NH3 ，此外还有少量的有机

气体如甲烷、甲硫醇、甲胺、甲基硫等。这些气体挥发性较大，易扩 散在大气中，而且部分气体有毒、刺激性气味大。为防止臭气危害人的健康、污染空气，必

须采用除臭技术有效遏止空气污染，改善空气质量;在厂区可能散发臭气的地方，尤其在混合泵、脱水系统、储水池、沼渣传送带等处设置收集装置。此外， 需采

取负压方式密封各建筑物以限制臭气的扩散。

1.10.3  植物提取液除臭:天然植物提取液的原材料是天然植物提取液，经过先进的微乳化技术乳化，使得它可以与水相溶，形成透明的水溶液。天然植物提取液具

有无毒性、无爆炸性、无燃烧性、无刺激性等特点。

1.10.4  生物除臭系统:餐厨、污泥和油脂工房的各处理单元的恶臭气体在引风机负压的作用下被引入引风机，引风机的负压保 证内部空间产生的恶臭气体不外溢。

引风机的正压将恶臭气体通过管道送入生物除臭反应器。填料接种的微 生物将恶臭气体内的发臭物质作为营养和能量来维持其新陈代谢。经过生物除臭反应器的

处理过程后，恶臭 气体被转化为细胞物质、二氧化碳、水和微量的残留中间气体。这些残留中间气体在空气当中的半衰期极短， 只有数秒，所以不会在场界内外

产生任何异味，完全可以达到《恶臭污染物排放标准》 （GB14454-93）的要求;生物洗涤过滤工艺综合了液体吸收和生物处理的组合作用。废气首先被液体（吸收

剂） 有选择地吸收形成混合污水，再通过微生物的作用将其中的污染物降解。

*具体过程是： 先将人工筛选的特种微生物菌群固定于填料上，当污染气体经过填料表面初期，可从污染 气体中获得营养源的那些微生物菌群，在适宜的温度、湿

度、pH值等条件下，将会得到快速生长、繁殖，并 在填料表面形成生物膜，当废气通过其间，有机物被生物膜表面的水层吸收后被微生物吸附和降解，得到净 化

再生的水被重复使用。

*污染物去除的实质是以废气作为营养物质被微生物吸收、代谢及利用。这一过程是微生物的相互协调的过程，比较复杂，它由物理、化学、物理化学以及生物化

学反应所组成。生物洗涤过滤脱臭可以用下式表达：污染物+O2→细胞代谢物+CO2+H2O;污染物的转化机理可用图6. 10- 1表示：

图1.10-1    污染物转化机理示意图

1.11  工艺优势

（1）整体工艺优势

1）处理工艺合理先进，工艺路线短且精，工艺技术成熟可靠；

2）采用节能产品，设备选型合理；

3）物料输送流畅，密闭性好；

4）整个处理厂关键单元采取密闭除臭设计，不对周边环境产生不利影响。

（2）预处理系统优势

1）密闭化接料空间，有效防止臭气外溢；

2）输送设备性能可靠，不缠绕、耐磨、耐腐蚀，不结渣、不卡死，同时具有破碎和固液分离功能；

3）全自动一体化生物质分离器分选杂物，集破碎、分选、制浆功能为一体，分离后有机质杂质含量低， 无机质含水率低，无机质去除率95%以上； 生物质分离

为蓝德公司专利产品，可实现有机垃圾中有机质与 无机质的有效分离，开创了国内首家垃圾高效前分选技术；

（3）厌氧系统选用公司专利产品高效免维护降流式厌氧反应器，技术属世界领先，其优势如下：

1）采用顶部多点进料方式，与常规底部进料相比，可以有效避免常见的厌氧罐顶部浮渣问题；

2）底部采用锥斗形式，物料通过降流式的方式从顶部运行至底部，物料中的细砂等杂质等可以从底部顺利排出，不存在砂石的累积导致反应器无法运行的现象；

3）采用泵返混和气体搅拌的方式，机械设备故障及检修问题少，可确保厌氧反应器常年稳定运行；

4）系统抗冲击负荷能力强，进料含固率适应范围5%～40%。