高压挤压：预处理的终极手段？-北极星固废网

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在湿垃圾源头分类短期成效低、传统预处理又面临挑战的情况下，高压挤压如黑夜划过的一道光亮，但它是预处理的终极手段，还是外强中干？本文从有机质损失率、除杂除砂率、产沼率、停留时间、经济性、案例六个角度一探究竟。

1. 传统预处理介绍

我国餐厨垃圾有三高：含水高、含杂高、含油高，其中杂质高影响最大，因而合适的预处理是系统运行的关键。

国内外预处理工艺大方向基本趋同，基本围绕分选、制浆、除油三部进行。当前应用较广的预处理技术为人工分选+破袋+滚筒筛+磁选+精分制浆+除砂除杂+油水分离，但弊端较多。

在此基础上，又出现了系列改进工艺，例如普拉克在重庆黑石子项目提出的“滚筒筛（60mm）+自动分选制浆一体机”，实现了制浆除杂一体化，提高了分离效率，但杂质多时，转锤易出现磨损。以及维尔利在上海松江湿垃圾等项目应用的“分选破碎一体机+淋滤水解工艺”，其原理与制浆分选一体机一致，但粒径更小（20mm），且利用淋滤水解可低成本地回收有机质，但水解需2-3天，占地较大。

但总体而言，传统预处理仍面临如下弊端：

传统分选效果较差。餐厨浆料含杂多，尤其经过分选或破碎后大量惰性物进入后续系统，一方面加重了高速提油等设备的磨损；另一方面，轻质浮渣中纤维类物质影响厌氧体系的通透性和产沼率；大密度硬质惰性物如砂砾等会沉积反应池底部，挤占库容，造成水力短流，阻碍排泥，影响搅拌。

杂质多，过度筛分导致成本增加及有机质损失。为规避杂质过多的问题，当前常采用过度的筛分分离设备，由此拉长工艺链，增加了系统的投资和运营成本，同时造成大量有机质在筛分分离过程中大量损失。部分传统分选案例，沼气产量偏低，仅约40m³/t 厨余垃圾。

餐厨成分复杂多变，传统工艺复杂，工艺链长。传统分选主要根据垃圾物理性质，如密度、粒度、光学、电磁特性等，采用手选、筛选、重选、磁选、浮选等装置，工艺链长，由此带来臭气控制问题、投资成本及运营成本高、复杂工艺带来的卡、堵问题、操作管理等问题。

成分差别大，缺少普适性。我国幅员辽阔，各地饮食习惯不同，餐厨垃圾成分差别大，例如东部沿海贝壳多，西南油脂多。较大的差异导致预处理系统缺乏普适性，国外工艺在国内水土不服即是表现之一。

由上可见，好的预处理应满足：

最大化去除杂质；
最大化保留有机质及油脂；
适应性好，能接受各类干扰物；
自动化程度高，人工恶劣环境的暴露少；
臭气少，经济性高；

对准则1及2， 2017年《餐厨垃圾处理厂运行维护技术规程征求意见稿》要求如下：

杂质分选率>95%、除砂率>90%。
有机物损失率<5%。若只追求预处理出料纯度，前端就难免以损失有机物为代价，二者存在技术上的相互制约，因此需寻求一个平衡点。目前运行厂有机物损失率约 10%。
制浆粒径<8mm（国外<12mm）、油脂提取率>95%。

2. 高压挤压预处理

在源头分类短期之内成效低、传统预处理又面临挑战的情况下，高压挤压似乎是一个现实的选择。

高压挤压技术（High Pressure Extrusion，HPE）源于国外，主要用于生活垃圾、有机垃圾的预处理，处理规模约200-1000t/d，代表企业包括加拿大的Anaergia（参见新加坡餐厨垃圾案例）等。

其基本过程是将 10~100MPa 压力作用在垃圾上，延展性好的有机物从筛孔被挤出，即呈浆状的湿组分；其它垃圾则在箱体内被压缩成干饼状的干组分。干组分焚烧发电，湿组分厌氧消化。

区别于常螺旋挤压将餐厨垃圾含水率从83%降低至73%，高压挤压后干组分含水率仅约35%。

尽管听起来简单高效（如下图示，来源：启迪桑德），但当HPE近两年国内应用之时，却遭到较大争议。以下从三方面进行分析。

2.1 技术面1：厌氧预处理指标分析

Jank 等对餐厨及庭院垃圾的混合垃圾进行20~30MPa挤压试验，筛孔直径为 8mm，获得湿组分量约 87%。湿组分中，有机物含量占比90%（有机物损失率约10%），且有机质粒径小于10 mm 的占 94%，有利于厌氧消化，经 21 d 发酵，其产甲烷量达到 360 mL/gVS。此外，近100%的硬塑料、99%的金属、92%的玻璃残留于干组分，分离效果显著。

但从整体分离角度而言，单纯挤压的除砂率仅43%、杂质分选率约74%，效果较差（国内要求杂质分选率>95%、除砂率>90%），尤其是57%的砂砾及33%的塑料膜进入到了湿组分。碎玻璃、砂石类等重质惰性物会磨损设备、挤占库容。而碎塑料、废纸等轻杂质易漂浮于消化液液面和缠绕在搅拌器上，造成搅拌不充分，液面浮层还会阻碍 H2/CO2型产甲烷过程。

可见直接高压挤压，有机质损失率与国内主流预处理工艺相似，但湿组分中存在一定杂质，导致湿组分厌氧消化前需进一步筛分。

鉴于此，国内近两年兴起的挤压预处理进一步考虑了除砂除杂。例如专利CN108015099A公开了基于两级挤压技术的餐厨垃圾预处理工艺和系统，该方案相比于常规预处理具有一定优势，但也存在利用缓冲池进行排砂处理，实际去除效果不佳，后续物料中仍含有部分砂质杂质。

启迪桑德在此基础上，进一步改进。基本过程为餐厨垃圾在10～20MPa下挤压，湿组分从挤压腔表面小孔（3～6mm，孔径更小）挤出，含固率约10％～20％，其它干组分在排料口排出，含固率约40％～50％。湿组分（餐厨浆料）通过输送泵送至沉砂单元，沉砂机内剩余浆料通过溢流方式流出并进入物料缓存罐暂存，再输送至除杂单元，用于去除浆料中存在的部分轻质杂质，从而保护后续油水分离设备；最后浆液经加热及缓冲，进入三相分离。

以桑德200t/d餐厨垃圾为例，杂质总计约11t，经高压挤压后，杂质分选率约73%，挤压后的湿浆料仍含有约27%的轻质杂质（塑料片、纤维等，约10t，TS30％）。但沉砂机似乎尚未启用，除砂率及有机物损失率未知。

由此可见，高压挤压无法直接替代传统预处理系统，挤压后仍需进一步除杂，但其简单高效的完成了初步的制浆除杂一体化，从这个角度，叫高压挤压制浆除杂一体化机似乎更合适？

原标题：高压挤压：预处理的终极手段？

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