廚余垃圾資源化利用綜述
1.廚余垃圾資源化利用的內(nèi)在邏輯
預(yù)計(jì)2025年廚余垃圾分出量將達(dá)到20×104t/d。新固廢法要求廚余垃圾無害化、資源化處理;而且,廚余垃圾具有資源化利用的物質(zhì)基礎(chǔ),廚余垃圾含有的20%左右有機(jī)固料是提倡廚余垃圾資源化利用的物質(zhì)邏輯;更重要的是,通過技術(shù)手段可以提高廚余垃圾的資源化利用價(jià)值,如通過厭氧發(fā)酵制沼發(fā)電技術(shù),不僅提高燃料(沼氣)的能級(jí)(熱值),也提高了發(fā)電效率,使得含固率20%的廚余垃圾厭氧發(fā)酵制沼發(fā)電的發(fā)電量可達(dá)到70%含固率50%的混合垃圾焚燒發(fā)電的發(fā)電量。一定規(guī)模、物質(zhì)基礎(chǔ)、技術(shù)基礎(chǔ)和法律規(guī)定形成了廚余垃圾資源化利用的內(nèi)在邏輯。
2.廚余垃圾資源化利用的系統(tǒng)與工藝技術(shù)
廚余垃圾資源化利用包括5個(gè)子系統(tǒng):(1)廚余垃圾接收系統(tǒng),(2)預(yù)處理系統(tǒng),(3)資源化轉(zhuǎn)換系統(tǒng),(4)資源化利用系統(tǒng)和(5)三廢治理系統(tǒng)。核心和關(guān)鍵是預(yù)處理、資源化轉(zhuǎn)換和三廢治理。
廚余垃圾資源化轉(zhuǎn)換方法可概括為3大類:動(dòng)物轉(zhuǎn)換、生物轉(zhuǎn)換和物理化學(xué)轉(zhuǎn)換。生物轉(zhuǎn)換尤其厭氧發(fā)酵和厭氧/好氧聯(lián)合發(fā)酵是主要方向,70%以上的廚余垃圾資源化利用項(xiàng)目采用生物轉(zhuǎn)換方法,大規(guī)模資源化利用項(xiàng)目又以厭氧發(fā)酵制沼轉(zhuǎn)換為主,中、小規(guī)模項(xiàng)目可采用漚肥、堆肥等生物轉(zhuǎn)換方法將廚余垃圾轉(zhuǎn)換成土壤改良劑或有機(jī)肥就地就近消納;近年來,干式厭氧發(fā)酵制沼在國內(nèi)成功應(yīng)用,因其占地小、不需要外加水因而沼液產(chǎn)量小,將有望受到青睞。更小規(guī)模廚余垃圾就地就近處理可采用動(dòng)物轉(zhuǎn)換方法,如通過家禽(大動(dòng)物)、蚯蚓、黑水牤等動(dòng)物將廚余垃圾轉(zhuǎn)換成動(dòng)物營養(yǎng)質(zhì)和動(dòng)物糞便,然后再合理處置動(dòng)物及其糞便。廚余垃圾資源化利用項(xiàng)目較少采用物理化學(xué)轉(zhuǎn)換方法,主要是成本較高,但不排除將來利用太陽能進(jìn)行轉(zhuǎn)換的前景。
預(yù)處理工藝技術(shù)的選取取決于廚余垃圾性質(zhì)和資源化轉(zhuǎn)換方法,其重要性甚至可以決定廚余垃圾資源化利用項(xiàng)目的成敗。強(qiáng)制推行生活垃圾分類制度之前,一些項(xiàng)目的廚余垃圾大多來自混合生活垃圾的二次分選,預(yù)處理工藝包括破袋、篩分、人工分揀、破碎、風(fēng)選、磁選等分選工序,甚至還包括(熱風(fēng)、生物、太陽能)干化工序,普遍存在流程過長(zhǎng)且受纏繞、粘結(jié)、分離困難和環(huán)境管理難等困擾,導(dǎo)致廚余垃圾資源化利用項(xiàng)目運(yùn)行不可靠、管養(yǎng)難、投資與運(yùn)行成本高等。相對(duì)以生料為主的廚余垃圾的預(yù)處理而言,以熟料為主的餐飲垃圾的預(yù)處理主要以油水分離為主,比較簡(jiǎn)單,餐飲垃圾的資源化利用項(xiàng)目因此而比較成功。
強(qiáng)制推行生活垃圾分類制度之后,廚余垃圾主要來自農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)(包括超市農(nóng)貿(mào)專場(chǎng))的食材廢物、食堂和酒樓的食材廢物與食物剩余物,其次來自居民小區(qū)分出的食材廢物與食物剩余物,不僅來源有保障,而且,廚余垃圾的固料主要是可降解有機(jī)質(zhì)和纖維紙,有利于簡(jiǎn)化廚余垃圾資源化利用的預(yù)處理工藝。以厭氧發(fā)酵制沼發(fā)電為例,從國內(nèi)成功案例看,干式發(fā)酵的預(yù)處理主要是破碎(控制酵料的粒度),濕式發(fā)酵的預(yù)處理主要是高壓壓榨制漿,都不要采用傳統(tǒng)的二次分選工序,極大地縮短了預(yù)處理工藝流程,提高了穩(wěn)定性和可靠性。生活垃圾源頭分類簡(jiǎn)化廚余垃圾資源化利用的預(yù)處理,也使廚余垃圾資源化利用具有正當(dāng)性(換言之,以往那種從混合垃圾中分出廚余垃圾再加以利用的做法,是不值得的)。
三廢治理問題或環(huán)境管理難,對(duì)廚余垃圾資源化利用項(xiàng)目,尤其是大規(guī)模厭氧發(fā)酵制沼項(xiàng)目,是個(gè)重大問題,但又是個(gè)不得不妥善解決的問題。無論干式發(fā)酵還是濕式發(fā)酵項(xiàng)目,都會(huì)產(chǎn)生大量的殘?jiān)、沼液和臭氣,尤其是濕式發(fā)酵,因制取酵料時(shí)需要外加水,其沼液量甚至大于廚余垃圾量,環(huán)境管理難度相當(dāng)大。
主動(dòng)方法是減少三廢產(chǎn)量,被動(dòng)方法是加強(qiáng)三廢處理。目前可供選擇的主動(dòng)方法是采用三廢減量方法和控制項(xiàng)目的處理規(guī)模,如以干式發(fā)酵替代濕式發(fā)酵以減少沼液產(chǎn)量,加大濕式發(fā)酵的沼液回流和中水回用以減少外加自來水量,通過區(qū)塊鏈技術(shù)建設(shè)分布式廚余垃圾資源化利用設(shè)施等;被動(dòng)方法有沼渣(殘?jiān)┡c廚余垃圾及其他有機(jī)垃圾聯(lián)合堆肥、殘?jiān)瞥裳苌剂系纫约訌?qiáng)殘?jiān)馁Y源化利用,加強(qiáng)臭氣控制與廢氣凈化等。
在三廢控制上,應(yīng)明確3個(gè)約束,即三廢減量約束、二次廢物更易處理約束和經(jīng)濟(jì)性約束。所謂三廢減量約束就是要求廚余垃圾資源化利用過程中對(duì)外排放的廢渣與廢水之和不得大于廚余垃圾處理量。所謂二次廢物更易處理約束就是廚余垃圾資源化利用過程產(chǎn)生的三廢的處理應(yīng)比廚余垃圾更容易處理。所謂經(jīng)濟(jì)性約束就是廚余垃圾資源化利用(包括過程產(chǎn)生的三廢治理)的單位廚余垃圾服務(wù)單價(jià)不得高于分類前混合垃圾的綜合處理單價(jià),更不得高于混合垃圾的焚燒處理單價(jià)。
3.廚余垃圾資源化利用的處理單價(jià)
以往廚余垃圾資源化利用項(xiàng)目的建設(shè)投資在20~40萬元/(噸/日)以內(nèi)(不含征地及拆遷費(fèi)用),處理單價(jià)(財(cái)政補(bǔ)貼)在200元/噸以內(nèi)(包括三廢治理費(fèi)用),與混合垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目的處理單價(jià)基本持平。推行垃圾分類后,預(yù)處理子系統(tǒng)進(jìn)一步簡(jiǎn)化(破碎或壓榨即可),建設(shè)投資和運(yùn)行費(fèi)用都將進(jìn)一步降低,廚余垃圾資源化利用將迎來健康、可持續(xù)的發(fā)展。
降低處理單價(jià)是廚余垃圾資源化利用可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。目前有個(gè)不好的攀比,就是拿廚余垃圾資源化利用的處理單價(jià)攀比混合垃圾焚燒發(fā)電的處理單價(jià);其實(shí),像廚余垃圾厭氧發(fā)酵制沼發(fā)電的系統(tǒng)要比混合垃圾焚燒發(fā)電系統(tǒng)簡(jiǎn)單得多,且運(yùn)行成本也要低得多,足以彌補(bǔ)發(fā)電量較少引起的收益降低,其處理單價(jià)完全可能而且應(yīng)該低于混合垃圾焚燒發(fā)電的處理單價(jià)。
與其去攀比處理單價(jià),不如把心思用于簡(jiǎn)化工藝流程、提高廚余垃圾固料的資源轉(zhuǎn)化率、提高設(shè)備運(yùn)行效率、減少三廢治理成本、豐富產(chǎn)品種類、提高產(chǎn)品附加值等方面,通過防范與消除系統(tǒng)復(fù)雜、流程長(zhǎng)、運(yùn)行參數(shù)欠佳、設(shè)備材料采購價(jià)格高和產(chǎn)品單一及附加值低等不足,降低廚余垃圾資源化利用的處理單價(jià)。
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