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合肥宏潤(rùn)環(huán)保科技有限公司
餐廚垃圾資源化處理技術(shù)
發(fā)布時(shí)間：
2021-04-20
清華大學(xué)環(huán)境系固體廢物污染控制及資源化研究所的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，中國(guó)城市每年產(chǎn)生餐廚垃圾不低于6000萬(wàn)噸[1]。餐廚垃圾已經(jīng)成為垃圾收集、運(yùn)輸和填埋處理的主要污染源，嚴(yán)重影響市容市貌、居民身體健康及環(huán)境質(zhì)量。餐廚垃圾處理產(chǎn)業(yè)與人民生活和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展存在著極為密切的關(guān)系[2]。與生活垃圾混合填埋和焚燒的傳統(tǒng)處理方式隨著餐廚垃圾數(shù)量的增加而不再適合，同時(shí)其造成的資源浪費(fèi)也逐漸受到重視。因此，餐廚垃圾廢物和資源的雙重特性決定城市餐廚垃圾的單獨(dú)處理是發(fā)展的趨勢(shì)。如何選擇科學(xué)合理的餐廚垃圾處理技術(shù)將成為城市環(huán)境治理的關(guān)注熱點(diǎn)。
一、城市餐廚垃圾處理模式的分析
城市餐廚垃圾適合集中處理還是分散處理，目前仍然存在爭(zhēng)議。“十一五”時(shí)期，北京市提出了“集中處理為主，相對(duì)集中處理為輔”的餐廚垃圾處理指導(dǎo)思想，但是隨著餐廚垃圾收運(yùn)和處理能力矛盾的日益突出，集中處理的弊端逐漸顯現(xiàn)，主要因?yàn)椴蛷N垃圾產(chǎn)生源的分散導(dǎo)致收運(yùn)成本增加，加上餐廚垃圾非正規(guī)收集和使用渠道并未禁止，降低了收運(yùn)效率，餐廚垃圾集中處理設(shè)施發(fā)揮不出預(yù)計(jì)的功能。因此有人建議“分散處理為主，相對(duì)集中處理為輔”。但是，分散處理又存在效率低、處理不徹底、單位投資和運(yùn)行費(fèi)用高、管理不便等問(wèn)題，尤其限制了占地面積大的堆肥技術(shù)和有安全距離要求的厭氧消化技術(shù)的應(yīng)用，僅適合小處理規(guī)模的餐廚垃圾生化處理機(jī)。
因此，選擇集中處理還是分散處理需要綜合考慮城市的規(guī)模、運(yùn)輸條件以及場(chǎng)地情況，同時(shí)對(duì)于一些大中型城市可以考慮兩種模式相結(jié)合的方式。
二、城市餐廚垃圾資源化處理技術(shù)現(xiàn)狀
目前，城市餐廚垃圾處理技術(shù)主要以資源化為導(dǎo)向，具有代表性的是好氧發(fā)酵制有機(jī)肥技術(shù)、厭氧消化產(chǎn)沼氣技術(shù)、高溫發(fā)酵制蛋白飼料技術(shù)等。基本工藝大致為餐廚垃圾中的廢油經(jīng)過(guò)分離收集然后作為制取生物柴油的原料；垃圾中的廢水經(jīng)過(guò)污水處理回用或達(dá)標(biāo)排放；經(jīng)過(guò)分選后的固體殘?jiān)ㄟ^(guò)調(diào)質(zhì)，可以選擇厭氧消化處理回收沼氣，也可以通過(guò)微生物高溫發(fā)酵制成蛋白飼料或有機(jī)肥。利用廢油制取生物柴油關(guān)鍵在于原料廢油的預(yù)處理，生物柴油的生產(chǎn)技術(shù)已較成熟，而且高濃度廢水的處理也已有成熟的技術(shù)。因此，餐廚垃圾資源化處理的關(guān)鍵還是固體殘?jiān)奶幚砝谩?nbsp; 1.預(yù)處理技術(shù)
預(yù)處理技術(shù)是餐廚垃圾后續(xù)資源化利用的前提和關(guān)鍵。隨著餐廚垃圾管理的規(guī)范和收集運(yùn)輸?shù)膶I(yè)化，餐廚垃圾綜合處理的原料來(lái)源將逐漸穩(wěn)定。收運(yùn)回來(lái)的桶裝餐廚垃圾除了含有米飯、面粉、蔬菜和肉類外，還有塑料袋、一次性筷子、玻璃瓶等，因此需要進(jìn)行預(yù)處理，包括脫水、分選、粉碎等。
桶裝餐廚垃圾經(jīng)過(guò)除雜、脫水、分選，然后粉碎制成成分單一、便于運(yùn)輸?shù)膹N泥，同時(shí)回收廢油。預(yù)處理設(shè)施作為餐廚垃圾集中處理設(shè)施的預(yù)處理單元，優(yōu)勢(shì)在于分散建設(shè)，一個(gè)集中處理廠配置多個(gè)預(yù)處理設(shè)施，從而運(yùn)送至處理廠的廢油和廚泥，可以直接作為原料進(jìn)行資源化利用。如果作為單獨(dú)運(yùn)營(yíng)的餐廚垃圾處理設(shè)施，優(yōu)勢(shì)在于減量化明顯，回收的廢油和廚泥作為一種原料商品提供給生物柴油廠、堆肥廠、蛋白飼料廠或者以回收沼氣為目的的沼氣工程設(shè)施。
2.資源化處理技術(shù)
（1） 好氧發(fā)酵制有機(jī)肥技術(shù)
該技術(shù)是在餐廚垃圾或廚泥中加入一定比例的調(diào)理劑，從而調(diào)整物料的含水率、碳氮比以及孔隙狀態(tài)，通過(guò)好氧微生物群落有氧環(huán)境下對(duì)物料中的多種有機(jī)物吸收、氧化、分解，轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)，同時(shí)放出熱量，使堆肥物料自然產(chǎn)生高溫（55～70℃），致使病原菌和寄生蟲(chóng)卵死亡，實(shí)現(xiàn)餐廚垃圾的無(wú)害化。大量的熱量將堆體中的水分蒸發(fā)，達(dá)到減量化的目的。經(jīng)過(guò)處理后的餐廚垃圾可以作為營(yíng)養(yǎng)土或有機(jī)質(zhì)，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步檢測(cè)和加工制成合格的有機(jī)肥料。該技術(shù)具有溫度高、基質(zhì)分解比較徹底、堆制周期短、異味小、可以大規(guī)模采用機(jī)械處理等優(yōu)點(diǎn)。
在北京，好氧發(fā)酵制有機(jī)肥技術(shù)的代表是南宮餐廚垃圾處理場(chǎng)，采用封閉式發(fā)酵倉(cāng)。但是單一餐廚垃圾堆肥存在較大的技術(shù)難點(diǎn)，含水率高、有機(jī)質(zhì)含量高，導(dǎo)致堆肥升溫慢、容積效率較低，而且易腐、顆粒機(jī)械穩(wěn)定性差的特性，需要特殊的填充物提高空隙率、大量的填充劑調(diào)理含水率，臭氣控制問(wèn)題以及產(chǎn)品的品質(zhì)和市場(chǎng)需求也限制了該技術(shù)的發(fā)展，后續(xù)處置難以跟上。
針對(duì)以上不足，利用城市園林垃圾和餐廚垃圾聯(lián)合堆肥成為一種新的方向。研究表明，以干草落葉混合物及餐廚垃圾為原料，在自然通風(fēng)條件下，通過(guò)為期10d的聯(lián)合高溫好氧初級(jí)發(fā)酵，能夠有效地對(duì)園林垃圾進(jìn)行資源化和無(wú)害化的處理，添加餐廚垃圾能有效地促進(jìn)園林垃圾的降解，并且其初級(jí)發(fā)酵物經(jīng)檢測(cè)滿足國(guó)家無(wú)害化相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[3]。
（2） 厭氧消化產(chǎn)沼氣技術(shù)
厭氧消化技術(shù)又稱為沼氣發(fā)酵。發(fā)展至今已有100多年的歷史，在廢水、污泥的處理方面得到了廣泛運(yùn)用，目前正普遍應(yīng)用于城市生活垃圾和餐廚垃圾的處理。餐廚垃圾在厭氧條件下，經(jīng)過(guò)微生物分解轉(zhuǎn)化為二氧化碳和甲烷。它與傳統(tǒng)的衛(wèi)生填埋相比，將厭氧消化的過(guò)程由幾年縮短到30d以內(nèi)，與好氧堆肥相比，改變了占地大和管理復(fù)雜的問(wèn)題[4]。該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是反應(yīng)不受供氧限制，機(jī)械能損失少；可以產(chǎn)生具有利用價(jià)值的沼氣能源，反應(yīng)在密閉容器中進(jìn)行，不會(huì)產(chǎn)生臭氣等污染物，對(duì)環(huán)境影響較小。但是厭氧工程一次性投資較大，操作技術(shù)要求高，沼氣的綜合利用以及發(fā)電上網(wǎng)等限制條件多，沼渣沼液需要進(jìn)一步處理才能達(dá)標(biāo)排放。此外，考慮到沼氣工程的安全性，場(chǎng)地要求嚴(yán)格。此外，由于我國(guó)城市餐廚垃圾高鹽分、高油脂含量的特點(diǎn)，在引進(jìn)國(guó)外技術(shù)同時(shí)需要積極探索適合我國(guó)餐廚垃圾特性的厭氧消化技術(shù)條件。
目前，該技術(shù)的運(yùn)用以北京董村餐廚垃圾處理廠為代表，此外，重慶環(huán)衛(wèi)集團(tuán)于2009年開(kāi)始建設(shè)的餐廚垃圾厭氧發(fā)酵熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目也采用了厭氧消化產(chǎn)沼氣技術(shù)。該項(xiàng)目投產(chǎn)后，預(yù)計(jì)年產(chǎn)生沼氣1400萬(wàn)m3，發(fā)電3300萬(wàn)kWh，生產(chǎn)有機(jī)肥料1.2萬(wàn)t，減排二氧化碳11萬(wàn)t[5]。
（3） 高溫發(fā)酵制蛋白飼料技術(shù)
與堆肥和厭氧消化技術(shù)相比，餐廚垃圾高溫發(fā)酵制蛋白飼料技術(shù)具有一定的優(yōu)勢(shì)。一方面餐廚垃圾本身含有大量的有機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分，經(jīng)過(guò)消毒處理和微生物發(fā)酵，制成符合飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的蛋白飼料，能夠最大限度地保留其營(yíng)養(yǎng)成分，改善其飼用價(jià)值；另一方面利用餐廚垃圾制蛋白的飼料有較高的經(jīng)濟(jì)效益，產(chǎn)品附加值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于有機(jī)肥和沼氣。
圍繞該技術(shù)，近年來(lái)針對(duì)滅菌除害、營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)化、節(jié)能增效、安全環(huán)保等方面進(jìn)行了大量研究，取得了突破性進(jìn)展。該技術(shù)主要分為物理法和生物法。其中物理法是直接將脫水后的餐廚垃圾進(jìn)行高溫干燥消毒，粉碎后制成飼料。生物法則是采用高效微生物菌體處理餐廚垃圾，利用微生物的生長(zhǎng)繁殖和新陳代謝，積累有用的菌體、酶和中間體，經(jīng)烘干后制成蛋白飼料，有效抑制霉變，并提高產(chǎn)品的適口性。
目前在餐廚垃圾處理模式方面，國(guó)內(nèi)各個(gè)城市也逐漸形成各自的特色，形成了寧波模式、上海模式、西寧模式等一系列餐廚垃圾的資源化利用模式，而不局限于集中處理和分散處理的爭(zhēng)論。選擇合適的餐廚垃圾處理模式，關(guān)鍵在于因地制宜，充分考慮當(dāng)?shù)氐恼攮h(huán)境、城市交通狀況、經(jīng)濟(jì)以及場(chǎng)地情況等。
在處理技術(shù)方面，近幾年國(guó)內(nèi)好氧發(fā)酵制有機(jī)肥技術(shù)、厭氧消化產(chǎn)沼氣技術(shù)和高溫發(fā)酵制蛋白飼料技術(shù)都已完成工程化應(yīng)用，技術(shù)工藝基本成熟。針對(duì)運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題也正進(jìn)行研發(fā)和實(shí)踐兩方面的探索。隨著城市餐廚垃圾管理的完善以及政策和法規(guī)的健全，餐廚垃圾將逐漸展現(xiàn)其作為資源的價(jià)值。
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