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金宜英:“餐厨垃圾资源化利用”四大技术模式

“‘餐厨垃圾资源化利用’哪类技术模式会在市场中具有持续生命力?我的观点很简单:一是要具备经济性,二是要能可靠稳定地解决问题。”清华大学环境学院副教授金宜英在“2019有机固废资源化论坛”上表示。金宜英参与了国家发改委和四部委联合启动的“餐厨废弃物资源化利用和无害化处理100个试点城市”工作,以及“46个城市垃圾分类试点”督导工作。在论坛上,金宜英结合现有的实践案例,提出了四类能因地制宜、工艺简单、具有经济收益的餐厨垃圾资源化利技术模式。

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金宜英

一、餐厨垃圾的定义和特点

金宜英指出,要研究“餐厨垃圾资源化利用”技术路线及技术模式,首先要深入了解物料对象的特点。

1、 餐厨垃圾定义

餐饮垃圾和厨余垃圾的总称。餐饮垃圾是餐馆、饭店、单位食堂等的饮食剩余物以及后厨的果蔬、肉食、油脂、面点等的加工过程废弃物。厨余垃圾是家庭日常生活中丢弃的果蔬及食物下脚料、剩菜剩饭、瓜果皮等易腐有机垃圾。

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餐厨垃圾定义

2、餐厨垃圾特性

我国的餐厨垃圾产量大,产生面广,产生源分散。据估计,全国城市的餐厨垃圾产生量超过6000万吨/年。

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餐饮垃圾特性

金宜英表示,餐厨垃圾具有典型的“废物”和“资源”的二重特性,餐厨垃圾处理现状面临两个问题:一是常规生活垃圾处理设施能力不足或面临冲击、二是传统的处置方式存在食品安全隐患,容易导致“泔水猪”和“地沟油”的现象。

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餐厨垃圾危害

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餐厨垃圾处理面临问题

二、47个示范城市通过验收 处理能力仍存在较大缺口

金宜英介绍,自2016年开始,共有47个餐厨垃圾资源化利用示范城市通过验收。建成的项目中,以200t以下的中小规模处理设施为主,大多采用BOT模式进行运营,有78个采用了“厌氧消化制沼气”的主体技术。

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餐厨垃圾资源化利用试点工作历程

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餐厨垃圾资源化利用试点进展

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餐厨垃圾资源化利用试点效果

截至2017年末,全国已投运、在建、筹建餐厨废弃物处理厂165座,其中完全投运52座,形成处理能力约15000吨/日。加上非试点城市处理设施能力和部分城市就地处理设施能力,可达处理30000吨/日的“十二五”目标。

然而金宜英指出,尽管取得了以上成果,我国每年仅有12%得到资源化及无害化处理,按30%的目标处理能力计算,至少还需建设规模总计2.96万t/d的餐厨垃圾资源化项目,“目前处理能力仍存在较大缺口。”

三、餐厨垃圾资源化处理三大主要技术路线

金宜英介绍,目前餐厨垃圾处理技术路线三大典型类型为“厌氧制沼”、“好氧制肥”、“生物转化”,这三种多元技术并行发展,其中‘沼气化’技术比重最高,超过80%。”

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餐厨垃圾处理技术路线四种典型类型

1、 厌氧发酵产沼技术

“厌氧制沼技术”按进料可分为“全物料厌氧”与“协同厌氧”,按含固率可分为“湿式”与“干式”厌氧消化,按温度可分为“中温”与“高温”厌氧消化,按阶段分为“单相”和“两相”厌氧消化。“厌氧制沼技术”能够产生资源化产品沼气,占地小。

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厌氧发酵产沼技术

2、 好氧发酵制肥技术

“好氧发酵制有机肥技术”主要是通过好氧微生物的氧化分解和生物合成,将有机质转化成稳定的腐殖质的生物化学过程。

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好氧发酵制肥技术

3、 生物转化技术

“生物转化技术”是在人工可控条件下,利用蝇蛆、黑水虻、蝗虫等特定生物与环境微生物的协同代谢作用,将餐厨垃圾中有机物快速高效地转化成腐殖化堆体,并获得数量与效益可观的蝇蛆或水虻等特定生物。

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生物转化技术

四、餐厨垃圾资源化四大技术模式

“究竟哪类‘餐厨垃圾资源化技术’会在市场中具有持续生命力?”在金宜英看来,一是经济性,技术在实施过程中有一定的收益;二是能可靠稳定解决问题。金宜英提出了他认为在未来能因地制宜、工艺简单、具有经济收益的“协同厌氧产沼模式”、“行业共建模式”、“物质梯级循环模式”、“综合集成技术模式”四类处理技术模式。

1、 协同厌氧产沼模式

“协同厌氧产沼模式”能协同处置城市污泥、果蔬垃圾等有机废物。金宜英介绍,具有高油、高盐、高有机物特点的餐厨垃圾与低盐分、低有机物的动物粪便或城市生活污泥混合,可以实现不同物料间元素的平衡补充,使系统运行更加稳定。

金宜英认为,针对已建有生活污泥处理厂的中小城市来说,协同厌氧产沼模式是绝佳的选择。既能利用现有的处理场地和设施,降低建设成本,提高经济效益,又能提高产生量和产气率,减少对环境的污染排放,该模式为城市其他垃圾的处理处置提供了新的方向。

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“协同厌氧产沼模式”适用性及特点

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大连市中心城区“协同厌氧发酵技术”典型案例

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“协同厌氧发酵技术”典型案例

2、 行业共建模式

金宜英介绍,“行业共建模式”可以构建集中布局的产业联动模式。针对己建设施具备物理空间、处理能力的特点,餐厨垃圾处理项目与当地生活垃圾处理设施、污水处理设施等集中布局,实现部分基础设施共建共享,相关处理设施协同联动,可以降低处理成本,提高土地节约利用效率。

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“行业共建模式”两种类型

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“行业共建模式”典型案例

金宜英介绍,在“行业共建模式”典型案例中,餐厨垃圾经收运车倒入接料斗后,经粗分选机打散分选出大块塑料、玻璃瓶、瓷具等,滚筒破碎机破碎后用精分选制浆机去除塑料,沉砂机除去砂、贝、骨类杂物,压滤机去除纤维、细塑类杂物;再经过蒸煮加热,将混合有塑料、油脂、纸张、剩菜剩饭的餐厨垃圾经过有效处理后,分成水、油、固三相后再进一步处理或利用,实现减量化、资源化和无害化处理目的。

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“行业共建模式”典型案例

3、物质梯级循环模式

“物质梯级循环模式”针对物质从高到低循环利用经济价值高的特点,通过食物链方法,将餐厨垃圾转化为其他生物种类的营养物质,不仅成本经济,而且有效杜绝了饲料喂猪产生的同源性污染的问题。

金宜英介绍,在这种思路引导下,先后发展出利用蚯蚓、蝇类、黑水虻、黄粉虫等处置餐厨垃圾的技术路线。这些生物食量大、抗逆性强、生活周期短,在物质转化方面具有明显优势,并且能够带来显著的经济效益。

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“物质梯级循环模式”生物特点

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“生物转化技术”典型案例

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“生物转化技术”典型案例

4、 综合集成技术模式

“综合集成技术模式”综合集成高效预处理、湿热处理、高中温两级厌氧、高温好氧制有机肥、生物养殖转化蛋白饲料等多项关键技术。针对独立建设设施(BOT条件),受成本制约。

金宜英指出,综合集成各类高效处理技术是餐厨垃圾资源化处理技术发展的重要趋势。一方面,可以在收运及预处理阶段进行生活垃圾分类,提高垃圾中资源物质的回收率,减轻末端处理的负担,便于运用不同技术对不同物质进行更有效的利用;另一方面,多元化技术相结合,能够提高餐厨垃圾的资源化利用率,增加资源化产品种类,拓宽市场,增加市场活力。

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“综合集成技术模式”特点

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嘉兴市“综合集成技术模式”案例

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嘉兴绿能示范工程现场

五、厨余垃圾(家庭源)资源化利用四大技术模式

金宜英介绍,“厨余垃圾资源化利用”技术实施中有“无害化处理与资源化利用相结合”、“源头减量化与高质量分类收集相结合”等五个原则。

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厨余垃圾资源化利用五原则

1、 好氧发酵(堆肥)模式

“好氧发酵(堆肥)模式”针对厨余垃圾以生蔬为主(碳水化合物、木质纤维素)、产气量小的特点,采用堆肥工艺。

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“好氧发酵(堆肥)模式”特点

2、 协同处置(基地)模式

“协同处置(基地)模式”采用以“粉碎挤压脱水+焚烧或厌氧”处置模式,液相与基地设施协同综合利用。

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“协同处置(基地)模式”特点

3、 厌氧发酵(多源)模式

“厌氧发酵(多源)模式”综合城市多种有机垃圾(厨余、园林、果蔬、污泥等)协同厌氧发酵产沼的模式。

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厌氧发酵(多源)模式

4、 就近处理(小微)模式

“就近处理(小微)模式”采用以生物处理为主、热处理为主、或两者结合的小微型设备。

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就近处理(小微)模式

最后,金宜英给餐厨垃圾资源化利用在“管理、技术、科研”三方面提出了诸多建议,他指出,在管理上,要加强全过程管控,提高收集量及处理率、技术及产品相应的政策支持(肥料化、饲料化)。

在技术上,一是要分类回收、分品质利用、分相处理,提高处理效率及经济效益;二是要多元化、因地制宜的技术模式;三是要集中布局,行业联动,设施共建共享;四是后续产物(沼渣沼液、肥料)的提升利用及二次污染控制,提高环境效益。

在科研上,一是要研究不同区域餐厨垃圾排放特性及理化特性,为源头减量、高效收集及处理提供理论支持;

二是要研究不同处理方式的技术特性、环境效益及经济效益,提出提高餐厨垃圾资源产出率的集成技术 (协同处置城市污泥、果蔬垃圾等有机废物);

三是要基于现有工程运行特性,建立高效收集和综合处理与资源利用信息平台。

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