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1、厨余垃圾干式厌氧沼气工艺 上海闻源环境科技有限公司 一、干式厌氧技术现状一、干式厌氧技术现状 1.干式厌氧技术简介 干式发酵是指以固体有机废物(其总固体浓度TS达到20%30%为原料, 没有或几乎没有自由流动水的条件下进行的沼气发酵的一种工艺,是一种新 生的废物循环利用的方法。与湿式厌氧发酵技术相比,干式发酵具有很多明 显的优势:(1)提高了容积产气率。干发酵 TS 通常在 15%以上,含水量较少,使 得有机质浓度也较高,从而提高了容积产气率。 (2)节约用水。 (3)后处理容易。 几乎没有废水的排放,且发酵后的剩余物中只有沼渣,可直接作为有机肥利 用;产生的沼气中含硫量低,无需脱硫,可以直接
2、利用。(4)运行费用低,过程稳 定。干发酵工艺不会存在如湿法发酵中出现的浮渣、沉淀等问题。干发酵 了受到国内外广大研究者的关注,使其在处理城市生活垃圾和农林残余物等 方面得到了广泛的重视。在畜禽粪便处理、秸杆制气、餐厨垃圾处理等方 面有很好的应用前景。 干发酵目前在国外是热点和趋势,相对于我们传统的湿发酵来说,干 发酵技术具有三大优点:”原料适应性较广;容积产出率较高;整个发沼 过程当中没有沼液外排,避免二次污染。除农业秸秆、畜禽粪便以外,干 发酵还可以针对有机垃圾、餐厨垃圾,以及其它农产品废弃物进行处理发 酵。 干式发酵与湿式发酵的比较表 基准基准干发酵干发酵湿发酵湿发酵 物料特征物料特征含
3、固率50%含固率13% 关键技术关键技术传质均质 技术难点技术难点搅拌混合、启动浮渣、沉降、分层 工程特点工程特点系统简单、容易实现模 块化 工程复杂,多段连续运行 过程能耗过程能耗能耗低能耗高 能量密度能量密度高低 技术要素技术要素固体物质处理水处理 二次污染二次污染无问题较多 2、国外干式厌氧技术简介 有机废弃物干式厌氧发酵技术最早起源于欧洲,从 20 实际 40 年代起, 欧洲一些发达国家就开始尝试研究和使用干式厌氧消化技术, 到 20 世纪 80 年代,干式厌氧消化技术在德国、荷兰、瑞士和比利时等欧洲国家开始市 场化应用。目前比较成熟的工艺有比利时的 Dranco,法国的 Valorg
4、a,和德 国的 STRABAG。 3、国内干式厌氧技术现状 在中国,主要的垃圾处理还是以传统的粗放式的焚烧和掩埋为主的处 理方式,这种垃圾处理方式会产生比较多的副作用,对大气和水资源造成 威胁。干式厌氧发酵技术有望成为打破“垃圾围城”瓶颈的新突破口。干 式厌氧发酵技术可采用灵活多样的发酵基质,在处理餐厨垃圾,厨余垃圾, 绿色垃圾,生物垃圾,城市固废碎片,能源作物,粪肥,杂草,秸秆,污 泥的各种垃圾废水领域都可以广泛使用,这种技术,以其节能减排,最大 的限度的回收利用资源的优势,广泛的应用于垃圾处理的各个领域。 我国现今能源短缺,发展低碳经济、循环经济已成为世界性潮流。厌氧 干式发酵技术在各种固
5、体有机废弃物资源化利用上具有一定的技术优势, 而国内关于干式厌氧发酵的研究起步较晚,目前绝大部分工艺还处在实验 研究阶段,仍有巨大的研究空间和市场空间。 二、二、国内垃圾分类现状国内垃圾分类现状 2016 年 12 月 21 日,习近平总书记在中央财经领导小组第十四次会议 上讲话指出:普遍推行垃圾分类制度,关系 13 亿多人生活环境改善,关系 垃圾能不能减量化、资源化、无害化处理。要加快建立分类投放、分类收 集、分类运输、分类处理的垃圾处理系统,形成以法治为基础、政府推动、 全民参与、城乡统筹、因地制宜的垃圾分类制度。这个讲话不仅仅是把垃 圾分类工作的重要性提升到了一个前所未有的高度,更是明确
6、了推行垃圾 分类制度的意义、方法和工作模式。 17 年来的试点和努力践行,为什么社会各界对垃圾分类的工作效果, 仍然不满意呢? (一)减量效果不明显 从清运量来看,这些试点城市的垃圾清运量还是逐年上升的。真实原 因是这些城市的人口每年在递增。根据民盟广东省委科技委员会在完善 生活垃圾处理服务供给的建议中所述:“广州、深圳等城市人口数量也 将以一定增速增大,加上电子商务与快递业的飞速发展导致产业结构和生 产、消费方式改变,在生产者责任流失情况下,生活垃圾产量和处理量都 将以与国民经济增速相近甚至更高的速率增大。”而国内的城市垃圾处理 能力的财政投入的统计口径,仍是以城市户籍人口数来核算的。这样一
7、来, 处理设施的建设速度跟不上生活垃圾处理量的增速,处理设施建设不足, 而人们产生的垃圾量在原来基础上多了许多,致使部分城市生活垃圾处理 形势十分严峻。而面对日增的生活垃圾,想通过源头分类的单一方式达到 减量目的,肯定不太切实。 (二)分类收运和处理脱节 由于环卫系统的收运车辆只对接末端处置设施,如卫生填埋、焚烧。 所以,前端分类后,指望着由环卫清运车一并完成分流收运和分类处理, 太过“理想化”。环卫清运和中转站的职责是“日产日清”,减少生活垃 圾在社区街道的滞留时间。所以,分好类的生活垃圾只能由专项资源再利 用公司来收运处理。比如社区产生的大件垃圾、收集到的电池类有害垃圾 和分好的厨余垃圾等
8、。但目前的情况是,厨余垃圾集中处理设施建设缺乏, 分散就地处理的运营费用高,难以为继;有害垃圾处理及监管还是个空白; 大件垃圾收运成本过高。现阶段,可以依托产业园区或利用现有的末端处 理设施厂站,针对不同的废弃物,建立后端处理厂,在收运环节通过智慧 环卫收运模式等管理手段优化运输物流,将分类收运和分类处理有效结合。 17 年来,全国环卫工作主管部门及各地环卫作业部门,一直发扬着勇于 担当的城市建设者精神,对城市生活垃圾分类工作机制和分类处理模式, 做出了艰苦卓绝的探索和尝试,为现如今的垃圾分类工作制度的总体框架 构建分类投放、分类收集、分类运输、分类处理,奠定了理论和实践 的基础,功不可没。但
9、同时,我们也要认识到,城市生活垃圾分类需要多 部门协调、多渠道资金支持、多方主体参与,多元化市场支撑,特别是要 促进分类投放、分类收集、运输和分类处理及利用的有效衔接。总之,垃 圾分类是全社会的共同事业,也是城市生态文明建设努力的方向。 (三)配合垃圾分类的末端处置工艺有待新的尝试 2017 年 1 月,国务院印发的“十三五”节能减排综合工作方案 “大 力发展循环经济,推动园区循环化改造,加强城市废弃物处理和大宗固体 废弃物综合利用、实施节能、循环经济、主要大气污染物和主要水污染物 减排等重点工程。”“加强城市废弃物规范有序处理。推动餐厨废弃物、 建筑垃圾、园林废弃物、城市污泥和废旧纺织品等城
10、市典型废弃物集中处 理和资源化利用,推进燃煤耦合污泥等城市废弃物发电。选择 50 个左右地 级及以上城市规划布局低值废弃物协同处理基地,完善城市废弃物回收利 用体系,到 2020 年,餐厨废弃物资源化率达到 30%。(牵头单位:国家发 展改革委、住房城乡建设部,参加单位:环境保护部、农业部、民政部、 国管局、中直管理局等)” 在中国,主要的垃圾处理还是以传统的粗放式的焚烧和掩埋为主的处理 方式,这种垃圾处理方式会产生比较多的副作用,对大气和水资源造成威 胁。干式厌氧发酵技术有望成为打破“垃圾围城”瓶颈的新突破口。干式 厌氧发酵技术可采用灵活多样的发酵基质,在处理餐厨垃圾,厨余垃圾, 绿色垃圾,
11、生物垃圾,城市固废碎片,能源作物,粪肥,杂草,秸秆,污 泥的各种垃圾废水领域都可以广泛使用,这种技术,以其节能减排,最大 的限度的回收利用资源的优势,广泛的应用于垃圾处理的各个领域。 三、三、厨余垃圾的特点厨余垃圾的特点 狭义的厨余垃圾是有机垃圾的一种。 分为熟厨余包括剩菜、剩饭、 菜叶; 生厨余垃圾包括果皮、蛋壳、茶渣、骨、贝壳;泛指家庭生活饮食中所需 用的来源生料及成品(熟食)或残留物。但广义的厨余垃圾还包括用过的 筷子,食品的包装材料等。 随着人们生活水平的提高,厨余垃圾的产生量有增长的趋势。我国每天 厨余垃圾的产生量超过 2 万吨,仅上海市每天厨余垃圾产生量为 1200t,北 京市为
12、1600t。一些主要城市厨余垃圾占城市生活垃圾的比例分别为:北京 37, 天津 54。 上海 59, 沈阳 62, 深圳 57, 广州 57, 济南 41。 美国厨余垃圾年均产生量约为 2600 万吨,日本的厨余垃圾年均生产量约为 2000 万吨,欧洲厨余垃圾年均产生量约为 5000 万吨。 厨余垃圾是由淀粉、纤维素、蛋白质、脂类和无机盐组成的。它有如下特 征:(1)含水率高。厨余垃圾的含水率约为 80,这也给垃圾收集、运输和 处理带来了麻烦。(2)易腐烂。厨余垃圾中有机物含量达 95;易于产生腐 败发臭现象,且容易滋生病菌,从而造成疾病传播。(3)营养物质多。厨余 垃圾除含大量的有机物外,还
13、富含氮、磷、钾、钙以及各种微量元素。上 述特征表明,厨余垃圾具有较高的利用价值。但是,如果不及时处理或者 处理不当将会造成一定的危害。因此,必须对厨余垃圾进行适当的处理或 加以利用,达到社会效益、经济效益和环境效益的统一。 厨余垃圾产生的危害主要有两个方面: 一是污染收集容器,滋生细菌、招引虫蝇、产生臭气,清洗工作繁重; 二是在运输过程中容易造成污水沿途洒漏,污染路面,对运输机具产生腐 蚀;三是降低城市垃圾的热值,增加垃圾焚烧处理的成本;四是在填埋过 程中产生大量沼气和渗滤液,其中沼气对大气臭氧层的破坏性比二氧化碳 大二十倍,而渗滤液的防渗和处理成本较高;五是污染生活垃圾中的塑料、 纸张等可回
14、收成分,造成回收困难或无法回收。 总之,厨余垃圾影响人居环境。厨余垃圾影响人的视觉和嗅觉的舒适 感和生活卫生。较高的含水率和有机物含量,使得其成为微生物滋生的有 利场所。厨余垃圾会加剧填埋场的产气和渗滤液的析出。垃圾渗滤液通过 地表径流和渗透作用,给地表水和地下水带来污染。中持新兴处理二噁 英。厨余垃圾海会影响人体健康。在我国大部分地区。人们随接将未经任 何消毒处理的厨余垃圾用来喂养牲畜。使得有害物质累积在动物的脂肪、 肌肉等组织里。人经长期食用后,就会导致肝脏、肾脏等系统免疫功能下 降。 生活垃圾中厨余垃圾所占比例较大,它的处理是解决城市生活垃圾问 题的重要环节。对厨余垃圾进行分类收集并单独
15、处理,可以减少垃圾最终 的处理量,降低垃圾填埋过程中二次污染物质产生的量;也可以提高垃圾 焚烧的热值,提高焚烧发电的利用效率,延长填埋场的使用寿命,提高焚 烧厂的运营效益,减轻对环境的污染; 最大限度地避免厨余成分对垃圾中 可回收成分的污染,促进资源回收利用;可作为“垃圾分类”继续深入 开展提供突破口,从而提高垃圾管理水平,提升城市形象。 四、目前厨余垃圾的主要处理技术四、目前厨余垃圾的主要处理技术 迅猛发展的餐饮业必将导致厨余垃圾产量的迅速增长,特别是在节假 日期间,会有大幅增长。而且目前我国饮食浪费现象十分普遍,特别在一 些重大场合,例如婚宴,铺张浪费的风气十分严重。以北京上海为例,北 京
16、城市垃圾中有机废物占 65,其中厨余垃圾占 39,目前我国还没有建 立健全的厨余垃圾处理管理体系,缺乏相应的管理政策和适宜的处理技术, 最普遍的处理方式是混在普通垃圾中,直接混合填埋处置或者直接运到农 场喂猪。 1、直接排放 厨余垃圾直接进入生活垃圾处理系统或市政下水管网。目前一些国家 的做法是在厨房配置厨余垃圾处理器,直接安装在水池下部出水口与下水 道排水管之间,将厨余垃圾粉碎后由下水道排入市政下水管网这种做法 很容易产生较多污水和臭气,直接污染环境,增加了病菌、蚊蝇的滋生和 疾病的传播,并直接增加了垃圾填埋场和城市污水处理厂的压力,增加了 相应系统的投资及各项处理费用,二次污染的产生也不可避免。而且由于 餐饮垃圾废水中的高油脂含量,给后续处理带来了很大难度。有的地区要 求餐饮废水经过隔油栅或隔油池排出,否则厨余垃圾中的油污会在排水管 道里凝结成块,日积月累就会造成阻塞,使城市的排水能力大大降低。如 果在汛期,有可能造成油污水外溢。 2、填埋。 填埋由于操作简便,是目前应用比较普遍的处理方法。厨余垃圾很适 合于填埋场气体利用技术,因为