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餐廚垃圾如何處理

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我國餐廚垃圾的處理現狀

  據統計顯示,2017年全國城鎮餐飲業收入額約為3.96萬億元,如果按照一次餐飲活動的剩菜比例為1/4到1/3之間推算,我國餐飲業每年有將近萬億元的銷售額變成了“垃圾”。隨著近年來我國經濟的快速發展,餐飲業零售額以每年21%的速度增長,餐廚垃圾也將如滾雪球般越滾越大。以北京、上海為例,北京城市垃圾中有機廢物占65%,其中餐廚垃圾占了接近50%的比重。上海市日均餐廚垃圾產生量約為1000~1200t。

  近年來,國內一些大中型城市紛紛探索餐廚垃圾資源化利用新模式,并初步形成了北京模式、上海模式、寧波模式、西寧模式、泰安模式、湖州模式等餐廚垃圾資源化利用模式。

  以北京朝陽區的餐廚垃圾處理為例,北京市朝陽區日處理400t的餐廚廢棄物處理廠是目前國內規模最大,同時也是自動化程度最高、工藝較先進的餐廚廢棄物資源化處理站,是國內規模最大的農用微生物產品工業化固體發酵生產基地,是綠色北京、低碳北京的重點展示窗口。該站點可消納餐廚廢棄物1.32×105t/a,可以解決約400萬城市人口的餐廚廢棄物處理問題,每年減少的二氧化碳直接排出量至少1.5×105t,該站點年產出7.9×104t再生復合微生物菌群,可處理成環境友好型農用微生物產品并應用于有機農業,達到改善土壤、減少化肥使用的作用,從而緩解農業面源污染,每年減排二氧化碳7.5×105t。處理廠采用的核心技術在完全沒有污染的情況下,能夠將生活垃圾中的有機廢棄物在10h內發酵處理轉化成肥料。

目前餐廚垃圾的主要處理方式

1.粉碎直排處理

  粉碎直排處理是歐美國家處理少量分散餐廚垃圾的主要方法,是在餐廚垃圾發生點對其直接進行破碎、粉碎處理,然后采用水力沖刷,將其排入城市市政下水管網,與城市污水合并進入城市污水處理廠進行集中處理。破碎法對于處理少量分散產生的餐廚垃圾如家庭廚余垃圾,具有價格便宜、技術簡便等優點,能降低城市垃圾的含水率,減少收集量,利于提高城市垃圾的發熱量。

2.填埋處理

  我國很多地區的廚余垃圾都是與普通垃圾一起送入填埋場進行填埋處理的。填埋是大多數國家生活垃圾無害化處理的主要處理方式。由于廚余垃圾中含有大量的可降解組分,穩定時間短,有利于垃圾填埋場地的恢復使用,且操作簡便,因此應用得比較普遍。隨著對廚余垃圾可利用性的認識越來越廣泛,無論在歐美、日本還是中國,餐廚垃圾的填埋率都正在呈現下降的趨勢,甚至有很多國家已禁止餐廚垃圾進入填埋場處理了。

3.肥料化處理

  餐廚垃圾的肥料化處理方法主要包括好氧堆肥和厭氧消化兩種。好氧堆肥過程是在有氧條件下,利用好氧微生物分泌的胞外酶將有機物固體分解為可溶性有機物質,再滲入到細胞中,通過微生物的新陳代謝,實現整個堆肥過程。同時,由好氧堆肥引申出一些類似的方法,如蚯蚓堆肥是近年來發展起來的一項新技術,利用蚯蚓吞食大量廚余垃圾,并將其與土壤混合,通過砂囊的機械研磨作用和腸道內的生物化學作用將有機物轉化為自身或其他生物可以利用的營養物質。餐廚垃圾的厭氧消化處理是指在特定的厭氧條件下,微生物將有機垃圾進行分解,其中的碳、氫、氧轉化為甲烷和二氧化碳,而氮、磷、鉀等元素則存留于殘留物中,并轉化為易被動植物吸收利用的形式。

4.飼料化處理

  目前的飼料市場潛力巨大。由于餐廚垃圾作為原料,價格低廉,供應量巨大,產品營養豐富、利潤區間幅度較大,具有較強的市場競爭力。飼料化有兩種方式:(1)生物處理制飼料。原理是將培養出的菌種加入餐廚垃圾密封貯藏,菌種進行繁殖并殺除病原菌制成飼料。(2)高溫消毒制飼料。原理是采用高溫消毒原理,殺除病毒、經粉碎后加工成飼料,可供禽畜食用。比較成熟的餐廚垃圾加工飼料方法是將制粒技術、擠壓膨化和干燥技術等手段綜合利用。擠壓后飼料中的細菌濃度要遠遠低于其他樣品中的細菌濃度。由于擠壓時不斷升高的溫度,一個單螺桿干燥擠壓工藝可以大大減少潛在的病原菌濃度。目前已經有些廠家研制了配套技術設備并投入運行使用。

5.能源化處理

  餐廚垃圾的能源化處理是在近幾年迅速興起的,主要包括焚燒法、熱分解法、發酵制氫等。焚燒法處理廚余垃圾效率較高,最終產生約5%的利于處置的殘余物,焚燒是在特制的焚燒爐中進行的,產生的熱能可轉換為蒸汽或者電能,從而實現能源的回收利用,但餐廚垃圾的含水率高,熱值較低,燃燒時需要添加輔助燃料,從而造成投資大的問題,同時尾氣處理也是一個難題。熱分解法是將垃圾在高溫下進行熱解,使垃圾中所含的能量轉換成燃氣、油和碳的形式,然后再進行利用,熱解法具有廣闊的應用前景,但技術尚未達到實用階段,目前應用較少。氫作為一種高質量的清潔能源,是普遍認為的最有潛力的替代能源,很多學者對此做了研究。廚余垃圾的能源化處理必將受到越來越多的關注。

我國餐廚垃圾處理行業的發展前景

  根據《2018—2022年中國垃圾處理行業投資分析及前景預測報告(上下卷)》預計,“十三五”期間整個餐廚垃圾總體市場空間可達1000—1500億元。其中餐廚垃圾收運體系建設約需200億(收運體系其中包括垃圾容器、車輛,包括車輛和垃圾容器之間的銜接)、處理處置工程市場約需500—1000億、日常運營市場大約是300億、監管體系建設大約能形成20億左右的市場規模。從中,我們也可以看出餐廚垃圾處理行業未來的發展趨勢:

首先,市場需求依舊旺盛。“十三五”期間,環保支持力度還將持續加大,環保產業有望收獲政策紅包。垃圾處理是環保領域的支撐性產業之一,目前市場缺口明顯,可增長空間巨大。而餐廚垃圾處理又是垃圾處理的重要一環,潛在需求旺盛,有望迎來重要發展契機,產業前景向好。

其次,餐廚垃圾配套收運管理體系的建設或成熱點。試點城市為保證餐廚廢棄物處理能力建設“發揮應有的作用”,除了保證餐廚垃圾處理廠順利建成外,很可能會同步加強餐廚垃圾收運系統、餐廚垃圾管理平臺和監測系統的建設,為餐廚垃圾處理廠提供原料保障。

最后,已有技術得到綜合利用。餐廚垃圾高油、高鹽,如果處理不當,不但可能將造成大面積二次污染,更有不法商販以餐廚垃圾為原料制取地溝油,可能引發嚴重的社會問題。餐廚垃圾成分的復雜性決定了使用單一的現有處理技術難以完成高效高產值處理.針對這個問題,商丘瑞新通用設備制造股份有限公司和深圳華大基因技術合作,采用黑科技技術(黑水虻生化+無氧炭化工藝)進行無害化處置。

廚余垃圾預處理工藝


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黑水虻蟲箱系統布局如下圖所示:

黑水虻養殖系統布局效果圖


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黑水虻處理餐廚垃圾處理工藝流程圖

 

 

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(1) 主要處理工藝


  廚廚垃圾預處理,一般以黑水虻為主,黑水虻能在生化階段能處理 80%的廚余垃圾,最大程度的將垃圾減量化,無害化,還能將食物高效地轉化為自身的營養物質。


黑水虻


       黑水虻是一種腐生性的水虻科昆蟲,能夠取食禽畜糞便和生活垃圾, 生產高價值的動物蛋白飼料,具有繁殖迅速,生物量大,食性廣泛、吸收轉化率高,容易管理、飼養成本低,動物適口性好等特點。黑水虻可以和蚯蚓搭配,形成虻~蚓經濟鏈條。


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黑水虻


(2) 核心處理工藝-炭化

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     炭化工藝是本處理工藝的核心環節,生化處理過程中、生化處理后,會有無法生化處理的殘余物,此類殘余物一般極難降解,危害度高,因此需要采用炭化工藝進行徹底的無害化處理。

       炭化熱解是指有機物料在沒有氧化劑(空氣、氧氣、水蒸氣等)存在或者在缺氧條件下,加熱至高溫(500-900℃),通過熱化學反應將生物質大分子物質(木質素、纖維素、半纖維素、蛋白質及脂肪等)分解成較小分子燃料物質(固態炭、不凝性可燃氣、生物油)的熱化學轉化技術方法。

       熱解的產物主要有不凝性可燃氣、生物油和固體黑炭。不凝性可燃氣可回用于炭化熱解反應等;生物油是高能量載體,基本上不含硫、氮和金屬成分,是一種綠色燃料;固體黑炭可用作工業燃料,制作炭基肥,改善土壤性能等。

       根據反應條件和控制參數的不同,熱解工藝基本上可以分為慢速熱解(炭化)、快速熱解(液化)、氣化、烘焙等。從熱解溫區角度,基本可以分為低溫熱解、中溫熱解及高溫熱解。一般而言,低溫熱解效果有限,高溫熱解一般是日韓等國用于垃圾處理的主流技術,中溫熱解在歐美應用較為廣泛,較為適合中國國情。

       炭化工藝的優勢在于,由于是缺氧分解,排氣量少,有利于減輕對大氣環境的二次污染,可以控制二噁英的產生和污染;廢物中的硫、重金屬等有害成分大部分被固定在固體黑炭中,并有效回收利用,有利于城市環境的發展。

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餐廚垃圾處理設備


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炭化后底物,可制成基質,營養土用于園林綠化


       本項目工藝,能夠實現廚廚垃圾減量減害。通過生化技術,將餐廚垃圾中能夠被生化轉化的部分處理,通過炭化技術,將垃圾中無法生化處理的部分通過炭化機組處理,最終全部轉化為可燃氣體、少量粉塵灰渣等。其中,可燃氣體可以在垃圾熱解的時候循環回爐,對垃圾進行干燥及補充熱能消耗。同時,由于是缺氧分解,排氣量少,有利于減輕對大氣環境的二次污染,可以控制二噁英的產生和污染;同時,廢物中的硫、重金屬等大部分有害成分被固定在固體炭黑中,真正實現了無害化處理,避免了垃圾處理的二次污染問題。

  總的來看,因為我國人口基數大、人們對食品的要求提高等原因,導致我國目前餐廚垃圾的產生量十分巨大,而數量龐大的餐廚垃圾也對我國餐廚垃圾處理行業提出了新的要求:只有重視餐廚垃圾問題,努力提高我國餐廚垃圾處理技術,餐廚垃圾問題才能迎刃而解并最終實現變廢為寶。

 

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