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浙江大学 “城镇易腐垃圾资源化利用技术研讨会” 的三点思考
 2023.08.10 |  289次浏览 |  分享至

01 

研讨会

垃圾分类政策是推进精神文明与物质文明高品质可持续发展、人居环境持续改善的举措。易腐垃圾作为生活垃圾分类的一部分,对环境影响最大(易腐产酸、孳生蚊蝇鼠患、排放有毒有害气体),是垃圾分类治理的痛点和难点。

2023年7月,我参加了浙大和浙江环境学会组织的“城镇易腐垃圾资源化利用技术研讨会”,并发表了题为“厨余精细预处理定向制酸全量替代补充碳源技术与案例分享”演讲。

感谢吴伟祥老师以及主办单位(浙大、环境学会)的辛勤付出,为易腐垃圾治理发展提供了新的技术与案例分享,这为行业的发展提供了很多有益的探索与实践。

这次研讨会既有政策与学术层面的探讨,也有技术应用方面的交流,同时还分享了一些工程实践案例。

政策与标准的制定有利于行业规范化,而微观的技术突破则有利于行业的发展。依托工程案例所支撑的技术和技术实践为从源头产生、中间治理到产物出路三方面的有机结合提供了宝贵的实践经验,更有利于我们全链条系统解决易腐垃圾问题。

目前解决易腐垃圾治理的技术与路线问题,主要有厌氧产沼气、堆肥、养虫子等。

厌氧产沼是目前最为主流的工艺路线,但需要通过技术创新提高各个工艺单元的效率和稳定性。

堆肥和养虫子也有一定的应用场景,也占有一定比例的市场规模和项目实践。

此外,我们公司还研发了一条新的工艺技术路线——厌氧制酸,采用新的工艺单元创新组合,整体提高易腐垃圾的治理效率,实现生产与产物出路的稳定性,过程与结果的低碳性,以及投资与运营的经济性。

以下是我对本次研讨的一些思考,供参考。

 

02

厌氧的痛点

易腐垃圾(又称湿垃圾或厨余垃圾)处理处置是生活垃圾分类后治理的痛点与难点。目前主流的工艺路线是采用厌氧产沼技术,转化为沼气并加以利用,再将预处理残渣、沼液、沼渣、臭气单独处理。

虽然采用该路线可以达到环保与管理基本要求,但问题也是有目共睹的。采用厌氧制沼技术的运行案例中,很多都运营不理想。究其原因,主要有以下几点:

  1. 系统性问题。易腐垃圾处理处置包含水、有机质、杂质、臭气、油脂等五个方面的问题,部分项目并没有全面、系统、均衡的逐一解决。其中,影响环保的因素主要是水、臭气和有机质;影响经济的因素主要是水、臭气、油脂与杂质;影响稳定性的主要是水、有机质与杂质。
  2. 工艺问题。易腐垃圾采用厌氧产沼工艺,工艺流程长、投资大、运营成本高、资源化率低,且存在二次污染和产物种类多出路受阻不稳定等问题。
  3. 安全问题。采用厌氧产沼工艺,产出物之一沼气属于易燃易爆气体,项目从设计到实施需要在安全方面进行全方位的考量,同时因为安全距离需要符合相关规范和管理要求,使得项目的占地偏大,造成选址等方面的困难。
  4. 污水问题。易腐垃圾产生的污水排放执行的是纳管标准,也就是说项目选址严重依赖市政管网,且处理后污水还需要污水厂二次处理,如果在场内实现直排,则处理成本将进一步大幅提高。

这次研讨会有关于有机质资源化的多种技术路线和技术改进,比如说堆肥、养虫,比如提高厌氧产沼效率、降低水处理成本、提高除臭效率、实现碳减排等等。如果有可能把这些技术综合在一个案例上,能减污降碳、经济、稳定、可持续发展吗?如果各个工艺单元都做得很好了,为何不受市场欢迎呢?这种现象值得深思。

 

03

三点思考

第一思考点:厌氧产沼是不是唯一的主流工艺?

目前厌氧产沼技术路线的主要问题之一是商业模式的建立。目前厌氧产沼项目的收入来源主要有油脂收入和补贴收入。不同项目、不同地区的油脂有各自特点,存在较大差异,此外油脂收入还会有较大的市场波动风险。而关于补贴价格也尚未实现共识。这些因素影响着易腐垃圾厌氧路线商业模式和长效机制的实现。说明主工艺选择和技术上还有较大的改进空间。

部分环保学者或者和从业工作者又提出了养虫、制肥工艺等,以提高项目的资源化水平,并且也实施了一些案例。这些资源化实践同样受到整个生产链条和全年长效稳定贯通(尾端受市场、季节影响)的挑战。通过强化易腐垃圾的部分资源化提高效益,改善经济性的做法对于实现整体减污降碳、经济、稳定、可持续发展的目的,会有一定的局限性。

厌氧产沼技术及其优化主要是针对有机质转化为能源这一工艺单元,不能代表易腐垃圾处理的全部。有没有可能在厌氧产沼技术路线的基础上,实现多条技术路线并行,**为不同地区、不同特征项目、不同场景提供更多的路线选择,更好的实现当地易腐垃圾的处理处置并达到低碳、经济、高效、可持续的目的。

第二思考点:跨界协同与以废治污的厌氧制酸技术是否能成为主流工艺之一?

厌氧制酸技术是利用餐厨垃圾、厨余垃圾、果蔬垃圾等易腐垃圾作为原料,精分杂质后制成均质浆液,在厌氧环境下通过微生物水解、有机氮转化为无机氮、有机磷转化为无机磷、酸化产生小分子有机酸,再用物理方法去除有机酸中的悬浮物、油等杂质,制成有机酸复合液的一种创新技术,具有工艺流程短、投资省、占地小、运营成本低,产品固碳减少碳排放,全程不加热能耗低,不加药减少二次污染,资源化率高等优点,实现了易腐垃圾治理的“减量化、无害化、资源化、稳定化”。

减少预处理有机固渣产生量。采用厌氧制酸工艺的一大特点,是实现有机质的“液化”,不需要通过预处理将部分有机质分离进入焚烧或养虫环节,实现了工艺路线的简化。同时,也实现了垃圾分类实现有机质单独利用转化的初衷。

产出物为碳源实现资源化利用。在城市污水处理过程中,由于脱氮需要在反硝化过程中重新投加碳源,增加污水处理的成本,而易腐垃圾厌氧处理不仅可以产沼气,也可以通过精准控制实现酸化后制备碳源,用于污水处理碳源的补充,避免了甲醇、乙酸钠等传统碳源的投加。这些传统碳源的生产,相当部分也是消耗着传统化石原料。从这个意义上讲,采用易腐垃圾制酸替代传统碳源,从经济角度和节能降碳角度,均有着重要的意义。

易腐垃圾的产生量与生活污水的产生量均是以人口基数为基准测算的,二者的比值接近一个常数(约为1:1000),实际情况也差不多,以深圳为例,日产生易腐垃圾7000吨,日处理生活污水规模700万吨,其比值为1:1000,理论上可以全量协同替代。如果水处理厂不缺碳源而易腐垃圾制备的有机酸可作为营养源投加进去可以维持污水处理系统的抗冲击性。

易腐垃圾厌氧制酸作为碳源实现利用,即实现了工艺的缩短与优化,产出物又有着广泛用途,是一条十分具有应用前景的路线之一。

当然,实现这一路线的闭环,这还需要多部门的协同努力。

第三思考点:如何把易腐垃圾治理路线与治理质量系统统筹做好顶层设计?

易腐垃圾治理有五大问题包括水、有机质、杂质、臭气、油脂,不能把解决其中一个或几个问题就囊括解决了易腐垃圾问题,需要全面解决这五大问题,需要创新组合五大问题并且低碳、经济可持续,独立解决五大问题比组合解决的碳排放与能耗大。

如何实现协同与调动各个治理单位的积极性呢?以垃圾焚烧为例,焚烧厂的焚烧量随着垃圾分类的深入会减少(源头减量、可回收物增加、易腐垃圾分出),这样会对焚烧项目的运营造成影响。为保障焚烧厂的利益,需要通过增加新的焚烧种类如填埋场垃圾、农业废弃物等来协同。

污水厂商品碳源投加增加碳排放与运营成本,而采用易腐垃圾制备所得碳源减少了污水处理成本,同时也降低了易腐垃圾项目的投资成本,缩短了流程,提高了易腐垃圾治理的稳定性与经济性,这是一个多方共赢的协同。

垃圾处理处置(包括垃圾分类)和污水处理一般分属于城管部门和水务等公共事业管理部门,各地会有一定差异,但二者均归属住建部门。可以从顶层设计方面入手,把固废治理与污水治理统筹来考虑,先独立分析固废治理与污水处理的特点与痛点,再统筹固废处理与污水处理的可结合点,按照“以废治污”、“减污降碳”、“降本增效”、“无废城市”的目标,重新梳理固废治理的工艺路线。

从顶层设计入手,做好统筹规划,更有利于垃圾分类、易腐垃圾处理处置工作的科学、高效推进。

04

小 结

垃圾分类目的是节约原生资源、减少碳排放,从而达到提高人居环境品质。垃圾分类与时俱进,分类的推进产生的易腐垃圾问题,也需要不断创新、不断探索,与时俱进,解决面临的新问题。

易腐垃圾处理处置的技术研究与进步是特别重要的举措,与此同时,治理架构与治理体系建设也非常重要。方向与方法对了会有事半功倍的效果。

谨以以上几点思考与大家分享,希望能起到抛砖引玉的效果。

(作者系深圳市盘龙环境技术有限公司总工程师)

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