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P鍵詞:餐廚垃圾;處理工藝;好氧堆肥
中圖分類號(hào) X705 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731(2017)09-0095-03
1 餐廚垃圾概述
作為城市有機(jī)生活垃圾的主要組成部分,餐廚垃圾是指居民家庭、餐飲行業(yè)以及企事業(yè)單位食堂在食品加工和用餐過(guò)程中產(chǎn)生的廢料和殘余,具有含水率高(高達(dá)60%~80%)、有機(jī)質(zhì)占比高(占到干重的95%~98%)、含鹽量高、有害物質(zhì)成分較少等特點(diǎn)[1]。近年來(lái),餐廚垃圾排放量逐年升高,由其引發(fā)的污染在城市環(huán)境污染問(wèn)題中日趨顯著,對(duì)城市衛(wèi)生環(huán)境及居民的日常生活產(chǎn)生了一定的影響,如何合理安全地處置餐廚垃圾,已成為整個(gè)社會(huì)所關(guān)心的問(wèn)題。
餐廚垃圾在處理上一般遵循無(wú)害化、減量化及資源化三大原則,目前在處理技術(shù)上,國(guó)內(nèi)外主要采用焚燒法、衛(wèi)生填埋法以及生物處理方法來(lái)對(duì)餐廚垃圾進(jìn)行處理。焚燒法、衛(wèi)生填埋法等傳統(tǒng)餐廚垃圾處理方法通常處理不夠徹底,容易引起二次污染,進(jìn)一步增加環(huán)境負(fù)擔(dān)。相比于其他垃圾,餐廚垃圾含有大量的淀粉、蛋白質(zhì)等有機(jī)物,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)較為豐富,有害物質(zhì)含量少,其中有機(jī)組分的生物降解率可高達(dá)80%,具有很大的回收利用價(jià)值。利用生物處理方法來(lái)對(duì)餐廚垃圾進(jìn)行降解,不僅處理較為徹底,不會(huì)引發(fā)二次污染問(wèn)題,而且在一定程度上對(duì)資源實(shí)現(xiàn)了回收利用,被公認(rèn)為是目前比較具有發(fā)展前景的處理方法之一。
2 餐廚垃圾處理工藝與方法
2.1 焚燒法 焚燒法是將餐廚垃圾放在特殊設(shè)計(jì)的焚燒爐中,在1000℃以上高溫條件下將垃圾有機(jī)成分徹底氧化分解,從而達(dá)到減量化目的的方法。焚燒法處理能力強(qiáng),垃圾減量化程度可達(dá)50%~80%,焚燒產(chǎn)生的能量可以用于發(fā)電、供暖等,焚燒余下的殘?jiān)诟邷叵录尤隨iO2等輔料可用于生產(chǎn)水泥、瓷磚等建筑材料。我國(guó)通常將餐廚垃圾混入生活垃圾一同進(jìn)行焚燒處理,資源化利用程度不高,餐廚垃圾含水率高達(dá)60%~80%,高含水量導(dǎo)致熱值非常低,而焚燒發(fā)電對(duì)餐廚垃圾的熱值具有較高要求,使用焚燒技術(shù)處理將大大增加餐廚垃圾的前處理成本。同時(shí),不完全燃燒會(huì)產(chǎn)生二f英、氮氧化物、二氧化硫等有害氣體及粉塵,破壞生態(tài)環(huán)境,危害人類健康。此外,焚燒場(chǎng)建設(shè)投資額較大,資金占用周期長(zhǎng),管理要求較高。垃圾焚燒技術(shù)簡(jiǎn)便快捷實(shí)現(xiàn)了無(wú)害化、減量化、資源化的要求,在很多發(fā)達(dá)國(guó)家被廣泛采用已有百余年歷史,是目前發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)行垃圾處理的主要手段。近年來(lái),我國(guó)焚燒技術(shù)的可接受度并不是很高,廢棄物焚燒項(xiàng)目爭(zhēng)議引起民眾的信任缺失,無(wú)論是從技術(shù)還是社會(huì)影響角度,焚燒技術(shù)用于餐廚垃圾處理項(xiàng)目的可行性很低。
2.2 衛(wèi)生填埋法 衛(wèi)生填埋法是目前發(fā)展中國(guó)家普遍采用的處理餐廚垃圾的主要方法之一,是指將垃圾埋入地下,通過(guò)各類微生物自身代謝將生物大分子充分降解為小分子的生化過(guò)程。衛(wèi)生填埋技術(shù)簡(jiǎn)單,運(yùn)行成本低,適合各種垃圾,國(guó)內(nèi)大多數(shù)地區(qū)將餐廚垃圾直接倒入垃圾填埋場(chǎng)與其他家庭垃圾進(jìn)行混合填埋。但垃圾填埋場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生大量的滲濾液、有害氣體,容易污染地下水,形成二次污染,危害人體健康,為了防止填埋過(guò)程中產(chǎn)生的滲濾液污染土壤和地下水,填埋場(chǎng)需要建設(shè)相應(yīng)的收集和處理系統(tǒng)。此外,填埋場(chǎng)占用了大量土地資源,使用壽命有限,且資源回收利用率基本為零,大量可利用資源被浪費(fèi)。
2.3 生物方法處理餐廚垃圾
2.3.1 好氧堆肥 好氧堆肥是在好氧情況下,利用自然界中廣泛分布微生物的作用使餐廚垃圾中可生物降解有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為有利于土壤性狀改良并對(duì)作物生長(zhǎng)有益且容易吸收利用的高肥力腐殖質(zhì)的微生物學(xué)過(guò)程。餐廚廢棄物有機(jī)質(zhì)占比高,C/N比較低,N、P、K等元素含量較高,營(yíng)養(yǎng)成分豐富,適合作為堆肥原料進(jìn)行處理[2]。好氧堆肥過(guò)程大致可分為升溫、高溫及降溫腐熟三大過(guò)程,堆肥初期淀粉、糖類等易分解有機(jī)物被利用,微生物大量生長(zhǎng)繁殖,釋放大量熱量導(dǎo)致短期內(nèi)堆體溫度快速上升至55℃以上,進(jìn)入高溫階段;隨后易降解物質(zhì)逐漸減少,加之氧化過(guò)程消耗了大量氧氣,造成局部厭氧環(huán)境,復(fù)雜的有機(jī)物如纖維素等開始被降解,同時(shí)蟲卵及病原菌在高溫環(huán)境下失活,堆體開始逐漸形成腐殖質(zhì);持續(xù)一段時(shí)間后,較易分解的有機(jī)物大部分被分解,微生物活動(dòng)逐漸減弱,溫度也隨之降低,腐殖質(zhì)不斷積累,堆肥進(jìn)入腐熟階段。好氧堆肥法主要工藝流程如圖1所示。好氧堆肥工藝技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單成熟,運(yùn)行成本低,便于推廣[3],資源利用程度高,堆肥產(chǎn)物可作為有機(jī)肥料用于家庭蔬果及花卉種植。缺點(diǎn)是堆肥過(guò)程中持續(xù)的高溫階段雖然可以殺死病原菌和蟲卵,但整個(gè)堆肥過(guò)程無(wú)害化不夠徹底,不能很好地解決有害物質(zhì)及重金屬的污染問(wèn)題,堆肥過(guò)程周期較長(zhǎng)且占地面積較大;此外,堆肥處理過(guò)程無(wú)封閉設(shè)置,衛(wèi)生條件相對(duì)較差,容易產(chǎn)生惡臭從而引發(fā)二次污染。
2.3.2 厭氧消化 厭氧消化是指無(wú)氧或缺氧條件下,利用兼性微生物或厭氧微生物的自身代謝將餐廚垃圾中的復(fù)雜有機(jī)物降解為小分子無(wú)機(jī)物,以實(shí)現(xiàn)餐廚廢棄物減量化及無(wú)害化的過(guò)程。厭氧消化通常不設(shè)通風(fēng)系統(tǒng),通過(guò)接種下水管道污泥、牲畜糞便或者利用餐廚垃圾自身孳生的微生物進(jìn)行發(fā)酵過(guò)程,發(fā)酵過(guò)程一般分為水解發(fā)酵、產(chǎn)酸脫氫和產(chǎn)甲烷三大步驟[4],主要工藝流程如圖2所示。通過(guò)控制消化條件及程度可衍生出各種產(chǎn)物,目前研究方向多集中于沼氣、氫氣等新型能源物質(zhì)的生產(chǎn)。厭氧消化自動(dòng)化程度較高,密封條件易于控制惡臭氣體的散發(fā),此外,處理產(chǎn)物能回收得到大量甲烷氣體,固體成分經(jīng)厭氧消化可得到土壤有機(jī)肥或肥力改良劑,產(chǎn)品多樣化且經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高;但厭氧消化工藝技術(shù)相對(duì)較為復(fù)雜,消化過(guò)程反應(yīng)器內(nèi)生物量啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng),且微生物對(duì)環(huán)境較為敏感,餐廚垃圾的高油脂高鹽分這一特點(diǎn)使得該工藝無(wú)法持續(xù)穩(wěn)定地降解餐廚垃圾。
2.3.3 好氧消化 好氧消化法主要是利用自然界中降解能力較強(qiáng)的復(fù)合微生物菌種或微生物制劑對(duì)餐廚垃圾進(jìn)行分解,其原理與好氧堆肥基本相似,主要借助生化處理設(shè)備對(duì)餐廚廢棄物中的有機(jī)物進(jìn)行降解,其中90%以上的有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為水蒸氣及無(wú)害氣體如CO2等,從而達(dá)到源頭減量目的,主要工藝流程如圖3所示。好氧條件下,餐廚廢棄物中的可溶性有機(jī)小分子物質(zhì)通過(guò)微生物的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜被吸收利用,不溶性的大分子有機(jī)物則先附著在微生物體外,首先被微生物所分泌的胞外酶分解為可溶性小分子物質(zhì),再滲入細(xì)胞被利用。微生物通過(guò)氧化、還原和生物合成等一系列自身生命活動(dòng),一部分被吸收的有機(jī)物氧化成簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物質(zhì),并釋放出大量能量用于自身生長(zhǎng)繁殖,另一部分有機(jī)物轉(zhuǎn)化為生物體所必須的營(yíng)養(yǎng)成分,合成新的細(xì)胞物質(zhì),微生物不斷生長(zhǎng)繁殖,產(chǎn)生更多的生物體,繼續(xù)進(jìn)行一系列的生化作用。相比其他處理方法,使用生化理設(shè)備降解餐廚垃圾的優(yōu)點(diǎn)是時(shí)間短,自動(dòng)化程度更高,同時(shí)餐廚垃圾及時(shí)得到處置,在源頭上得到了有效的控制,避免了餐廚垃圾清運(yùn)時(shí)可能產(chǎn)生的二次污染問(wèn)題,節(jié)約了大量的運(yùn)輸費(fèi)用[5]。缺點(diǎn)是機(jī)器投入資金較大,且單臺(tái)設(shè)備處理量十分有限。
2.3.4 固態(tài)發(fā)酵制備蛋白飼料 固態(tài)發(fā)酵制備蛋白飼料是指通過(guò)物理方法將餐廚廢棄物破碎、篩分、脫水、烘干后,在一定條件下,利用微生物代謝活動(dòng)對(duì)餐廚廢棄物進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵,將大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為易吸收的小分子物質(zhì),與此同時(shí),單細(xì)胞高蛋白微生物得以繁殖,提高成品飼料中氨基酸及蛋白質(zhì)含量的過(guò)程,主要工藝流程如圖4所示。該工藝簡(jiǎn)單,機(jī)械化程度高,生產(chǎn)出的成品蛋白飼料可替代傳統(tǒng)的大豆、魚粉等蛋白飼料,產(chǎn)品附加值高,對(duì)餐廚垃圾資源化利用高;但從食品安全性角度來(lái)講,餐廚廢棄物制備蛋白飼料技術(shù)上存在蛋白同源性問(wèn)題,可能會(huì)引發(fā)安全隱患[6],對(duì)動(dòng)物及人類的生命安全造成威脅。
2 結(jié)語(yǔ)
近年來(lái),餐廚垃圾的有效處置問(wèn)題得到了社會(huì)及民眾的廣泛關(guān)注,我國(guó)多數(shù)城市深刻認(rèn)識(shí)到餐廚垃圾對(duì)城市環(huán)境和居民日常生活帶來(lái)的危害,開始逐步探尋對(duì)餐廚垃圾進(jìn)行資源化利用的方法。北京、上海、杭州等城市設(shè)置餐廚垃圾分類收集點(diǎn),并出臺(tái)《餐廚垃圾管理辦法》等相關(guān)政策法規(guī)[7],但大多數(shù)城市監(jiān)管方法仍未制定,有關(guān)餐廚垃圾資源回收處置的技術(shù)也缺少相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。
餐廚垃圾的處理可以簡(jiǎn)單概括為源頭減量、分類收集、資源化利用三步走,政府為餐廚垃圾的處理提供政策保障,完善各項(xiàng)法律法規(guī),積極推動(dòng)餐廚垃圾的循環(huán)再利用,同時(shí)不斷開發(fā)餐廚廢棄物新處理工藝,因地制宜尋找適合自己的處理模式和方法。目前我國(guó)餐廚垃圾處置仍處于初始階段,政府應(yīng)在出臺(tái)相應(yīng)政策規(guī)范的同時(shí)積極扶持餐廚垃圾處理產(chǎn)業(yè),還要加強(qiáng)后續(xù)監(jiān)管,構(gòu)建健全的餐廚垃圾處理模式,同時(shí)綜合已有技術(shù)逐步嘗試新的模式方法,開發(fā)新技術(shù),最終達(dá)到餐廚垃圾減量化、資源化和無(wú)害化的目的。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:餐廚垃圾;資源化;厭氧消化
Abstract: The compositions and characteristics of food waste were introduced. Treatment status of food waste at home and abroad was briefly introduced from view of technique treatment. The purpose is to explore treatment model and realize reduction, resource and hazard-free of food waste.
Key words: Food waste; resource; anaerobic digestion
中圖分類號(hào):F124.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
1 餐廚垃圾及特點(diǎn)
簡(jiǎn)單的說(shuō)餐廚垃圾是對(duì)家庭、餐飲單位拋棄的剩飯菜的通稱,其物理狀態(tài)為粘稠狀,是城市垃圾的主要組成部分。包括家庭、學(xué)校、食堂及餐飲行業(yè)等產(chǎn)生的食物加工下腳料(廚余)和食用殘余(泔腳)。其成分復(fù)雜,是油、水、果皮、蔬菜、米面、魚、肉、骨頭以及廢餐具、塑料、紙巾等多種物質(zhì)的混合物。廚余中糖類含量高,而泔腳則以蛋白質(zhì)、淀粉和動(dòng)物脂肪等為主,且鹽分、油脂含量高[1]。盡管餐廚垃圾的組成、性質(zhì)和產(chǎn)量受社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件、地區(qū)差異、居民生活習(xí)慣、飲食結(jié)構(gòu)、季節(jié)變化的不同而有所差異,但具備如下總體特點(diǎn):1)含水率高,含固率一般小于20%;2)易腐爛,餐廚垃圾中有機(jī)物含量高,易腐爛發(fā)臭,易滋生病菌,會(huì)造成疾病的傳播;3)營(yíng)養(yǎng)豐富,開發(fā)利用價(jià)值較大。
2 國(guó)內(nèi)外餐廚垃圾處理處置技術(shù)
目前,國(guó)內(nèi)外餐廚垃圾處理應(yīng)用比較多的就是填埋處理、飼料法、堆肥處理、粉碎直排、生物發(fā)酵制氫技術(shù)、厭氧消化等方法。1 填埋處理2 飼料法3 堆肥處理4 粉碎直排5 生物發(fā)酵制氫技術(shù)6 厭氧消化技術(shù)
3 國(guó)外餐廚垃圾處理現(xiàn)狀及資源化利用
餐廚垃圾處理是全世界各個(gè)國(guó)家都普遍關(guān)注和亟待解決的問(wèn)題,不同國(guó)家和地區(qū)因生活方式和國(guó)情不同的特點(diǎn),對(duì)餐廚垃圾的處理一般都具有一定的差異。
美國(guó)餐廚垃圾處理的方式是以填埋法為主,對(duì)餐廚垃圾產(chǎn)生量較大的單位設(shè)置餐廚垃圾粉碎機(jī)和油脂分離裝置,分離出來(lái)的垃圾排入地下水道,油脂則送往相關(guān)加工廠加以利用;對(duì)于餐廚垃圾生產(chǎn)量較小的單位,如居民廚房,則被混入有機(jī)垃圾中統(tǒng)一處理或通過(guò)安裝餐廚垃圾處理機(jī),將垃圾粉碎后排入下水道。美國(guó)各州對(duì)餐廚垃圾的政策和方式都有所不同,很多州針對(duì)當(dāng)?shù)氐木唧w情況,建立了自己的餐廚垃圾回收體系,同時(shí),在美國(guó)的中西部地區(qū),蚯蚓堆肥、密封式堆肥處理餐廚垃圾的而應(yīng)用也越來(lái)越多[2],生物發(fā)酵制氫技術(shù)也取得一定成果。Lay Jiunn-Jyi等從活性污泥中獲取微生物,對(duì)不同化學(xué)組成的餐廚垃圾:糖類(米和馬鈴薯)、酯類(肥肉和雞皮)、蛋白質(zhì)(雞蛋和瘦肉)進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)氫,得出糖類垃圾的產(chǎn)氫能力大概是其他2類的20倍。Fascetti等以水果和蔬菜垃圾作為原料,利用光合細(xì)菌進(jìn)行產(chǎn)氫研究,通過(guò)連續(xù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),這些垃圾的發(fā)酵液是一種有利于光合細(xì)菌生產(chǎn)的底物,并且微量元素鐵和鉬的存在有利于氫氣的產(chǎn)生。
在澳大利亞,除非將餐廚垃圾處理至國(guó)家要求的標(biāo)準(zhǔn),或州政府特批,否則不允許用餐廚垃圾喂養(yǎng)牲畜。加拿大則對(duì)餐廚垃圾喂養(yǎng)牲畜采用許可證制度。古巴用餐廚垃圾制造生物肥料,然后將生物垃圾烘干、粉碎,制成高效的有機(jī)肥料,居民利用這些廢料培育樹苗,種花養(yǎng)草和種植蔬菜。據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織測(cè)算,古巴1989年的泔水垃圾飼料就與143萬(wàn)畝玉米所含的能量或138萬(wàn)畝大豆所含等量的蛋白質(zhì)相當(dāng)。
4 國(guó)內(nèi)餐廚垃圾處理現(xiàn)狀及資源化利用
我國(guó)餐廚垃圾產(chǎn)量在2000年就達(dá)到了4500萬(wàn)t,到2007年,我國(guó)的餐廚垃圾產(chǎn)量接近9000萬(wàn)t。長(zhǎng)期以來(lái),餐廚垃圾通常作為城市垃圾的組成部分被運(yùn)往郊外做簡(jiǎn)單的填埋處理,也有部分經(jīng)私人收集后作為飼養(yǎng)禽畜的飼料。我國(guó)的餐廚垃圾一直未得到有效的資源化利用。但目前國(guó)內(nèi)已有不少學(xué)者在餐廚垃圾的資源化方面做了不少研究。飼料化處理中,吳蘇煥[3]等通過(guò)采用多種酵母菌和霉菌的緩和發(fā)酵,篩選出白地酶F-1,米曲霉F-6進(jìn)行優(yōu)勢(shì)菌種組合,在一定的發(fā)酵條件下,最終得到的飼料粗蛋白含量33.87%,比原料增加了6.85%。陳金鐘[4]等采用多菌種混合發(fā)酵同時(shí)處理泔腳和秸稈,在兩者按3:1混合,溫度150℃,高壓鍋中高溫濕熱酸處理的條件下,獲得了粗蛋白>25%,粗纖維<18%,水分<10%的飼料。但是餐廚垃圾中摻有砂礫、塑料等雜物,需要進(jìn)行單獨(dú)分揀,否則會(huì)對(duì)畜禽消化道造成物理傷害,有些餐廚垃圾受到重金屬、苯類等有害物質(zhì)的污染,破壞飼料中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)導(dǎo)致產(chǎn)品存在著安全隱患的問(wèn)題。呂凡等人[5]制的裝置,對(duì)餐廚垃圾進(jìn)行高溫好氧消化工藝的研究。其研究發(fā)現(xiàn),反應(yīng)溫度在55~65℃可以達(dá)到最大減量率,滿足此溫度運(yùn)行的最佳參數(shù)范圍為:pH 6.0~6.8,含水率45%~55%,水淬碳氮比COD與有機(jī)氮質(zhì)量比為19:1~22:1。
比較以上幾種處理方法,生物發(fā)酵制氫、堆肥好氧處理和厭氧消化是餐廚垃圾資源化利用的有效途徑,厭氧消化處理餐廚垃圾真正實(shí)現(xiàn)廢物的無(wú)害化、減量化、資源化。厭氧消化技術(shù)處理餐廚垃圾將受到越來(lái)越多的關(guān)注。
4 國(guó)內(nèi)外餐廚垃圾厭氧消化技術(shù)與資源化利用
厭氧消化工藝分為干法、濕法、單相、兩相、連續(xù)、間歇、中溫和高溫厭氧消化工藝。餐廚垃圾厭氧消化處理過(guò)程中產(chǎn)生的沼氣是一種寶貴的清潔能源,其熱值比城市管道煤氣高。
餐廚垃圾的厭氧發(fā)酵是指在特定的厭氧條件下,微生物將有機(jī)質(zhì)分解,其中一部分碳素物質(zhì)轉(zhuǎn)換為甲烷和二氧化碳。厭氧發(fā)酵技術(shù)不僅具有很高的廢物處理效率,發(fā)酵殘余經(jīng)處理后可作優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥或液態(tài)肥,而且可產(chǎn)生沼氣作為能源利用,在世界能源緊缺的時(shí)代,這點(diǎn)尤為重要。尤其是干式厭氧發(fā)酵技術(shù)有很多優(yōu)勢(shì),不需要進(jìn)行水分調(diào)節(jié),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)值的甲烷,而且反應(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。餐廚垃圾厭氧消化處理過(guò)程中產(chǎn)生的沼氣是一種寶貴的清潔能源,其熱值比城市管道煤氣高。厭氧消化殘留物營(yíng)養(yǎng)豐富,可做肥料、飼料,滲透到農(nóng)業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。因此厭氧發(fā)酵技術(shù)日益成為餐廚垃圾處理處置和研發(fā)領(lǐng)域的聚焦點(diǎn)。
5 結(jié)語(yǔ)
綜上所述,可以說(shuō)餐廚垃圾是一種放錯(cuò)了地方的資源,迫切需要對(duì)其進(jìn)行資源化處理。比較多種處理方法,對(duì)餐廚垃圾進(jìn)行厭氧消化處理,一方面可減少有毒有害物質(zhì)的排放,起到治理環(huán)境的作用,另一方面,使餐廚垃圾中的有用物質(zhì)和能源得到最大限度的回收和利用,具有明顯的環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn):
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編者按:太湖藍(lán)藻暴發(fā),無(wú)錫飲用水危機(jī)引起廣泛關(guān)注。據(jù)了解,在太湖總氮總磷污染源中,工業(yè)污染的比重趨于下降,農(nóng)業(yè)面源污染和城市生活污染的比重趨于增加。目前城市生活垃圾成為環(huán)境污染的重要源頭,而其中餐廚垃圾就占了一半多。因此,根治太湖污染,就要從源頭上治理城市生活垃圾包括餐廚垃圾,而生物治污技術(shù)正是這方面安全綠色的方法之一。推廣生物治污有三個(gè)關(guān)鍵:一是選擇適用的先進(jìn)技術(shù),二是設(shè)計(jì)有效的商業(yè)運(yùn)作模式,三是政府配套政策支持。這份報(bào)告在對(duì)宜興環(huán)科園國(guó)豪公司調(diào)查的基礎(chǔ)上,提出通過(guò)政府配套政策支持,積極推行TMC模式,促進(jìn)餐廚垃圾和其他有機(jī)垃圾生物處理技術(shù)加快推廣應(yīng)用。這是利國(guó)利民的好事,也是迫在眉睫的大事。
餐廚垃圾,指的是食品加工、餐飲服務(wù)、單位供餐活動(dòng)中產(chǎn)生的食品殘余和加工廢料。我國(guó)餐廚垃圾數(shù)量十分巨大,并呈快速上升趨勢(shì)。一般的大城市每天產(chǎn)生生活垃圾3000噸以上,其中餐廚垃圾約占50%。如何高效快捷地處置餐廚垃圾,一直是政府和社會(huì)普遍關(guān)切的問(wèn)題。近年來(lái),微生物處理餐廚垃圾逐漸成為熱門話題。帶著如何推廣這項(xiàng)新技術(shù)的問(wèn)題,我們對(duì)宜興環(huán)??萍紙@國(guó)豪生物環(huán)保有限公司進(jìn)行了專題調(diào)研。總的感到,利用微生物技術(shù)處理餐廚垃圾,方向正確,技術(shù)成熟,可操作性強(qiáng),具有廣泛的社會(huì)效益和較大的市場(chǎng)前景,但也存在近期內(nèi)使用成本高、推廣難度大等問(wèn)題,迫切需要政策和資金等方面的扶持。
一、微生物處理餐廚垃圾――明顯的優(yōu)勢(shì)
利用微生物處理餐廚垃圾,是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外逐漸興起的新型垃圾處理技術(shù)。日韓等國(guó)有相當(dāng)一部分餐廚垃圾靠微生物技術(shù)處理,我國(guó)北京、上海、大連、廈門等城市也在逐步推廣應(yīng)用。
微生物處理餐廚垃圾的核心技術(shù)是對(duì)菌種的選擇與控制?,F(xiàn)在國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品所采用的菌種也是多種多樣。宜興國(guó)豪公司生產(chǎn)的宜豪牌餐廚垃圾處理機(jī),引進(jìn)日本“BIO-TECH21”微生物菌群,采用好氧工作原理,通過(guò)加熱、機(jī)械攪拌和強(qiáng)制通風(fēng)等手段,在60℃~80℃的高溫下,經(jīng)過(guò)24~48小時(shí)的快速發(fā)酵和干燥、脫水、除臭、排毒,有效降解餐廚垃圾中的鹽分、脂肪,將動(dòng)物蛋白、植物蛋白轉(zhuǎn)化為菌體蛋白。根據(jù)不同的需要,每臺(tái)設(shè)備日處理能力通常為2.5~500公斤。經(jīng)中國(guó)科學(xué)院微生物研究所鑒定,這種復(fù)合菌種對(duì)人體、群體、環(huán)境無(wú)影響,無(wú)毒性,遺傳穩(wěn)定性好,具有理想的市場(chǎng)適用價(jià)值。
微生物處理餐廚垃圾與其他處理方法相比,具有明顯的比較優(yōu)勢(shì)。露天堆放和堆肥處理投資少、操作簡(jiǎn)單,但產(chǎn)生的氣味和污水對(duì)周圍環(huán)境影響較大。填埋處理是大多數(shù)城市垃圾處理的主要方式,不僅占用土地,對(duì)環(huán)境特別是地下水資源也構(gòu)成嚴(yán)重威脅。焚燒處理可將垃圾減少約90%,但一次性投入大,運(yùn)行成本高,可回收資源浪費(fèi),大氣污染較為嚴(yán)重。焚燒法處理生活垃圾還存在“兩高一低”(含水量高、有機(jī)物含量高、熱值低)的問(wèn)題,這主要是由餐廚垃圾引起的。如果將餐廚垃圾分離出來(lái)運(yùn)用微生物處理,就可以大大節(jié)約能耗,提高焚燒效率。
微生物降解技術(shù)將餐廚垃圾就地處理,一是處理徹底,安全性好,無(wú)臭味異味,無(wú)二次污染;二是處理后的垃圾總量減少90%,大大降低了運(yùn)輸成本;三是處理后的殘留物可以制成有機(jī)肥料,實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用。如果這項(xiàng)技術(shù)得到普及,我國(guó)的城市將成為安全無(wú)害的有機(jī)肥料大工廠,農(nóng)業(yè)就能大大減少化肥施用量,走上循環(huán)經(jīng)濟(jì)的道路。這是一項(xiàng)帶有方向性的重大技術(shù)創(chuàng)新。
二、微生物處理餐廚垃圾――潛在的效益
微生物技術(shù)處理餐廚垃圾體現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展的要求,符合建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)的需要,其自身也具有廣闊的市場(chǎng)空間、可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
減量化為城市垃圾瘦身。據(jù)統(tǒng)計(jì),北京日產(chǎn)垃圾1.2萬(wàn)噸,年產(chǎn)400萬(wàn)噸,其中89.5%填埋,其余以堆肥、焚燒等方式處理,不僅造成可再生資源的極大浪費(fèi),也增大了人力、資金和土地的耗費(fèi)。反觀日本,1989年起東京全面推廣生物降解處理技術(shù),十八年少產(chǎn)生垃圾2000多萬(wàn)噸,節(jié)省各種處理費(fèi)用100多億美元。由于我國(guó)人口眾多,加上飲食文化特點(diǎn),餐廚垃圾的產(chǎn)生量和占生活垃圾的比重可以說(shuō)是“世界之最”。大力推廣微生物餐廚垃圾處理技術(shù),有利于城市垃圾的大量減排,為城市生態(tài)化作出貢獻(xiàn)。據(jù)宜興國(guó)豪公司的調(diào)查,北京市即使全面配置快速發(fā)酵有機(jī)垃圾處理機(jī),也僅相當(dāng)于兩個(gè)日處理1500~2000噸焚燒處理廠的投資,可以大大降低政府對(duì)生活垃圾處理的成本。
無(wú)害化為人類健康造福。餐廚垃圾中的主要成分有糧食、蔬菜、油類、肉骨等,富含淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪、無(wú)機(jī)鹽以及微量元素,是名副其實(shí)的“寶貝”。由于處理過(guò)程中監(jiān)管不力、方法不當(dāng),一些地方泔水進(jìn)入私人作坊回收體系,除了喂豬之外,還有部分被少數(shù)不法分子用來(lái)提煉食用油,流入食品市場(chǎng)?!袄i”和“地溝油”難以杜絕,給人類健康帶來(lái)極大威脅。通過(guò)微生物技術(shù)的有機(jī)處理,可以變有害為無(wú)害,保障食品安全,提升環(huán)境質(zhì)量。
資源化為循環(huán)經(jīng)濟(jì)增色。循環(huán)經(jīng)濟(jì)的本質(zhì)是生物經(jīng)濟(jì)。德、法、美等國(guó)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要增長(zhǎng)點(diǎn),就體現(xiàn)在廢棄物循環(huán)利用上。西方資源再生產(chǎn)業(yè)在20世紀(jì)末產(chǎn)值已達(dá)2500億美元,本世紀(jì)初增加到6000億美元。據(jù)2002年行業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),美國(guó)從事資源再生的企業(yè)有5.6萬(wàn)家,提供110萬(wàn)個(gè)就業(yè)崗位,行業(yè)規(guī)模與美國(guó)的汽車業(yè)相當(dāng)。據(jù)有關(guān)方面測(cè)算,我國(guó)有機(jī)垃圾處理的潛在市場(chǎng)規(guī)模超過(guò)1000億元,并可帶動(dòng)生物工程、機(jī)械制造、有機(jī)肥料等多項(xiàng)產(chǎn)業(yè),間接產(chǎn)出至少500~600億元。目前我國(guó)廢棄物循環(huán)利用尚未形成健康有效的運(yùn)行體系,特別是餐廚垃圾沒(méi)有被有效地再利用。微生物有機(jī)處理技術(shù)將餐廚垃圾資源化,可以改變垃圾處理由政府包辦的現(xiàn)狀,減輕政府負(fù)擔(dān),還能有力地推動(dòng)環(huán)保事業(yè)社會(huì)化、市場(chǎng)化和產(chǎn)業(yè)化,實(shí)現(xiàn)“有限資源、無(wú)限循環(huán)”的目標(biāo)。
三、微生物處理餐廚垃圾――現(xiàn)實(shí)的難題
微生物處理餐廚垃圾是一項(xiàng)利國(guó)利民、改善人民群眾生活環(huán)境的大事,但由于種種原因,目前大面積推廣還有一定困難。
一是前期投入大,規(guī)模效益難以顯現(xiàn)。從廠家的角度來(lái)看,新技術(shù)的推廣和應(yīng)用需要一個(gè)相對(duì)較長(zhǎng)的過(guò)程,尤其是前期技術(shù)、人力和市場(chǎng)開拓需要大量投入,批量上不去,成本下不來(lái),一臺(tái)日處理能力100公斤的設(shè)備售價(jià)高達(dá)20萬(wàn)元,降價(jià)走進(jìn)千家萬(wàn)戶尚待時(shí)日。從使用者的角度來(lái)看,囿于觀念束縛和經(jīng)濟(jì)利益考慮,一方面認(rèn)為垃圾處理是環(huán)衛(wèi)部門的事情,與己無(wú)關(guān);另一方面餐飲企業(yè)大都將餐廚垃圾賣泔水賺錢,現(xiàn)在要出資購(gòu)置設(shè)備,還要花錢維持運(yùn)轉(zhuǎn),一時(shí)難以接受。
二是使用成本高,市場(chǎng)拓展難度較大。微生物處理餐廚垃圾設(shè)備的運(yùn)行成本相對(duì)較高。北京市環(huán)境衛(wèi)生設(shè)計(jì)科學(xué)研究所對(duì)宜興國(guó)豪的設(shè)備跟蹤檢測(cè)結(jié)果表明,平均每百公斤餐廚垃圾每天耗電近30度。上海使用同類產(chǎn)品的單位測(cè)算,微生物處理餐廚垃圾每噸平均使用成本超過(guò)1000元,相對(duì)于填埋處理每噸20多元和焚燒處理每噸40多元的成本,代價(jià)過(guò)高。同時(shí),設(shè)備所采用的微生物菌種要定期更換,每年需要數(shù)千元的支出,長(zhǎng)期使用也是一筆不小的開支。此外,垃圾處理產(chǎn)生的有機(jī)肥料,市場(chǎng)認(rèn)知度較低,推銷難度較大,形成規(guī)模生產(chǎn)還有很長(zhǎng)的路要走。
三是單體規(guī)模小,近期難以完全替代傳統(tǒng)方法。以南京市為例,現(xiàn)有的三個(gè)填埋場(chǎng)日處理生活垃圾約4000噸,其中一半是餐廚垃圾。如果采用微生物降解法,按照目前最高日處理能力500公斤的設(shè)備計(jì)算,至少需要4000臺(tái)機(jī)器滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。加上目前生活垃圾分類尚未到位等因素,運(yùn)用微生物技術(shù)集中處理城市餐廚垃圾還比較困難。
四、微生物處理餐廚垃圾――推廣的模式
微生物處理餐廚垃圾技術(shù)的推廣應(yīng)用,涉及服務(wù)業(yè)、制造業(yè)和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,產(chǎn)業(yè)鏈條長(zhǎng),其成功與否的關(guān)鍵,在于設(shè)計(jì)一個(gè)切合實(shí)際的商業(yè)運(yùn)作模式。針對(duì)目前微生物技術(shù)處理餐廚垃圾的困難,綜合國(guó)內(nèi)外在這方面的成功經(jīng)驗(yàn),我們建議采用“TMC”模式來(lái)推廣這項(xiàng)技術(shù)。所謂TMC模式,即Trash Manage Contract(垃圾處理合同管理模式)的縮寫。這是適合我國(guó)國(guó)情的集高科技、金融、財(cái)政、稅收政策為一體的有機(jī)垃圾處理平臺(tái)。
TMC的基本思路是:選擇優(yōu)秀的產(chǎn)品供應(yīng)商和服務(wù)商,銀行或基金提供資金,財(cái)政提供政策支持如補(bǔ)貼、稅收優(yōu)惠的激勵(lì),用戶只需投入少量資金或基本不出資金即可獲得生物有機(jī)垃圾處理設(shè)備,然后以垃圾處理費(fèi)和財(cái)政補(bǔ)貼分期支付設(shè)備款和服務(wù)費(fèi)。這樣,就可以加快推廣微生物處理餐廚垃圾的步伐。
五、微生物處理餐廚垃圾――應(yīng)對(duì)的舉措
垃圾是放錯(cuò)地方的資源,正確的處理方式是“變廢為寶”。微生物處理餐廚垃圾技術(shù)的推廣,既要充分尊重市場(chǎng)規(guī)律,也應(yīng)發(fā)揮政府“有形之手”的作用,促使其早日為廣大人民群眾造福。
一是加強(qiáng)宣傳,提高市民環(huán)保意識(shí)。餐廚垃圾處理事關(guān)百姓健康和環(huán)境保護(hù),必須高度重視,采取有力措施妥善解決。應(yīng)嚴(yán)禁使用泔水直接喂豬,嚴(yán)禁泔水私拉私運(yùn)。這就要求城市政府盡快制定相關(guān)政策法規(guī),對(duì)餐廚垃圾處理進(jìn)行規(guī)范,同時(shí)充分利用市場(chǎng)機(jī)制,從支持環(huán)保事業(yè)和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的高度,加強(qiáng)輿論宣傳和引導(dǎo),推廣微生物餐廚垃圾處理技術(shù),打破目前存在的餐廚垃圾處理利益鏈條,從根本上解決問(wèn)題。
二是典型引路,堅(jiān)持由點(diǎn)到面推廣。微生物餐廚垃圾處理技術(shù)的運(yùn)行成本雖然偏高,但具有選址容易、基本不占用土地、安全度高、環(huán)境污染小等優(yōu)勢(shì),特別適合餐飲企業(yè)和學(xué)校、工廠的大型食堂以及居民生活小區(qū)使用??稍谑?nèi)選擇有條件的地方先行試點(diǎn),采取相應(yīng)鼓勵(lì)措施,在具有一定規(guī)模的餐飲企業(yè)、企事業(yè)單位食堂和高檔住宅小區(qū)先行推廣,發(fā)揮示范帶動(dòng)效應(yīng),努力把餐廚垃圾解決在源頭。
中國(guó)高速的城市化進(jìn)程帶來(lái)了大量的城市垃圾,其數(shù)量已經(jīng)開始挑戰(zhàn)許多城市的垃圾處理能力。以北京為例,各種生活垃圾以每年8%的速度增加,2008年日產(chǎn)垃圾1.84萬(wàn)噸,預(yù)計(jì)2012年全市垃圾生產(chǎn)量將達(dá)日均2.5萬(wàn)噸,2015年突破日均3萬(wàn)噸,屆時(shí),北京現(xiàn)有的垃圾填埋場(chǎng)將全部滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。顯然,垃圾填埋等傳統(tǒng)的處理方法已經(jīng)無(wú)法應(yīng)對(duì)急劇增加的城市垃圾,并且垃圾填埋本身也面臨著環(huán)境污染、經(jīng)濟(jì)效益低下等問(wèn)題。然而,事實(shí)上,垃圾并非“有百害而無(wú)一利”,只要善加利用,垃圾處理中也蘊(yùn)藏著巨大的商機(jī)。美國(guó)的“再生銀行”和“酷地毯”,以及中國(guó)的嘉博文,均以垃圾為載體,構(gòu)建起多方獲益的商業(yè)模式,變廢為寶,不僅解決了垃圾過(guò)剩對(duì)環(huán)境的威脅,同時(shí)也為各自找到了一條獨(dú)特的生財(cái)之道。
“再生銀行”:變垃圾為積分
“再生銀行”(Recycle Bank)是美國(guó)一家垃圾回收公司,它構(gòu)建了一個(gè)全新的商業(yè)模式,讓居民、商家、政府等利益相關(guān)方和企業(yè)身處同一個(gè)利益鏈條,實(shí)現(xiàn)共贏。從2003年回收美國(guó)費(fèi)城的垃圾開始,“再生銀行”的業(yè)務(wù)迅速擴(kuò)張,促使美國(guó)21個(gè)州的城市垃圾回收率翻了一番,同時(shí)還把這項(xiàng)計(jì)劃推廣到了英國(guó);而在每個(gè)實(shí)施該計(jì)劃的城市,市民的參與率也從最初的個(gè)位數(shù)增長(zhǎng)到目前的超過(guò)90%。據(jù)其官方網(wǎng)站披露,垃圾回收的計(jì)劃每年為各地政府節(jié)約了數(shù)千萬(wàn)美元的垃圾填埋費(fèi)用,拯救了400多萬(wàn)棵樹木,并節(jié)約了數(shù)百萬(wàn)加侖的汽油。而“再生銀行”的環(huán)保性質(zhì),使投資其中的企業(yè)或機(jī)構(gòu)不僅能獲得可觀的經(jīng)濟(jì)收益,同時(shí)還能樹立正面的企業(yè)形象,這使它在融資上具有相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)。迄今,“再生銀行”除了獲得三輪總額超過(guò)7000萬(wàn)美元的注資以外,還吸引了可口可樂(lè)的加入。
“再生銀行”的模式并不復(fù)雜,首先向參與該項(xiàng)目的居民提供垃圾桶,其中一個(gè)專供類似樹枝等綠色垃圾,另外一個(gè)則用來(lái)投遞混合垃圾。最核心的部分在于,每個(gè)垃圾桶的底部都裝有電子標(biāo)簽RFID,而垃圾回收車的卡車尾部則裝有一個(gè)RFID檢測(cè)裝置,當(dāng)垃圾箱被清空時(shí),就能自動(dòng)獲取居民的ID信息。與此同時(shí),當(dāng)卡車將垃圾箱提起時(shí),吊桿上配備的“再生銀行標(biāo)尺”則會(huì)為回收的垃圾稱重,并記錄和存儲(chǔ)相關(guān)數(shù)據(jù),最后再帶回回收工廠分類整理。而每戶居民的垃圾重量則會(huì)由“再生銀行”的系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成積分,居民投遞的可回收垃圾越多,能獲得的積分也就越多。而這些“回收”來(lái)的積分如今可以在包括可口可樂(lè)、卡夫食品和家得寶(Home Depot)等在內(nèi)的400家合作商戶的超過(guò)2400家零售店使用。此外,回收手機(jī)等電子廢品、使用太陽(yáng)能或風(fēng)能等清潔能源以及選乘公共交通等環(huán)保行為也能獲得相應(yīng)的積分。
以費(fèi)城為例,在沒(méi)有與“再生銀行”合作以前,居民每年產(chǎn)生75萬(wàn)噸垃圾,政府處理這些垃圾的開支高達(dá)4000萬(wàn)美元?!霸偕y行”的創(chuàng)始人羅恩?高南(Ron Gonen)2003年說(shuō)服費(fèi)城市長(zhǎng)同意由“再生銀行”處理全市的垃圾,此后政府每年只需補(bǔ)助1200萬(wàn)美元。而且,“再生銀行”進(jìn)駐社區(qū)以后,政府對(duì)填埋場(chǎng)的支出也大大降低。以人口僅8萬(wàn)人的威爾明頓為例, “再生銀行”回收計(jì)劃實(shí)施后,送往填埋場(chǎng)的垃圾減少了40%,政府每年因此節(jié)約的80萬(wàn)美元與“再生銀行”五五分賬。另外,“再生銀行”還與回收公司合作,為他們提供原材料,由此獲得的收入同樣與政府平分。
分析人士指出,“再生銀行”巨大的垃圾回收量將為其增加新的收入來(lái)源。借助芯片記錄和賬戶資料,其可以掌握用戶的年齡、性別、收入和消費(fèi)水平等信息,進(jìn)而一窺整個(gè)區(qū)域商業(yè)的業(yè)態(tài),從而為向商戶打包銷售目標(biāo)客戶群的資料提供了可能。
英特飛“酷地毯”:
垃圾填埋場(chǎng)里的低碳產(chǎn)品
傳統(tǒng)的垃圾填埋場(chǎng)在釋放一些惱人異味的同時(shí),也會(huì)排放一些肉眼看不到的溫室氣體,如沼氣等。這些由垃圾發(fā)酵而產(chǎn)生的沼氣,如果不及時(shí)排除不僅容易發(fā)生燃燒,甚至引起爆炸,而且大氣層中甲烷所產(chǎn)生的溫室效應(yīng)是二氧化碳的20倍以上,因此對(duì)環(huán)境形成了二次污染。全球最大的方塊地毯制造商英特飛(InterfaceFlor)就從這些沼氣中找到了獨(dú)特的商機(jī)。
英特飛與政府達(dá)成合作協(xié)議,由政府出資收集沼氣,然后提供給英特飛,而英特飛則出資5萬(wàn)美元將兩個(gè)鍋爐改成了沼氣鍋爐,以沼氣取代天然氣。從政府的角度來(lái)看,填埋場(chǎng)的沼氣被及時(shí)抽掉,不僅排除了安全隱患,同時(shí)也延長(zhǎng)了填埋場(chǎng)的使用壽命,更大大改善了填埋場(chǎng)的周邊環(huán)境,使居民對(duì)當(dāng)?shù)卣闹С侄扔辛撕艽蟮奶嵘?/p>
另一方面,按照雙方的協(xié)議價(jià)格,每單位沼氣比天然氣便宜30%,有效降低了英特飛的生產(chǎn)成本。更重要的是,英特飛的營(yíng)銷部門將這種低碳的產(chǎn)品命名為“酷地毯”(Cool Carpet),一舉成名。從1996年至今,英特飛共減少了88%的溫室氣體排放及45%的能源消耗,對(duì)環(huán)境的總體負(fù)面影響降低了50%,并且核心產(chǎn)品的用水量也下降了80%,工廠的建筑垃圾減少了70%。但同期,其全球銷量卻上升了50%,稅前總收入增加了95%。美國(guó)西南航空在新展出的“碳平衡”飛機(jī)模型上就采用了可以100%回收利用的英特飛地毯。
嘉博文:打通廚余產(chǎn)業(yè)鏈
地溝油、泔水豬肉等黑色產(chǎn)業(yè)鏈屢禁不止的背后是國(guó)內(nèi)一線城市年產(chǎn)5000萬(wàn)噸的廚余市場(chǎng),即使在二線城市,每天也有數(shù)百萬(wàn)噸的生成量。如果僅以填埋、堆肥、焚燒等傳統(tǒng)方式處理廚余,不僅容易給環(huán)境造成二次污染,而且處理成本也較高。但如果完全無(wú)害化處理,則每噸垃圾的投入高達(dá)300元左右。在瑞士,一家名為Kompogas的公司通過(guò)發(fā)酵廚余而生成沼氣,生物發(fā)酵后剩余的垃圾殘?jiān)鼊t成為高質(zhì)量的堆肥,在超市出售,將看似無(wú)用的廚余轉(zhuǎn)變?yōu)樵偕a(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益的雙豐收。而來(lái)自北京的嘉博文則利用這些廚余,基于循環(huán)經(jīng)濟(jì)打造了資源循環(huán)系統(tǒng)(BGB),并打通了城鄉(xiāng)之間有機(jī)質(zhì)循環(huán)的產(chǎn)業(yè)鏈。
殘湯剩菜化為汽車燃?xì)?/p>
2012年9月7日,記者來(lái)到北京化工大學(xué)科技園,在園區(qū)內(nèi)一個(gè)豎立著兩個(gè)巨大罐子的門口,看到一個(gè)留著絡(luò)腮胡子的小伙子正在處理一大桶泔水。您別誤會(huì),他可不是煉地溝油的黑作坊主,更不是準(zhǔn)備用泔水喂豬的養(yǎng)殖者,而是北京化工大學(xué)的直博高材生,北京市高等學(xué)校環(huán)境污染控制與資源化工程研究中心朱保寧老師的得意門生王龍。那一大桶泔水,他們的術(shù)語(yǔ)叫餐廚垃圾,是他剛用電動(dòng)三輪車從北京化工大學(xué)食堂拉來(lái)的。
博士生怎么干這個(gè)?沒(méi)錯(cuò),很多人有此疑問(wèn)。這個(gè)博士生收泔水不假,但與那些黑作坊完全不同,他要用餐廚垃圾“變”出清潔燃?xì)?。到底是怎么“變”的呢?推開北京化工大學(xué)科技園區(qū)餐廚垃圾制造燃?xì)忭?xiàng)目示范基地的大門,且聽王龍娓娓道來(lái)。
“您可能看過(guò)網(wǎng)上的視頻‘原來(lái)屁是可以點(diǎn)燃的’,我們的反應(yīng)過(guò)程就跟屁的產(chǎn)生過(guò)程類似,屁之所以能夠點(diǎn)燃,因?yàn)樗褪鞘澄锵^(guò)程中產(chǎn)生的類似沼氣的多種氣體的混合,可以點(diǎn)燃的就是其中的甲烷,只是屁中甲烷的含量比較低?!币粋€(gè)貼切、有趣又通俗易懂的例子后,王龍開始一本正經(jīng)地介紹這個(gè)由北京化工大學(xué)朱老師指導(dǎo),他負(fù)責(zé)研究實(shí)踐的這個(gè)中試階段示范項(xiàng)目。
“這就是我們的設(shè)備,每天我要從食堂拉來(lái)大約130~150公斤的餐廚垃圾,這些垃圾就是產(chǎn)生燃?xì)獾脑稀!蓖觚堈f(shuō)。
他要做的第一步是簡(jiǎn)單地人工分選,去除微生物不可利用的無(wú)機(jī)物質(zhì),也就是泔水里面混雜的塑料瓶、筷子、陶瓷盤、鐵勺等, 然后將餐廚垃圾投入第一個(gè)設(shè)備——粉碎機(jī)進(jìn)行破碎,破碎后的物料進(jìn)入一個(gè)叫做調(diào)節(jié)池的嵌入地下的大圓筒充分?jǐn)嚢?,再用螺桿泵將其打入兩個(gè)巨大的酸相發(fā)酵罐。
指著兩個(gè)大罐子,王龍介紹:這套設(shè)備最開始只有一個(gè)發(fā)酵罐,但在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,因?yàn)椴蛷N垃圾比較復(fù)雜,生物菌的種類繁多,他們發(fā)現(xiàn)通通放進(jìn)一個(gè)罐子,發(fā)酵效果不理想,于是做了個(gè)特別有意義的改進(jìn),把單個(gè)發(fā)酵罐改成酸相發(fā)酵罐和甲烷相發(fā)酵罐兩個(gè),分別針對(duì)不同生物菌的生產(chǎn)環(huán)境,大大地提高了產(chǎn)氣量。
沼氣制出來(lái)了,但它并不是高品質(zhì)的能源。沼氣中可燃的有效成份甲烷只占50~65%之間,需要進(jìn)一步提純處理。通過(guò)他們自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的壓力水洗或化學(xué)吸收技術(shù),將甲烷的濃度提升值95%以上,并收集存儲(chǔ)于儲(chǔ)氣罐中。
朱老師介紹,這樣提純出來(lái)的高濃度的甲烷氣熱值極高,完全可以用于發(fā)電、戶用和車載燃?xì)猓呀?jīng)開始在城市居民小區(qū)中進(jìn)行這方面的示范。也許不久的將來(lái),我們就會(huì)坐上燃?xì)獬鲎廛嚕切饩褪莵?lái)自于食堂里面的殘湯剩菜。
制氣過(guò)程中產(chǎn)生的沼渣沼液,也沒(méi)有作為廢物扔掉,他們將其作為固體肥,用于溫室中植物的種植。收獲后的植物被人們食用,剩余的垃圾和根莖都可以粉碎后再次作為厭氧消化的原料產(chǎn)生沼氣,這就實(shí)現(xiàn)了一個(gè)小的生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)。
另外,沼氣提純同時(shí)得到的高純度的二氧化碳?xì)怏w,也沒(méi)有浪費(fèi),而是作為氣肥讓植物更好地生長(zhǎng)。其效果也是有論證的,項(xiàng)目組有同學(xué)分別在兩個(gè)溫室種西紅柿做對(duì)比試驗(yàn)來(lái)研究氣肥的作用。他們發(fā)現(xiàn),通二氧化碳的西紅柿無(wú)論從植物根莖的長(zhǎng)勢(shì),還是從結(jié)果率、果實(shí)數(shù)量和果實(shí)質(zhì)量都比不通的好。
如果……世界上就沒(méi)有垃圾了
有人說(shuō),博士生做點(diǎn)什么實(shí)驗(yàn)不好,為什么非跟惡臭的廚余垃圾較勁呢?聽到這樣的話,從本科就開始這方面學(xué)習(xí)的王龍,有一肚子話要說(shuō)。
餐廚垃圾是城市生活垃圾的主要組成部分。中國(guó)城市每年產(chǎn)生餐廚垃圾不低于6000萬(wàn)噸,其中,北京市每天產(chǎn)生約1200噸餐廚垃圾。
我們國(guó)家城市生活垃圾60%以上是填埋的,現(xiàn)在已經(jīng)是埋無(wú)可埋了,造成了很多社會(huì)問(wèn)題,尤其是害怕填埋場(chǎng)對(duì)周邊大氣水質(zhì)的影響,周邊居民對(duì)填埋場(chǎng)選址的意見非常大;還有20%~30%是焚燒,在焚燒垃圾過(guò)程中,由于廚余垃圾的含水量高,若沒(méi)有完全燃燒則可能排放出有毒氣體二英,嚴(yán)重致癌,威脅環(huán)境和人們的身體健康。
“最心疼的是,本身這些垃圾可以是能源,還要用能源去燒它,造成雙重浪費(fèi)。另一方面,填埋成本高昂,不僅占用越來(lái)越珍貴的土地資源,同時(shí)產(chǎn)生的滲瀝液也埋下了污染地下水的隱患?!蓖觚堈f(shuō),“所以廚余垃圾是實(shí)現(xiàn)生活垃圾減量化、資源化、無(wú)害化的重點(diǎn)內(nèi)容,同時(shí)也是難點(diǎn)所在,我們就是要看看能否找到好的辦法。”
當(dāng)年北京市高等學(xué)校環(huán)境污染控制與資源化工程研究中心主任李秀金教授從海外回國(guó)創(chuàng)業(yè),把厭氧消化技術(shù)應(yīng)用于秸稈和糞便制出沼氣供農(nóng)村利用,在全國(guó)的示范工程如火如荼地展開,取得了不錯(cuò)的成績(jī)。與此同時(shí),他發(fā)現(xiàn),還沒(méi)有把厭氧消化技術(shù)應(yīng)用在城市生活垃圾這塊,特別是最難以處理的廚余垃圾,就比較早地開始研究試驗(yàn)。從實(shí)驗(yàn)室的瓶瓶罐罐的小試階段,一步步擴(kuò)大規(guī)模。
“現(xiàn)在我很幸運(yùn),能夠做這部分的研究和中試階段的實(shí)驗(yàn),而且看到了技術(shù)基本成熟,達(dá)到可以推廣的程度。這個(gè)技術(shù)別說(shuō)推廣到全中國(guó),就是在北京推廣也是非常令人稱道的事情?!蓖觚堈f(shuō)。
碩士階段,王龍是按照老師的指導(dǎo)來(lái)做事,隨著對(duì)這個(gè)項(xiàng)目和行業(yè)越來(lái)越了解,他覺得這必然會(huì)是個(gè)有很大發(fā)展的行業(yè)。因?yàn)槿祟愐呀?jīng)走到資源如此緊張的程度,垃圾還去埋?還要用能源去燒?為什么不把垃圾轉(zhuǎn)化成可利用的資源?
“我們這個(gè)行業(yè)常說(shuō),垃圾是放錯(cuò)地方的資源,我們是把這部分垃圾從處理廠拿出來(lái)放到可利用的地方。垃圾不用埋了,就不用占用土地,不造成污染,不燒,不浪費(fèi)能源,還可以產(chǎn)生可利用的能源沼氣,這就是循環(huán)經(jīng)濟(jì)?!闭f(shuō)到這里,王龍?zhí)崞?,“昨天我去參加第七屆固體廢物管理與技術(shù)國(guó)際會(huì)議,三十幾個(gè)國(guó)家的專家參會(huì),如果你參加那個(gè)會(huì)議,就會(huì)發(fā)現(xiàn)把專家們的所有研究方向加起來(lái),這個(gè)世界上就沒(méi)有垃圾了。我越來(lái)越覺得垃圾就這樣丟掉非常可惜。”
“大學(xué)食堂一頓中飯的餐廚垃圾基本不用倒了”
那么,如果把這套工藝和設(shè)備推廣,達(dá)到工程規(guī)模的話,投入和產(chǎn)出的衡量,會(huì)是怎樣的呢?
目前,項(xiàng)目處于中試階段,每天消化約150公斤的餐廚垃圾,能產(chǎn)出15~20立方的沼氣,
如果工程規(guī)模的話,每天處理餐廚垃圾至少達(dá)到3噸,每噸可產(chǎn)生沼氣200立方米,其中生物燃?xì)?10立方米、二氧化碳90立方米,另有固體有機(jī)肥1.5噸,價(jià)值大概1500元。去掉運(yùn)送餐廚垃圾的人工、這套設(shè)備的水電、設(shè)備的維修折舊等費(fèi)用180元/天,每天的效益約1300元。
綜合核算下來(lái),目前使用餐廚垃圾產(chǎn)生燃?xì)獾膬r(jià)格,比天然氣高不少,但相比日漸枯竭和高價(jià)的石油資源,生物燃料作為車用燃?xì)庥泻艽蟮膬r(jià)格優(yōu)勢(shì)。
但如果不加以回收利用,以前面提到填埋等方式處理對(duì)環(huán)境的污染是無(wú)法估量的。此外,實(shí)際生活中,這些餐廚垃圾的去向也很令人擔(dān)憂,“其實(shí)學(xué)校還好一點(diǎn),直接交給市政環(huán)衛(wèi)處理。但社會(huì)上一些用餐場(chǎng)所的餐廚垃圾,多數(shù)是把餐廚垃圾賣給一些不法分子喂豬、煉地溝油,對(duì)居民的生活和身體都會(huì)造成巨大的危害?!蓖觚堈f(shuō)。
即使是現(xiàn)在做的規(guī)模,王龍也覺得非常有意義?!捌鋵?shí)都不用說(shuō)推廣,就每天300斤垃圾的處理貢獻(xiàn)都挺大的,如果高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái),我們化工大學(xué)食堂一頓中飯的餐廚垃圾基本不用倒了。如果兩條線都做起來(lái)就翻倍,基本可以處理全天的垃圾?!?/p>
花絮
有味道的項(xiàng)目組