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研討會
垃圾分類政策是推進精神文明與物質文明高品質可持續發展、人居環境持續改善的舉措。易腐垃圾作為生活垃圾分類的一部分,對環境影響最大(易腐產酸、孳生蚊蠅鼠患、排放有毒有害氣體),是垃圾分類治理的痛點和難點。
2023年7月,我參加了浙大和浙江環境學會組織的“城鎮易腐垃圾資源化利用技術研討會”,并發表了題為“廚余精細預處理定向制酸全量替代補充碳源技術與案例分享”演講。
感謝吳偉祥老師以及主辦單位(浙大、環境學會)的辛勤付出,為易腐垃圾治理發展提供了新的技術與案例分享,這為行業的發展提供了很多有益的探索與實踐。
這次研討會既有政策與學術層面的探討,也有技術應用方面的交流,同時還分享了一些工程實踐案例。
政策與標準的制定有利于行業規范化,而微觀的技術突破則有利于行業的發展。依托工程案例所支撐的技術和技術實踐為從源頭產生、中間治理到產物出路三方面的有機結合提供了寶貴的實踐經驗,更有利于我們全鏈條系統解決易腐垃圾問題。
目前解決易腐垃圾治理的技術與路線問題,主要有厭氧產沼氣、堆肥、養蟲子等。
厭氧產沼是目前最為主流的工藝路線,但需要通過技術創新提高各個工藝單元的效率和穩定性。
堆肥和養蟲子也有一定的應用場景,也占有一定比例的市場規模和項目實踐。
此外,我們公司還研發了一條新的工藝技術路線——厭氧制酸,采用新的工藝單元創新組合,整體提高易腐垃圾的治理效率,實現生產與產物出路的穩定性,過程與結果的低碳性,以及投資與運營的經濟性。
以下是我對本次研討的一些思考,供參考。
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厭氧的痛點
易腐垃圾(又稱濕垃圾或廚余垃圾)處理處置是生活垃圾分類后治理的痛點與難點。目前主流的工藝路線是采用厭氧產沼技術,轉化為沼氣并加以利用,再將預處理殘渣、沼液、沼渣、臭氣單獨處理。
雖然采用該路線可以達到環保與管理基本要求,但問題也是有目共睹的。采用厭氧制沼技術的運行案例中,很多都運營不理想。究其原因,主要有以下幾點:
這次研討會有關于有機質資源化的多種技術路線和技術改進,比如說堆肥、養蟲,比如提高厭氧產沼效率、降低水處理成本、提高除臭效率、實現碳減排等等。如果有可能把這些技術綜合在一個案例上,能減污降碳、經濟、穩定、可持續發展嗎?如果各個工藝單元都做得很好了,為何不受市場歡迎呢?這種現象值得深思。
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三點思考
第一思考點:厭氧產沼是不是唯一的主流工藝?
目前厭氧產沼技術路線的主要問題之一是商業模式的建立。目前厭氧產沼項目的收入來源主要有油脂收入和補貼收入。不同項目、不同地區的油脂有各自特點,存在較大差異,此外油脂收入還會有較大的市場波動風險。而關于補貼價格也尚未實現共識。這些因素影響著易腐垃圾厭氧路線商業模式和長效機制的實現。說明主工藝選擇和技術上還有較大的改進空間。
部分環保學者或者和從業工作者又提出了養蟲、制肥工藝等,以提高項目的資源化水平,并且也實施了一些案例。這些資源化實踐同樣受到整個生產鏈條和全年長效穩定貫通(尾端受市場、季節影響)的挑戰。通過強化易腐垃圾的部分資源化提高效益,改善經濟性的做法對于實現整體減污降碳、經濟、穩定、可持續發展的目的,會有一定的局限性。
厭氧產沼技術及其優化主要是針對有機質轉化為能源這一工藝單元,不能代表易腐垃圾處理的全部。有沒有可能在厭氧產沼技術路線的基礎上,實現多條技術路線并行,**為不同地區、不同特征項目、不同場景提供更多的路線選擇,更好的實現當地易腐垃圾的處理處置并達到低碳、經濟、高效、可持續的目的。
第二思考點:跨界協同與以廢治污的厭氧制酸技術是否能成為主流工藝之一?
厭氧制酸技術是利用餐廚垃圾、廚余垃圾、果蔬垃圾等易腐垃圾作為原料,精分雜質后制成均質漿液,在厭氧環境下通過微生物水解、有機氮轉化為無機氮、有機磷轉化為無機磷、酸化產生小分子有機酸,再用物理方法去除有機酸中的懸浮物、油等雜質,制成有機酸復合液的一種創新技術,具有工藝流程短、投資省、占地小、運營成本低,產品固碳減少碳排放,全程不加熱能耗低,不加藥減少二次污染,資源化率高等優點,實現了易腐垃圾治理的“減量化、無害化、資源化、穩定化”。
減少預處理有機固渣產生量。采用厭氧制酸工藝的一大特點,是實現有機質的“液化”,不需要通過預處理將部分有機質分離進入焚燒或養蟲環節,實現了工藝路線的簡化。同時,也實現了垃圾分類實現有機質單獨利用轉化的初衷。
產出物為碳源實現資源化利用。在城市污水處理過程中,由于脫氮需要在反硝化過程中重新投加碳源,增加污水處理的成本,而易腐垃圾厭氧處理不僅可以產沼氣,也可以通過精準控制實現酸化后制備碳源,用于污水處理碳源的補充,避免了甲醇、乙酸鈉等傳統碳源的投加。這些傳統碳源的生產,相當部分也是消耗著傳統化石原料。從這個意義上講,采用易腐垃圾制酸替代傳統碳源,從經濟角度和節能降碳角度,均有著重要的意義。
易腐垃圾的產生量與生活污水的產生量均是以人口基數為基準測算的,二者的比值接近一個常數(約為1:1000),實際情況也差不多,以深圳為例,日產生易腐垃圾7000噸,日處理生活污水規模700萬噸,其比值為1:1000,理論上可以全量協同替代。如果水處理廠不缺碳源而易腐垃圾制備的有機酸可作為營養源投加進去可以維持污水處理系統的抗沖擊性。
易腐垃圾厭氧制酸作為碳源實現利用,即實現了工藝的縮短與優化,產出物又有著廣泛用途,是一條十分具有應用前景的路線之一。
當然,實現這一路線的閉環,這還需要多部門的協同努力。
第三思考點:如何把易腐垃圾治理路線與治理質量系統統籌做好頂層設計?
易腐垃圾治理有五大問題包括水、有機質、雜質、臭氣、油脂,不能把解決其中一個或幾個問題就囊括解決了易腐垃圾問題,需要全面解決這五大問題,需要創新組合五大問題并且低碳、經濟可持續,獨立解決五大問題比組合解決的碳排放與能耗大。
如何實現協同與調動各個治理單位的積極性呢?以垃圾焚燒為例,焚燒廠的焚燒量隨著垃圾分類的深入會減少(源頭減量、可回收物增加、易腐垃圾分出),這樣會對焚燒項目的運營造成影響。為保障焚燒廠的利益,需要通過增加新的焚燒種類如填埋場垃圾、農業廢棄物等來協同。
污水廠商品碳源投加增加碳排放與運營成本,而采用易腐垃圾制備所得碳源減少了污水處理成本,同時也降低了易腐垃圾項目的投資成本,縮短了流程,提高了易腐垃圾治理的穩定性與經濟性,這是一個多方共贏的協同。
垃圾處理處置(包括垃圾分類)和污水處理一般分屬于城管部門和水務等公共事業管理部門,各地會有一定差異,但二者均歸屬住建部門??梢詮捻攲釉O計方面入手,把固廢治理與污水治理統籌來考慮,先獨立分析固廢治理與污水處理的特點與痛點,再統籌固廢處理與污水處理的可結合點,按照“以廢治污”、“減污降碳”、“降本增效”、“無廢城市”的目標,重新梳理固廢治理的工藝路線。
從頂層設計入手,做好統籌規劃,更有利于垃圾分類、易腐垃圾處理處置工作的科學、高效推進。
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小 結
垃圾分類目的是節約原生資源、減少碳排放,從而達到提高人居環境品質。垃圾分類與時俱進,分類的推進產生的易腐垃圾問題,也需要不斷創新、不斷探索,與時俱進,解決面臨的新問題。
易腐垃圾處理處置的技術研究與進步是特別重要的舉措,與此同時,治理架構與治理體系建設也非常重要。方向與方法對了會有事半功倍的效果。
謹以以上幾點思考與大家分享,希望能起到拋磚引玉的效果。
(作者系深圳市盤龍環境技術有限公司總工程師)