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闫中:有机垃圾分散处理技术的探索与实践

分类:固废观察 > 固废处理    发布时间:2018年12月21日 11:56    作者:李艳茹    文章来源:中国固废网

在清华大学环境学院闫中博士看来,我国有机垃圾处理刚开始起步,且多集中在直辖市和省级城市,未来势必将进一步向下进入小城市、县、村。对于这些地方来说,是否存在更适合、更低耗的处理方式?12月14日,闫中在“2018(第十二届)固废战略论坛”中,分享了他对上述问题的思考。

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闫中

以下根据嘉宾发言内容整理。

近年来,餐厨垃圾市场迎来快速发展,走出了从0到1的一步,涌现出了各种各样的技术路线。其中,约有95%以上的项目采用厌氧消化技术。在这个情况下,闫中认为,餐厨垃圾行业的特征可总结为三点。

当前餐厨垃圾处理的三个特征

第一点,从农田种植开始一直到餐厅饭店整个过程中,其实每个环节都在产生不同的有机垃圾,餐厨垃圾是其中的一部分。在众多有机垃圾中,餐厨垃圾特征明显。它含有2-5%的油脂,沼气的产率相对比较稳定,每吨可产生80-120立方米的沼气,杂质含量比较低。 

第二点,餐厨垃圾治理工作中,行政区划分比较明显。从省到村,分了若干行政区划,人口数量差异非常大。目前,餐厨治理工作主要集中在直辖市和省级市。目前可以统计到的174个餐厨垃圾处理的项目,平均处理规模是182吨,基本解决了目前我国产生的57%左右的餐厨垃圾。这样算来,剩下475个城市的平均处理规模将锐减到63吨,如果继续再往下走,平均处理规模不会高于50吨,越到乡镇农村规模越来越小。虽然当前产业一直贯彻村收集、镇转运、县处理的技术路线,但也要考虑到,面对新一轮的垃圾处理革命,这套模式是不是仍然适用。闫中举例:“我们关注到一个项目,一个有着一百万农村人口的地级市,在有了基础设施之后,仍然要投入三个亿的费用进行改造,以后每年在运营过程中还会投入一个亿,这一个亿中有接近四千万花在转运上。实际处理量是500吨/日,折合下来,转运成本218元一吨,这个数字是比较惊人的。”

 第三点,一些地区的地形特殊,会导致在收运过程中有很大的问题。如浙江舟山、淳安等地有很多岛屿,福建省、贵州省、广西自治区等地都是八山一水一分田,在这些地方,沿用原有的模式走不通。

工程化还是小型化?

闫中介绍,针对这三个特征,清华大学自2008年以来,承担了一些相关科研项目中,并在实践中摸索了一些解决方案。

对于第一个问题,闫中提出疑问,是不是仍然要用厌氧消化的技术路线?考虑到厌氧消化技术在操作控制中的复杂性,相关实践中,研究人员选择了停留时间更短的好氧技术,并以减量化、无害化、资源化的顺序为导向。

针对第二个问题,闫中认为,当项目规模从一百吨转化到二十吨、甚至进一步缩减到两吨的时候,必然经历从工程化到设备化、甚至小型化的过程。对于前两者,市场上有很多研究,如工程化堆肥、设备化堆肥,但对于小型化堆肥,可能供参考资料就很少。

小型化堆肥是什么?按照国外的文献和报道,可以看出,是一种机械强化的快速堆肥。在投入垃圾过程中,必须将辅料同时添加,在反应器不断搅拌,实现正常发酵。而在堆肥过程里,很大一部分成本是辅料,对此,清华研究团队致力于实现减少在辅料的投加、甚至完全不加辅料,确保过程正常进行。闫中介绍,该过程历经很长时间,逐个攻克了一系列技术难题,解决了破碎、脱水、脱盐等问题,最后将各个环节集中到一套装置里,实现各种垃圾的处理。

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清华研究团队开发的多舱室结构发酵设备,从社区友好、操作便捷的角度出发,做了一系列的工业化设计。注重使用维护方便性以及操作人员的使用习惯,优化设备结构与外观,在功能性的基础上大幅提升了设备的使用感受。设备还获得德国的红点奖。在2012年、2013年,北京市分两批在高校和党政机关推广这种机垃圾分类模式及餐厨垃圾就地处理。

“当我们把小型设备化这项工作做完之后,自然而然会想到,它还能解决什么问题?很明显,在解决单位、学校、部队的问题后,这个规模正好也是适合农村有机垃圾的。”闫中介绍,在确立这个思路后,问题随即而来:农村有机垃圾和餐厨垃圾不同,它基本不含油,适用的处理方式也大相径庭。为此,研究团队在微生物改良方面做了大量的工作,并通过各种各样的努力,将使用成本降低为零。据此,能够解决了农村有机垃圾分散、量小等问题。

研究团队在江阴区域做了试点。针对3个主城区、14个乡镇,研究团队没有选择建设一个集中的餐厨垃圾处理设施,而是将共150吨的处理能力分散到14个乡镇,分别规划它的处理规模。项目从2016年10月份开始运行,至今已有两年多,共处理了12300吨的有机垃圾,产物有675.9吨。

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闫中计算,通过这种处理方式,和原有集中规划相比,垃圾收运距离降低了93%,原来须运输40多公里的情况,现在只需要2-3公里即可解决问题。相对于集中设施,分散处理的能耗更低。但是整个生命周期来评价,分散式是集中式的三分之一左右。

在该技术试点之外,闫中认为,有机垃圾处理还有更多的可讨论问题:“在这个基础上,是不是还有技术可以适应更小的处理需求?如果把设备进一步缩小,装到饭店后厨里面是否可行?”这些都是未来需要解答的问题。闫中判断,分散式处理不会取代集中处理模式,但会配合集中处理,一点点解决掉我国的有机垃圾问题。

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