乌审旗公共事业管理局 樊东
摘要:本文介绍了餐厨垃圾的成分、特点,从技术处理的角度阐述了国内外餐厨垃圾的处理现状,探讨了餐厨垃圾的资源化技术及其现状和发展趋势。分析了嘎鲁图镇当前餐厨垃圾处理情况和今后处理思路。
关键词:餐厨垃圾;资源化技术;垃圾处理
一、餐厨垃圾的定义、特征及单独处理的必要性
(一)餐厨垃圾的定义
餐厨垃圾俗称泔水,是指家庭、学校、机关公共食堂以及餐饮行业的食物废料和食物残余,是城市生活垃圾的主要组成部分,在城市垃圾中所占比例为:北京 37%,天津 54%,上海 59%,沈阳 62%,深圳 57%,广州 57%,济南 41%。餐厨垃圾主要包括米和面粉类食物残余、蔬菜、植物油、动物油、肉骨、鱼刺等,物理状成固液混合态,且相当粘稠;化学成分复杂,主要包括水、无机盐、有机酸及各种大分子有机化合物(蛋白质、淀粉、纤维素、杂多糖、脂肪)等。
(二)餐厨垃圾特征
(1)粗蛋白和粗纤维等有机物含量较高,开发利用价值较大,但易腐并产生恶臭;(2)含水率高,不便收集运输,热值低,处理不当容易产生渗沥液等二次污染物;(3)油类和盐类(NaCl)物质含量较其它生活垃圾高,对资源化产品品质影响较大。
(三)餐厨垃圾单独处理的必要性
过去,餐厨垃圾主要作为城市近郊养猪的饲料,由于其来源比较复杂,且富含有机质,为各种病源微生物及各种携带病源微生物的蝇虫提供良好的生长繁殖环境,可能引起疾病的传播,现已经被明令禁止。而在日常生活中,居民通常将餐厨垃圾混入生活垃圾中,通过塑料袋送到垃圾收集点,使城市生活垃圾的成分和特性发生了变化。
餐厨垃圾在存放、收集、转运及垃圾填埋过程中,由于其含水率和有机物含量较高,极易在较短时间内腐烂发臭和滋生蚊蝇等,极大地污染了周围环境。另外,城市垃圾的处置方法通常有焚烧和填埋,如果将城市生活垃圾进行焚烧,由于餐厨垃圾的水分含量常常高达90%左右,发热量为2100~3100 KJ/Kg,和其它垃圾一起进行焚烧,不但不能满足垃圾焚烧发电的发热量要求(5000 KJ/Kg以上),反而会致使焚烧炉燃烧不充分而产生二恶英;如果将生活垃圾进行填埋,同样会因为混入的餐厨垃圾水分含量高而不宜处理。而且焚烧、填埋都会导致大量有机物的浪费,因此餐厨垃圾有必要进行单独处理。
二、嘎鲁图镇餐厨垃圾收运处理基本情况
(一)餐厨垃圾产量统计评估
乌审旗嘎鲁图镇区共有餐饮企业516家,其中大型餐饮企业8家,中型餐饮企业53家,小型餐饮企业455家,单位食堂27家,工地食堂11家。平均日产餐厨垃圾7吨,年产餐厨垃圾2555吨。
(二)餐厨垃圾收运情况
嘎鲁图镇餐厨垃圾收运分为四部分:第一部分是37家大中型饭馆、酒店、学校食堂产生的餐厨垃圾。由餐厨垃圾压缩车上门收运,每天平均收运量为5吨,主要成分为米和面粉类食物残余、蔬菜、植物油、动物油、肉骨。第二部分由污水收集车沿街到小型餐饮商铺及住户收运,每天平均收运量为11吨(其中餐厨垃圾成分为2吨左右,其余为泔水、生活用水)。第三部分是居民区产生的餐厨垃圾。泔水倒入污水收集窖,厨余垃圾一般与生活垃圾混装入桶,分别由污水收集车和垃圾压缩车收运。第四部分是由个别养殖企业收运,用于畜禽养殖。
(三)餐厨垃圾处理情况及环境影响
目前嘎鲁图镇餐厨垃圾收集后分别运送到污水处理厂和垃圾处理厂处理,居民区污水窖抽吸的污水全部送到污水处理厂净化排放。街面收集的除少量泔水倒入粪便处理系统通过厌氧发酵处理产生沼气外,大部分倒入垃圾填埋厂填埋。
餐厨垃圾水多、油多、盐多,组分复杂。由于餐厨垃圾这些特点,使得填埋厂生活垃圾易引起腐败变质,滋生有害微生物及蚊蝇,散发恶臭气体,污染水体和大气,进而严重影响环境质量,损害人民健康。餐厨垃圾和其它生活垃圾混合后产生的‘混合垃圾’是城市生活垃圾减量化、无害化、资源化循环再利用的极大障碍。
三、国内外餐厨垃圾处理现状
(一)国外餐厨垃圾处理现状
由于一般家庭厨房的面积有限,每种垃圾单独回收,会影响厨内的日常操作,所以就地减量化处理是餐厨垃圾处理的基本立足点,于是一些小型餐厨垃圾处理机应运而生。国外的餐厨垃圾处理装置大致分物理处理型和生化处理型。
1、物理处理型
破碎直排处理是欧美国家处理少量分散餐厨废物的主要方法,是在餐厨废物发生点对其直接进行破碎、粉碎处理,然后采用水力冲刷,将其排入城市市政下水管网,与城市污水合并进入城市污水处理厂进行集中处理。
破碎法对于处理少量分散产生的餐厨废物如家庭泔脚,具有价格便宜、技术简便等优点,能降低城市垃圾的含水率,减少收集量,利于提高城市垃圾的发热量。但不足的方面有:(1)用水量较大,增大城市污水的产生量和处理量;(2)泔脚废物在污水管网中易沉积、发臭,增加病菌、蚊蝇的滋生和疾病的传播;(3)废物中有机组分不能得到资源利用,同时增加了城市污水处理厂的处理负荷;(4)不利于大规模的泔脚废物处理处置。
2、生化处理型
高温好氧堆肥是处理餐厨垃圾的有效方法之一。堆肥是在人工控制的条件下,使有机固体废物进行生物稳定作用的过程。由于饮食结构的不同,不同国家餐厨废物的物料特性以及产生量有较大差异。欧美国家多采用与其他有机废物或市政污泥混合堆肥的方式。美国、爱尔兰等将包括餐厨废物在内的有机废物统一收集,在有机废物处置厂根据废物不同的特性,进行分类堆肥或其他的资源利用。韩国将堆肥技术作为餐厨废物就地处置的主要技术途径之一,较多学者对餐厨废物堆肥进行了大量的研究,堆肥日益成为韩国餐厨废物处置的主要途径。
厌氧发酵技术日益成为有机固体废物处理处置和研发领域的聚焦。从餐厨废物的特性出发,厌氧发酵具有明显的优势。国外许多学者就餐厨垃圾厌氧发酵处置进行了大量的工艺技术研究,但总体处理技术还不完善,还有许多技术问题需要进一步的系统研究。
近几年,国外蓬勃兴起了一种有机垃圾处理方式——生化处理型餐厨垃圾处理机。根据出料时间和出料量分为“消灭型”和“资源型”。消灭型重在垃圾的减量,适合于居住小区的有机垃圾就地消纳,消除臭味,避免蚊蝇的滋生,减少收集运输过程中的环境污染问题,如日本三洋公司推出的餐厨垃圾处理机;资源型处理机则是兼顾了餐厨垃圾的减量化和资源化,是一种添加了高效菌种并控制堆肥条件的动态快速有机垃圾堆肥器。
(二)国内餐厨垃圾资源化处理技术
目前,国内餐厨垃圾大规模处理的工程实例较少,对餐厨垃圾已采用集中处理的有北京、上海、宁波、西宁等城市,主要采用的工艺是厌氧消化工艺、物理生物处理技术、微生物资源循环处理技术等。
1、厌氧消化处理技术
以北京董村生活垃圾综合处理厂项目为例,其处理收集的泔水、有机垃圾以及有机液态垃圾,处理量为每天200 t泔水,或者每天泔水100 t和有机垃圾(有机液态垃圾)100 t。根据所处理的垃圾性质,泔水及有机垃圾(液态有机垃圾)含有大量的水分,主要是固液混合的形式,采用Biomax湿式厌氧消化工艺。餐厨垃圾厌氧消化主体工艺流程见图1。
本工艺进料系统分别针对可能处理的不同垃圾种类进行设计。考虑到生物反应器的处理能力,本系统共设有三个进料口,分别为泔水、有机垃圾以及液态有机垃圾。湿式发酵反应器是完全混合式圆柱型反应器,采用拱顶,底部是倾斜式。由于本方案所选用的厌氧细菌的温度范围为33℃~39℃,故称为中温反应器。储罐的容积设计为2000 m3 ,气体储罐的设计是为了调节生物气体系统的波动性,储罐设有高压保护系统,同时还设有冷凝水的收集系统。从消化罐排出的消化浆液由两个离心脱水机进行脱水,其中包括絮凝剂投加设备和计量设备。消化浆液脱水后得到固态产物、脱水残渣和液态产物。残渣经脱水后每天大约产生42.5 t,稳定后的产物可作为营养土出售或者进行深加工后作为肥料出售。
此工艺优点是具有较高的有机负荷承担能力,能回收生物质能,能较好地实现餐厨垃圾处理的“无害化、减量化及资源化”的要求;缺点是工程投资大,占地较大,设备安装调试相对困难,工艺较复杂,产生的沼液、沼渣量较大,处理难度大,运营成本高。
2、微生物资源循环处理技术
以北京高安屯餐厨垃圾处理厂项目为例,其位于朝阳区金盏乡,是全国最大的餐厨垃圾专业处理厂,主要处理北京市东北部城区餐厨垃圾,采用微生物处理技术。工艺流程见图2。
本工艺中预处理的主要功能是对餐厨垃圾的来料进行计盘、受料、分选和输送。餐厨垃圾在运至处理厂后,首先经电子汽车衡称重,然后卸入预处理间的卸料槽中,经板式破袋给料机破袋后,将餐厨垃圾输送到机械格栅进行分选,格栅上物料如陶瓷、竹木、塑料制品等大于50 mm的物料,将被集中收集后送填埋场填埋处置,格栅下物料将进入湿料缓冲仓,进入生化处理段。进入生化处理机中的餐厨垃圾和水分在配以一定比例的高温复合微生物原菌后,在生化处理机里一般要经过10个小时的发酵及干燥。经灭菌和稳定熟化后的物料,通过生化处理机出料口排出,通过输送装置运至后处理系统。熟化物料经带式输送机和斗式提升机进入半成品仓,经初步筛选去除木块、塑料等物质后,通过磁选截留筛下物内的铁质金属后进入成品仓。筛上物则无利用价值,直接送去填埋。该工艺的优点主要是处理时间短,无需繁杂分拣,资源利用率高,无二次污染,自动化程度高;微生物产品可解决农业面源污染问题;产品有市场,销路较好,产品质量较高,产品附加值较高;很好地实现了餐厨垃圾处理的“无害化、减量化、资源化”。其缺点是工程投资较高,能耗偏大,设备单台处理能力偏小,后端农业生产资料应用产业链较长。
3、物理生物处理技术
以宁波餐厨废弃物无害化处置和资源化利用项目为例。宁波市餐厨垃圾处理厂位于宁波市古林镇,处理设计规模为200 t/d。工艺流程图见图3。
此工艺中预处理系统包括进料设备、机械分拣等设备。收运车将餐厨垃圾卸到进料口,然后通过高速的机械初分拣将大块的塑料、玻璃瓶等杂物分离出来。然后再通过二级机械分拣,使杂物的去除率达到70%~90%以上,基本可以实现无人工分拣。经过分拣后的可用物料通过输送设备送入蒸煮压榨系统设备中,物料在90℃左右的温度下蒸煮20~30分钟,使分子内的大部分结合水变成游离水。然后物料进行压榨,实现固液分离, 使含水率大大降低,固相物料含水率在60%左右,进入生物发酵系统,滤出的水进入三相分离系统。通过蛋白絮凝后油脂基本处于游离状态,采用高效离心设备将油脂分离出来,分离出的油脂输送混合脂肪酸制备系统,同时也将絮凝后的固态物质分离出来,进入到压榨系统,作为复合生物蛋白产品的加工原料,使餐厨废弃物得到充分处置和利用。通过添加将餐厨废弃物转化为蛋白质的固态发酵菌种,然后调控辅料的添加以及各辅料之间的添加比例,在发酵设备内发酵20小时,以获得营养成分含量稳定、蛋白质含量高、氨基酸平衡的优质微生物蛋白饲料。三相分离出的油脂经皂化盐析、酸解、水洗、干燥、蒸馏等工序,经处置后的餐厨垃圾中的油脂转化为不可逆转的工业用油,从源头上杜绝了“地沟油”返回餐桌。
该工艺优点是资源化综合利用程度高,整个工艺达到了标准排放。技术成熟、效率高,有较长时间的运营经验,工程投资适中,经济效益及环境效益较好,很好地实现了餐厨垃圾处理的“无害化、资源化和减量化”的处理要求,适合餐厨垃圾的集中化、规模化处理。其缺点是机械化、工业化程度较高,工艺连续性较强,对单机设备的性能要求比较高,对操作人员的操作水平要求比较严格。
4、小规模处理技术
4.1中源“第二代”餐厨垃圾就地处理设备
是依托于国家重点“863”项目,由北京中源创能工程技术有限公司与清华大学共同开发的专利设备。 “第二代”餐厨垃圾就地处理设备的开发,改变了目前国内就地处理设备均来自于国外的现状,目前已在北京各区县得到了广泛应用,并获得了客户的一致认可。
● 设备的特点:
集成度高。设备主体同时集成高效脱水破碎装置等多种功能,无需单独进行脱水、破碎等处理 。
能耗降低。采用三级脱水+生物发酵的方式降低系统能耗,通过三级脱水,残余固体较初始餐厨、厨余垃圾减量约50%,达到同样处理效果,整体能耗可降低60%以上。
运行成本降低。设备运行期间无需添加任何辅料,大幅降低运行成本;
连续运行。首次实现餐厨处理设施连续运行,处理效果不受进料频率影响;
结构紧凑。人体工学设计,将不同规格(日处理规模≤500kg)设备的高度均压缩至1米左右,而对于处理规模较大(日处理规模≥500kg)的设备,通过变更进料口位置,仍能确保管理人员的低劳动强度,一个人能够轻松轻松完成全部操作!
同时,中源的所有设备宽度同样小于1米,这也是为了适应不同餐饮单位的场地情况,而对于有特殊需求的餐饮单位,中源可以根据您的需求设计产品。
●工作原理:
首先将产生的餐厨垃圾或厨余垃圾中的塑料、铁、玻璃及木头等杂物进行分拣,剩余有机垃圾进入多级脱水模块,液体进入油水分离系统,固体进入后续发酵系统。经脱水处理后的垃圾脱水率达50%以上,减容率约40%。同时,大部分以溶解形态存于餐厨垃圾中的盐分、油脂进入水相。 经脱水产生的液体进入油水分离系统,分离出的油脂进行统一运收管理。污水可进入餐饮单位现有隔油池或污水处理系统,或选配多效蒸发处理模块进行处理;脱水产生的固体物质,富含有机质的混合物料在微生物的作用下,降解为小分子的、容易被作物吸收利用的肥料,发酵时间约为12-24小时。发酵段产生的废气经排气孔进入微生物除臭系统排出,发酵完成后产物自动排出或直接入袋包装,可以作为有机肥料回归农田,或经过进一步深加工制有机复合肥,从而实现其资源化利用。
●设备型号与配置
4.2北京绿色能量环境工程有限公司有机垃圾生化处理机
绿色能量有机垃圾生化处理机是为有机垃圾生化处理菌(好氧)提供适宜的温度、湿度、氧气量等活性降解条件进而快速降解有机垃圾的机器设备。该设备按日处理量分为:100KG、200KG、300KG、500KG、1T、2T等型号,所有型号设备均通过了国家有关部门的检测。
● 设备的特点:
工业化设计,采用标准件、模块化、单元组合生产,量产快,运输和移动方便,安装、拆卸、维修方便,占地少。 单能源运行(380V电力),安全可靠。 触摸屏显示,PLC控制,可远程调控,具故障诊断功能,操作简单。
实现自动计量称重,实现现场数据和监控图像实时远传和调用,可实现数据联网。
节能设计,线性控制、热能回收利用和抗结露。
搅拌防卡设计。加热方式寿命长、易维护。电机使用国际著名品牌,运行可靠、噪音低。可适应室、内外运行环境。噪声排放完全达标。气体排放完全达标。客服强度较低,运行节约,菌剂、菌床的补充周期不低于2个月。
案例: 中共中央党校处理站
中共中央党校是培训党的中、高级领导干部和马克思主义理论干部的最高学府,是党中央直属的重要部门,是高素质治党、治国、治军领导干部的教育中心。
为了应对由混合垃圾填埋造成的“垃圾围城”污染地下水、污染空气以及日趋严峻的“地沟油”、“泔水猪”问题,中共中央党校高屋建瓴,于2011年率先引进了北京绿色能量环境工程有限公司的餐厨垃圾就地处理设备,先后由该公司在校内建设了两个餐厨垃圾处理站。自投入运行以来,应用效果较好。一方面从源头真正实现了校园内部餐厨垃圾的减量化,无害化和资源化处理,另一方面,基于中共中央党校的特殊地位,在全国范围内,为推行厉行节约和餐厨垃圾就地处理起到了率先垂范的重要作用。
• 4.3北京阳光盛景生态科技有限公司
●工艺说明
由人工或机械上料,物料添加完毕后,由事先设置好的运行参数,设备可连续24小时自动运行。经过24小时连续不断的处理后,96%的餐厨垃圾代谢成水蒸汽、生物热能达标排放,4%的残余物排出。根据餐厨垃圾中含有丰富的有机质和蛋白养分等特点,投入孢子态的DM激活剂并创造良好的工作条件,再利用激活的微生物将餐厨垃圾进行快速发酵和分解。为了利于高速发酵,设备在运转过程中采用自动辅助加热调温、搅拌及经过预热的空气供给,湿度调整到60%通过发酵分解作用,在短短的12—24小时之内将其处理成为有益无害物料。使餐厨垃圾体积大大减少到10—20%,水分降到15%以下,成品为发酵芳香气味、金黄色物体。整个工作状态保持在其发酵活动最佳状态的密封容器中,没有视觉和嗅觉的污染,而且在处理过程中不产生废渣、废液、废气等二次污染。
●生成物品质 经过DM餐厨垃圾处理机高效快速生化处理后的生成物可用作生产高质量生物蛋白饲料。
●本机特点 ①集多功能于一体,工艺科学、合理、节能、环保。不需要事先粉碎,过滤液体;
② 在整个处理过程中不产生废水、废渣、废气;
③升温迅速,发酵时间短;
④由于采用了3项新专利技术,以达到降低能耗,实现绿色环保的目的;
⑤PLC控制系统,更加可靠、安全。
⑥不会产生异味。
四、嘎鲁图镇餐厨垃圾收运处理的路径建议
(一)政府引导,政策先行
近年来,国家及各地方出台了一系列政策文件,积极支持餐厨垃圾无害化处理,加强污染防治。一方面积极制定《餐厨垃圾处理技术规范》,另一方面也在全国征集餐厨垃圾处理试点项目。2010年5月,国家初选了33个城市在做餐厨垃圾试点,探索我国餐厨废弃物处理问题的有效解决途径。组织开展城市餐厨垃圾资源化利用试点,统筹餐厨垃圾等无害化处理和资源化利用。目前,已有北京、上海、广州、杭州、深圳、重庆、乌鲁木齐、宁波、苏州等三十多个城市颁布了餐厨垃圾的相关管理办法。我区呼市在2011年5月颁布,7月1日实施餐厨垃圾无害化处置管理办法。
我市在2012年被自治区列为餐厨废弃物资源化利用和无害化处理试点城市。东胜区2010年根据国务院国办发〈2010〉第36号《关于加强地沟油整治和餐厨废弃物管理的意见》,制定《东胜区餐厨垃圾管理条例》和《鄂尔多斯市东胜区创建国家卫生城市指挥部第一号通告》、《东胜城市市容和环境卫生管理条例》等规定,对东胜的餐厨垃圾进行统一回收,并于2010年7月23日起开始执行。要求东胜地区各大酒店及餐饮公司,除居民日常生活以外的所有食品加工、饮食服务单位、学校供餐等活动中所产生的餐厨垃圾、废弃食用油脂和地沟油,全部由传祥餐厨垃圾处理分公司实行统一收集运输和处置。采取定点、定时上门服务的方式进行,并保证餐厨垃圾日产日清。
东胜城区内所有产生餐厨垃圾和地沟油的单位,按时如实向东胜区环境卫生行政主管部门和食品安全部门申报产生的餐厨垃圾和地沟油种类数量等情况,并与该公司签定了餐厨垃圾与地沟油收储拉运处置合同。之后,该公司的7辆收集餐厨垃圾车,每天定时统一上街到各大酒店、食品加工、饮食服务单位、学校供餐等活动中心进行收集餐厨垃圾、废弃食用油脂和地沟油。
该规定的出台,实现了餐厨垃圾的统一收集、运输和处理,由具备资质条件的服务企业采取定时、定点的方式进行收集,同时,与餐厨垃圾产生单位签订收运合同,禁止任何未经许可的单位和个人违法从事餐厨垃圾的收运、处置工作,防止废弃食用油流入食用油市场,禁止使用餐厨垃圾直接饲养牲畜,严格控制了各类垃圾食品的产生根源。
根据各地经验,我旗应尽快出台《餐厨垃圾管理条例》,明确环境卫生行政主管部门和食品安全部门监督管理职责,明确收运管理单位和无害化处理企业职责,并对各餐饮单位、食堂进行规范管理,在审批发放餐饮经营许可证时,将餐厨垃圾处理做为前置条件。对现有餐饮经营单位进补贴,购置小型处理设备,并与经销企业共同培训操作人员,实现各大中型餐饮企业就地处理餐厨垃圾。
(二)做好源头减量工作
餐厨垃圾一旦产生,怎么处理都是浪费。这方面应加大宣传力度,“少点”、“吃好”、“打包”,在全社会形成一个节约光荣,浪费可耻的氛围。
(三)做好源头分类工作
除加大宣传力度外,垃圾分类应从学校、大酒店入手,学校、大酒店具有人员集中,管理到位,服从命令,餐厨垃圾量大的特点,率先从学校、大酒店入手不仅易见成效,还可培训出一批具有垃圾分类意识的人群,这些人回到居住小区都是义务的实践者和宣传员。
(四)建立明确的餐厨垃圾投放付费制度是关键
目前,在我国的绝大部分城市餐厨垃圾投放没有明确的收费标准,造成垃圾排放者认为,餐厨垃圾投放没有成本是天经地义的,并由此产生了一系列的问题:对浪费没有约束,守规矩的单位产生的餐厨垃圾被无成本的集中收运,不守规矩的单位产生的餐厨垃圾被私自卖给贩运者,用于饲喂“泔水猪”或提炼“地沟油”。
(五)集中处理和分散就地相结合是解决城市餐厨垃圾处理的良药。
1、大量餐厨垃圾的收运工作存在困难,交通压力大,运输费用高;2、在餐厨垃圾收运转移过程中的二次混合使此前的分类工作前功尽弃;3、餐厨垃圾不能及时得到有效处置,除了污染环境外,还可能产生“地沟油”、“泔水猪”等食品安全等问题,这些问题的处置增大了城市的管理成本。4、嘎鲁图镇每天产生的餐厨垃圾量有限,不宜投资过多建立大型处理厂,应以各酒店、学校食堂就地处理为主与垃圾处理厂收运处理相结合。
(六)监管必须到位。
警察不上路,上路讲情面,杜绝酒后开车绝不会像今天这样有成效。建立健全完善的监管体系,并且坚决执法是解决上述问题的关键。据了解,目前很多城市针对餐厨垃圾的城市管理条块分割,管理混乱,有些部门即便想管也很难到位。因此要压实责任,落实各环节监管职责
“生态文明大家参与,美丽中国共同构建”,让我们共同努力,因地制宜的做好餐厨垃圾处理和管理工作,造福社会。