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好文推薦 | 廚余垃圾處理技術評估——基于案例的實例分析

分類:固廢觀察    發布時間:2021年8月27日 14:51    作者:固廢觀察公眾號    文章來源:固廢觀察公眾號


廚余垃圾處理相關研究背景

近年來,中國大力推行垃圾分類,各地政府相繼出臺了一系列垃圾分類政策,有力促進了源頭的合理分類和資源的優化配置,廚余垃圾的分出量和分出率均有所增加,對廚余垃圾處理技術和處理設施的需求也不斷增長,市場規模不斷擴大,出現了大量不同的處理技術和相關技術設備供應商。然而,行業缺乏相關評價體系和評價方法,很難客觀評價這些不同的廚余垃圾處理技術。

基于此,中國城市生活垃圾領域國家適當減緩行動項目(IWM NAMA)聯合清華大學環境學院,通過實例分析,開展了對廚余垃圾技術評價體系的研究工作。


我國目前代表性廚余垃圾處理技術

目前我國已基本形成以厭氧消化為主、好氧制肥為輔、飼料化和昆蟲法等為補充的廚余垃圾處理與資源化利用的技術路線。在上述處理技術中,厭氧消化是目前國內的主流處理方法,在目前的規劃/在建項目中占比達80%;厭氧消化分為干式和濕式:餐廚垃圾具有含水、含油高的特點,更適用于濕式工藝;家庭廚余垃圾含水率低,油脂含量也較低,一般處理工藝中不設置油脂回收回收工藝,宜采用“干式厭氧”生化處理技術,發酵產生沼氣后再利用。

除了技術選擇之外,設施的建設及運營管理水平也直接關系到設施的運行績效及環境績效?,F有廚余垃圾處理工程仍一定程度上存在技術粗放、資源利用率低、二次污染嚴重等問題,通過科學評估方法,可以實現對廚余垃圾技術組合體系的可持續量化和最優模式篩選。

廚余垃圾處理物質、能量輸入和輸出的簡化模型

廚余垃圾處理技術的綜合評價方法

為了能夠對廚余垃圾處理技術進行評估,基于現場調查和文獻調查,我們選擇了七種具有代表性的國內技術情景S1-S7作為研究對象。同時應用全生命周期分析方法,通過邊界范圍的確定,建立了綜合評價體系,對七種廚余垃圾處理技術的組合進行分析,并按不同的指標進行排名。最終我們建立結構評估模型,制定相應的決策矩陣,作為在不同情況下選取最合適、最有效以及對環境危害最小的廚余垃圾生物處理技術的工具。

本報告中選擇的七種典型廚余垃圾處理方案包括:

綜合評價指標包括:

(1)減量率、資源化率、廢液廢渣率

(2)溫室效應及環境污染物排放潛能

(3)環境污染貨幣化

(4)物料守恒

(5)經濟效益計算

其中主要指標的表現如下:

  • 減量率主要體現處理技術的減量化程度。S2、S3、S4采用濕式厭氧發酵技術,含水率較高,處理過程中會產生大量的廢液,需要進行二次處理,因此減量率較低。S6為生物轉化技術,收運的廚余垃圾可直接喂食黑水虻,其減量率最高。

  • 資源化率為資源化產品的產出量。S6處理技術資源利用率高、有機肥產品市場大而且具有最高的盈利能力。S4的資源產品主要是有機酸性土壤改良劑和有機肥料,具有很好的土壤改良和施肥效果。

  • 溫室氣體減排潛力計算時將所有溫室氣體排放轉化為CO2當量。S7在處理過程中能耗較高,相比而言,厭氧消化過程S2-S5對溫室效應的減排效果較佳。

  • 環境污染物削減潛力將所有環境影響結果歸一化,以人均當量形式呈現。在廚余垃圾資源化利用過程中所造成的環境影響主要包括溫室效應、臭氧耗竭、人體健康風險、空氣污染、酸雨、水體富營養化等。S3和S4環境影響的歸一化總值為負值,即這些情景的系統可以減輕環境影響的負擔,具有明顯的可持續性特征。

  • 污染氣體社會成本為計算所排放污染氣體的處理成本。堆肥技術S1、S7在處理過程中會排放相對較多的污染氣體,存在對環境產生負面影響的風險。

  • 經濟效益包括技術的成本與收益。經處理的廚余垃圾的經濟效益在276.4元到685.2元之間。S6由于資源化率高、產品市場較大、價格樂觀,其處理技術收益最高。

通過綜合考慮多項指標,可以得到各項技術的指標表現雷達圖,同時也可以看出各指標下不同處理技術的表現排名。

廚余垃圾處理技術指標體系雷達圖

廚余垃圾處理技術指標表現排名


總結

評價體系以環境績效和經濟性為核心,為決策者和行業參與者提供處理工藝評價和優化建議如下:

(1)關聯廚余垃圾特性與選取技術。比如含水率高的餐廚垃圾,偏向于選取濕式厭氧消化;含水率較低的廚余垃圾,傾向于干式厭氧消化;如果能夠實現與農業廢棄物或者園林廢棄物協同處理,含水率小于70%以下,可以采用堆肥的處理方式;

(2)關聯資源化方向與選取技術。廚余垃圾處理的經濟性主要取決于產品的可利用性,需綜合考慮土地等限制因素。土地資源有限,需首先以無害化為導向;對于土地資源相對豐富地區,如北方地區鹽堿地可能較多,可以推動處理產品的土地利用。

(3)關注項目的建設運營管理水平。從能源資源利用效率、廠區運營管理、污染物控制等角度,會體現各個設施的差異性。

(4)分散式的小型就地處理設施需結合實際情況綜合評估。對于分散式的小型就地處理設施,其單位能耗相對較高,意味著較高的經濟投入,以及溫室氣體排放;另外由于分散式處理規模較小,其環境管理/污染物控制的挑戰較高,可以作為應急處理技術選擇,需結合實際情況綜合評估;

(5)廚余垃圾處理應該以最終土地利用為導向。廚余垃圾每個技術情景中均有一定量的雜質被分選出來并送至焚燒廠或填埋場進行最終處置;如果不能實現沼渣或有機肥的最終利用,也仍需要送至焚燒廠或填埋場進行最終處置,因此對于廚余垃圾處理而言,高質量分類逐步推廣,以最終土地利用為導向才能具有最典型的經濟和環境效益。


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來源 |  GIZ廢棄物與循環經濟國際合作
編輯 | 匡宋堯

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