熱解炭化綜合處理技術破解「餐廚垃圾圍城」之困

七夕節日,吃喝似乎是慶祝的不二之選。狂歡後,面對餐廚垃圾我們何去何從?

熱解炭化綜合處理技術破解“餐廚垃圾圍城”之困

根據前瞻產業研究院發佈的《2017-2022年中國生活垃圾處理行業發展前景與投資預測分析報告》統計,2015年全國餐廚垃圾產生量達9500萬噸,日均產量達26萬噸/日,其中主要城市餐廚垃圾產生量達6000多萬噸,特別是一些大中城市,餐廚垃圾產量更是驚人,如上海、北京、重慶、廣州等餐飲業發達城市問題尤為嚴重,餐廚垃圾日產生量達到2000噸以上。2016年,全國餐廚垃圾產生量約在9700萬噸左右。

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熱解炭化綜合處理技術破解“餐廚垃圾圍城”之困

餐廚垃圾是食物垃圾中最主要的一種,包括家庭、學校、食堂及餐飲行業等產生的食物加工下腳料(廚餘)和食用殘餘(泔腳)。其成分複雜,主要是油、水、果皮、蔬菜、米麵、魚、肉、骨頭以及廢餐具、塑料、紙巾等多種物質的混合物。我國餐廚垃圾數量十分巨大,並呈快速上升趨勢。

熱解炭化綜合處理技術破解“餐廚垃圾圍城”之困

餐廚垃圾具有顯著的危害和資源的二重性,其特點可歸納為:

⑴ 含水率高、可達80% - 95%。

⑵ 鹽分含量高、部分地區含辣椒、醋酸高。

⑶ 有機物含量高、蛋白質、纖維素、澱粉、脂肪等。

⑷ 富含氮、磷、鉀、鈣及各種微量元素。

⑸ 存在有病原菌、病原微生物。

⑹ 易腐爛、變質、發臭、滋生蚊。

根據來源不同,餐廚垃圾主要分為餐飲垃圾和廚餘垃圾。前者產生自飯店、食堂等餐飲業的殘羹剩飯,具有產生量大、來源多、分佈廣的特點,後者主要指居民日常烹調中廢棄的下腳料,數量不及餐飲垃圾龐大。

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危害

(1)汙染環境、影響市容。因餐廚垃圾含有較高的有機質和水分,容易受到微生物的作用,而發生腐爛變質現象;且廢棄放置時間越久,腐敗變質現象就越發嚴重。特別是到了夏季,溫度較高,腐爛變質也越快,這時候容易產生大量的滲濾水以及惡臭氣體,滋生蚊蟲,對環境衛生造成惡劣影響(何晟,2010) 。

(2)危害人體健康。餐廚垃圾中的肉類蛋白以及動物性的脂肪類物質,主要來自於提供肉類食品的那些牲畜家禽,牲畜在直接吃食未經有效處理的餐廚垃圾後,容易發生"同類相食"的同源性汙染,並造成人畜之間疫病的交叉傳染,危害人體健康,並可能促進某些致命疾病的傳播。如歷史上大規模爆發的傳染病:1986年英國出現的瘋牛病、口蹄疫等 (劉卓寶,2001)。再比如說,在許多地方傳播的禽流感等的起因,可能是由於病牛、病羊或病豬的屍體被製成了成了動物飼料,從而引起疾病的大規模傳染(Haug,1993) 。

(3)傳播疾病。餐廚垃圾的露天存放會招致蚊蠅鼠蟲的大量繁殖,其是疾病流傳的主要媒介。

(4)餐廚垃圾中堆放時產生的下滲液進入到汙水處理系統,會造成有機物含量的增加,從而加重汙水處理廠的負擔,增加運行成本。

綜上所述,餐廚垃圾對環境和人群的危害已十分嚴重,是城市環境一個重要汙染源,對人們的正常生活與身體健康構成了威脅這一問題已經引起了政府的高度重視和人們的廣泛關注。

餐廚垃圾高油、高鹽,如果處理不當,不但可能將造成大面積二次汙染,更有不法商販以餐廚垃圾為原料製取地溝油,可能引發嚴重的社會問題。針對這個問題,商丘瑞新通用設備製造股份有限公司和深圳華大基因技術合作,採用黑科技技術(黑水虻生化+無氧炭化工藝)進行無害化處置。

熱解炭化綜合處理技術破解“餐廚垃圾圍城”之困

(1) 主要處理工藝

廚廚垃圾預處理,一般以黑水虻為主,進行生化減量。本階段,能夠實現廚餘垃圾減量不低於80%。

黑水虻

黑水虻是一種腐生性的水虻科昆蟲,能夠取食禽畜糞便和生活垃圾, 生產高價值的動物蛋白飼料,具有繁殖迅速,生物量大,食性廣泛、吸收轉化率高,容易管理、飼養成本低,動物適口性好等特點。黑水虻可以和蚯蚓搭配,形成虻~蚓經濟鏈條。

熱解炭化綜合處理技術破解“餐廚垃圾圍城”之困

黑水虻

(2) 核心處理工藝-炭化

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炭化工藝是本處理工藝的核心環節,生化處理過程中、生化處理後,會有無法生化處理的殘餘物,此類殘餘物一般極難降解,危害度高,因此需要採用炭化工藝進行徹底的無害化處理。

炭化熱解是指有機物料在沒有氧化劑(空氣、氧氣、水蒸氣等)存在或者在缺氧條件下,加熱至高溫(500-900℃),通過熱化學反應將生物質大分子物質(木質素、纖維素、半纖維素、蛋白質及脂肪等)分解成較小分子燃料物質(固態炭、不凝性可燃氣、生物油)的熱化學轉化技術方法。

熱解的產物主要有不凝性可燃氣、生物油和固體黑炭。不凝性可燃氣可回用於炭化熱解反應等;生物油是高能量載體,基本上不含硫、氮和金屬成分,是一種綠色燃料;固體黑炭可用作工業燃料,製作炭基肥,改善土壤性能等。

根據反應條件和控制參數的不同,熱解工藝基本上可以分為慢速熱解(炭化)、快速熱解(液化)、氣化、烘焙等。從熱解溫區角度,基本可以分為低溫熱解、中溫熱解及高溫熱解。一般而言,低溫熱解效果有限,高溫熱解一般是日韓等國用於垃圾處理的主流技術,中溫熱解在歐美應用較為廣泛,較為適合中國國情。

炭化工藝的優勢在於,由於是缺氧分解,排氣量少,有利於減輕對大氣環境的二次汙染,可以控制二噁英的產生和汙染;廢物中的硫、重金屬等有害成分大部分被固定在固體黑炭中,並有效回收利用,有利於城市環境的發展。

熱解炭化綜合處理技術破解“餐廚垃圾圍城”之困

餐廚垃圾處理設備

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炭化後底物,可製成基質,營養土用於園林綠化

本項目工藝,能夠實現廚廚垃圾減量減害。通過生化技術,將餐廚垃圾中能夠被生化轉化的部分處理,通過炭化技術,將垃圾中無法生化處理的部分通過炭化機組處理,最終全部轉化為可燃氣體、少量粉塵灰渣等。其中,可燃氣體可以在垃圾熱解的時候循環回爐,對垃圾進行乾燥及補充熱能消耗。同時,由於是缺氧分解,排氣量少,有利於減輕對大氣環境的二次汙染,可以控制二噁英的產生和汙染;同時,廢物中的硫、重金屬等大部分有害成分被固定在固體炭黑中,真正實現了無害化處理,避免了垃圾處理的二次汙染問題。


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