上海市松江区餐厨垃圾资源化处理过程
当餐厨垃圾运输距离较远时,采用直运收运模式,将导致单次收运和运输的总时间大大增加,加上某些区域需途经市中心,高峰时期部分区域路段有可能出现堵车现象,收运时间还将进一步增加,从而导致环卫工人工作时间相对延长。
2)运输成本
受收运时间、道路通过性因素的限制,餐厨垃圾的收集基本上3t、5t小型车辆为主,相对大型车辆,当餐厨垃圾收运量超过一定规模且运输距离较远时,小型车辆运输成本将极大增加。而随着松江区餐厨垃圾的快速增长,单纯采用小型车辆直运模式将导致收运成本进一步增加。
3)对环境的影响
在餐厨垃圾提升、倾翻卸料过程中,不可避免的会出现溅出、洒落现象,因此大量餐厨垃圾收集车辆在运输过程中会对沿途的空气质量带来一定影响。
⑵转运运输模式
餐厨垃圾的转运与生活垃圾的转运具有一定的相似性,目的都是通过合理规划转运站,优化整个收运系统的设备配置,从而降低收运总成本。转运运输的优势在于当餐厨垃圾量较大,且远距较远时,前段采用小型车辆进行收集,后端通过大型车辆进行集中转运,将极大降低总运输成本、提高收运效率,同时较小对运输沿途周边环境的影响。
但转运运输模式的不足之处在于,其增加了之间的转运环节,其转运站的运行和管理相对直运模式更加复杂,需要对相关人员进行系统培训,才能确保收运处理和转运车辆的有序进行。
总之,随着餐厨垃圾收运范围的扩大和收运量的快速增长,规划和建设科学合理的餐厨收运系统,因地制宜地选择不同的收运模式是十分重要,也是十分迫切的。由于目前我国尚未制定餐厨垃圾收运模式选择的相关规范,且国内尚无有关餐厨垃圾转运站的工程实例,因此参考《生活垃圾转运站技术规范》(CJJ47—2006),当生活垃圾处理设施距垃圾收集服务区平均距离大于30kw且垃圾收集量足够时,应设置集中转运站。然而,对于餐厨垃圾而言,转运站要达到其转运所需规模,通常其服务范围要相对扩大,借鉴国内其他城市餐厨垃圾收运模式,当餐厨垃圾收运量大于30t/d,运输距离大于40kw时,转运模式较直运模式收运成本更低。
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4.1.3收运模式确定
根据直运和转运两种收运模式的分析,当区域餐厨垃圾日收运量大于30t/d,且平均运输距离大于40kw时,规划采用转运收运模式。由于本工程处理厂拟规划建在松江区内,其餐厨垃圾收运距离均不超过40kw。因此,本方案中推荐松江区域范围餐厨垃圾收运采用直运模式。
4.2 餐厨垃圾处理工艺比选
4.2.1 处理工艺简介
目前,国内外常见的餐厨垃圾的处理方式有填埋、焚烧、好氧堆肥厌氧消化、蒸干做饲料、生化制蛋白等。不论采取何种处理方式,其目的都是使餐厨垃圾达到减量化、无害化并尽可能实现其资源化利用。
⑴ 填埋
餐厨垃圾填埋处理是最简单的处理方式,其优势在于投资小、处理量大、运行费用低。然而,由于餐厨垃圾高含水率、高有机质含量等特点,决定了餐厨垃圾直接用于填埋的可行性较低,餐厨垃圾填埋处理技术在国内尚无应用的实例,其主要缺点在于占用大量土地的同时,餐厨垃圾大量易降解有机质在厌氧条件下产生大量的甲烷,特别是在夏天气温较高时,极易引起填埋场的自燃和爆炸,对填埋场的运行带来极大的安全隐患;此外,餐厨垃圾易腐烂变质的特点对填埋场周边空气污染严重,且餐厨垃圾高含水率的特点使填埋过程渗漏液极易引起管道堵塞。
⑵ 焚烧
焚烧是垃圾中的可燃物在焚烧炉中与氧气接触并进行燃烧的过程。焚烧具有处理量大、减容效果显著,且焚烧过程产生的热量可用来发电实现其资源化的特点。然而,餐厨垃圾与生活垃圾不同,餐厨垃圾含水率通常达到90%左右,其热值很低,不适合用来焚烧处理。与填埋技术一样,国内目前尚无餐厨垃圾焚烧的工程实例,主要是由于我国生活习惯同西方发达国家存在很多差异,热值很低,需要增加大量助燃剂,其处理成本必将大幅增加;另外,焚烧处理前期投资过高,其国外成功应用案例不多,不是餐厨垃圾处理主流工艺。
⑶ 好氧堆肥
好氧堆肥是在有氧气条件下,好氧菌对废物进行吸收、氧化、分解,并将其
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最终转化为腐殖质的过程。餐厨垃圾有机干物质含量通常超过90%,易进行好氧堆肥处理,经过好氧发酵腐熟后的餐厨垃圾通过添加N、P、K等制成复混肥,可作为优质肥料施用农田。然而,由于餐厨垃圾本身的特性,国内外针对餐厨垃圾直接进行好氧发酵处理,特别是大型处2理厂,其运行成功的案例较少,主要是由于受肥料市场需求及其季节性波动的制约,好氧堆肥最终产品面临着肥料成品出路难的问题。此外,餐厨垃圾含水率通常超过80%以上,高含水率的餐厨垃圾在好氧发酵的过程中易降整个堆垛全部空间填死,致使微生物处于厌氧发酵状态,从而使降解速度减慢并产生硫化氢等臭气,严重影响好氧发酵过程;而餐厨垃圾中含有大量油质和盐分,同时制约了微生物的生命活力,导致其发酵过程周期延长,发酵产品质量下降。
⑷ 厌氧发酵
厌氧消化是指有机物被厌氧菌在厌氧条件下分解产生甲烷和二氧化碳的过程。与传统的卫生填埋相比,该方法将厌氧消化过程由几年缩短到30天内,与好氧堆肥相比,改变了占地大、处理时间长,管理复杂和有臭味等问题。厌氧消化处理具有过程可控制、易操作、降解快、生产过程全封闭、产物可计量和再利用等优点,利用厌氧分解产生的沼气发电,实现餐厨垃圾资源化利用。然而,该工艺对设备要求极高,尤其对前端分选过程要求严格,且须保证餐厨垃圾具备一定规模,才能实现规模效益,降低其处理成本。而且复杂而繁多的设备使其前期投资巨大,且在处理过程中产生的废渣、沼液处理难度大、处理成本高。
⑸ 蒸干作饲料
蒸干作饲料是将餐厨垃圾高温蒸煮、消毒、干燥后造粒。制成所谓“蛋白”饲料销售。该工艺具有机械化程度高、设备少、投资小的特点。但是,由于高温蒸煮只能把餐厨垃圾中的有害菌杀死,却无法将动物蛋白“变性”, “同源性效应”的隐患依然存在,长期给牲畜食用,存在使其遗传变异的可能。另外,该工艺最终产品的营养成分也是无法满足牲畜在不同阶段的营养需要,故不被学术界接受,所谓“蛋白”饲料实为将“湿泔水”变成了“干泔水”,而且在处理过程中有大量的臭味溢出,空气污染严重。从国外发达国家来看,该技术逐渐在发达国家市场退缩,究其原因,主要是因为近年来人们普遍担心的动物蛋白的同源性效应问题。
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(6) 生化制蛋白
生化制蛋白技术是把餐厨垃圾经过微生物发酵处理再生成蛋白粉、有机肥和油质。整个工艺开发无法将前处理系统、发酵及生化处理系统和改造处理系统等,最终把餐厨垃圾资源化生成高蛋白饲料或蛋白粉、有机肥。该技术具有工艺路线简单、耗能低、自动化程度高、资源再利用率高的特点。特别适合小规模餐厨垃圾的集中资源化处理。由于餐厨垃圾经过微生物的生长代谢已经发生的分解转化,故不存在蛋白同源性问题。
目前国内外餐厨垃圾处理代表工艺详见下图:
图4.2—1重庆市黑市子餐厨垃圾厌氧消化处理厂
图4.2—2巴登—符腾堡有机垃圾厌氧消化处理厂
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图4.2—3德国有机垃圾好氧发酵处理厂
图4.2—4新加坡TA jonn生化制蛋白处理厂
4.2.2处理工艺比较
厌氧消化工艺在欧洲、日本发达国家已经是发展了几十年的成熟技术,在欧洲等地都有很多成功运作的工程实例,包括Passavant Roedige、O.W.S DRANCO、KOMPOGAS、ROS ROCA、Valorga、BTA工艺等。目前,国内餐厨垃圾处理刚刚起步,至目前国内最大的餐厨垃圾处理厂,重庆市黑石子餐厨垃圾处理厂采用厌氧发酵处理工艺,日处理能力达500t/d。然而,鉴于国内外餐厨垃圾成分的巨大差异,餐厨垃圾预处理系统和后续厌氧消化系统的衔接仍是一大难
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