廚余垃圾分類盛宴后的處理問題

       導(dǎo)讀：談到有機(jī)垃圾，自然要談它的最終處理方向是什么。在前一輪發(fā)改委五批示范工程支持下，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，厭氧處理是主要的一項(xiàng)技術(shù)。應(yīng)該可以判斷，我國(guó)廚余垃圾今后的技術(shù)方向主導(dǎo)將是厭氧。綜合來看，這對(duì)于生物天然氣行業(yè)是重大的利好消息。實(shí)際上，半個(gè)世紀(jì)以來，厭氧消化除了在池型、材料、攪拌等方面改進(jìn)外。今天主要講兩條技術(shù)路線：新型仿生工藝，餐廚與廚余垃圾乙醇化技術(shù)路線。
近年來，垃圾分類的推進(jìn)在如火如荼地進(jìn)行。而垃圾分類的下一步，離不開各種細(xì)分垃圾處理技術(shù)的探討。12月20日，在E20環(huán)境平臺(tái)、中國(guó)城市建設(shè)研究院有限公司聯(lián)合主辦的“2019(第十三屆)固廢戰(zhàn)略論壇”中，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授王凱軍和與會(huì)嘉賓分享了熱點(diǎn)之后的一些冷思考。
 
　　一個(gè)段子
 
　　垃圾分類熱潮后，將廚余垃圾分開的城市很多。最近去了一些城市，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在關(guān)于分類后垃圾處理費(fèi)用問題的有許多爭(zhēng)議，使我想起了下面的段子。
 
　　一個(gè)老農(nóng)拉著一百斤的蔥進(jìn)城去賣蔥，一元一斤。聰明的城里人跟他說，不如你賣給我蔥白七角一斤，蔥葉三角一斤，加一起也是一元錢。老農(nóng)一聽有道理呀，很快把一百斤的蔥賣出去了。老農(nóng)沒有城里人聰明，一百斤蔥應(yīng)該賣一百塊錢，最后他只賣了58塊錢。
 
　　現(xiàn)在的分類也有類似的問題。技術(shù)人員和政府說應(yīng)該分類，但分類以后，廚余每噸處理成本不低于300元，剩下的還需要焚燒。焚燒領(lǐng)域早已實(shí)現(xiàn)了火熱化，便宜的20元左右每噸就能處理。這么一看，似乎整體垃圾的處理成本上升了。有些城市領(lǐng)導(dǎo)就算不過來賬，認(rèn)為這樣多花了很多錢，錢從哪來？這背后的邏輯不作細(xì)說，涉及資源回收、減排、社會(huì)成本等諸多方面。但這個(gè)質(zhì)疑給從事廚余垃圾處理的人帶來一個(gè)問題：是否真的需要這么多錢？有沒有更好的辦法？今天主要分享的內(nèi)容就是在這方面的研究和思考。
 
　　政策引導(dǎo)的中國(guó)環(huán)境保護(hù)市場(chǎng)
 
　　垃圾分類相關(guān)產(chǎn)業(yè)都關(guān)注了2016年底12月26日的2016年中央財(cái)經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第十四次會(huì)議。會(huì)議討論了6件事，其中有3件事與環(huán)保緊密相關(guān)。包括國(guó)家能源局關(guān)于推進(jìn)北方地區(qū)冬季清潔取暖，浙江省關(guān)于普遍推行垃圾分類的制度，農(nóng)業(yè)部關(guān)于畜禽養(yǎng)殖廢棄物處理和資源化。習(xí)近平總書記在會(huì)議上強(qiáng)調(diào)，要求普遍推行垃圾分類制度，并提出了“三化四分五原則”的總體思路：減量化、資源化、無(wú)害化；分類投放、分類收集、分類運(yùn)輸、分類處理；法治為基礎(chǔ)、政府推動(dòng)、全民參與、城鄉(xiāng)統(tǒng)籌、因地制宜。
  
　　談到有機(jī)垃圾，自然要談它的最終處理方向是什么。在前一輪發(fā)改委五批示范工程支持下，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，厭氧處理是主要的一項(xiàng)技術(shù)。應(yīng)該可以判斷，我國(guó)廚余垃圾今后的技術(shù)方向主導(dǎo)將是厭氧。上述提到的中央財(cái)經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第十四次會(huì)議中的重要文件，一個(gè)涉及畜禽養(yǎng)殖，一個(gè)文件涉及到廚余。綜合來看，這對(duì)于生物天然氣行業(yè)是重大的利好消息。
 
　　技術(shù)探索
 
　　在做分類的時(shí)候就必須要考慮后端，后端處理離不開合適的技術(shù)。長(zhǎng)期以來，厭氧技術(shù)取得了不小的成果，但是否能夠應(yīng)用到高含固率領(lǐng)域，包括廚余垃圾、餐廚垃圾、畜禽糞便這些有機(jī)垃圾中？實(shí)際上，半個(gè)世紀(jì)以來，厭氧消化除了在池型、材料、攪拌等方面改進(jìn)外。在基本原理和工藝方面沒有取得實(shí)質(zhì)性的突破。這就導(dǎo)致在餐廚垃圾方面的應(yīng)用，最多只能達(dá)到三公斤負(fù)荷，超過三公斤，就會(huì)有氨氮抑制等問題。在廚余垃圾領(lǐng)域，也會(huì)遇到一系列問題，如反應(yīng)器比較低效，停留時(shí)間會(huì)超過30天，難水解，氨氮易酸化，產(chǎn)氣比較低，系統(tǒng)不穩(wěn)定等等。
 
　　如何解決？我們研究團(tuán)隊(duì)做了一些工作，今天主要講兩條技術(shù)路線：新型仿生工藝，餐廚與廚余垃圾乙醇化技術(shù)路線。
 
　?、?新型仿生工藝
 
　　技術(shù)突破不了，我們就需要回到原點(diǎn)，看看自然界是怎么降解垃圾。一片樹葉在自然里頭，很容易就被消化了。魯迅名言“牛吃進(jìn)去的是草,擠出來的是奶”描述的是整個(gè)同化作用的高效性。牛的負(fù)荷非常高，大于100 kg/(m3·d)；停留時(shí)間段，少于3天；TS轉(zhuǎn)化率高，非常難處理的秸稈也可達(dá)到60-70%。按照這個(gè)思路，我們來對(duì)比瘤胃系統(tǒng)，然后仿照動(dòng)物消化系統(tǒng)的原理來處理廚余垃圾。
 
　　與傳統(tǒng)厭氧反應(yīng)器相比，瘤胃系統(tǒng)呈現(xiàn)出幾點(diǎn)不同。在微生物方面，傳統(tǒng)厭氧使用的是厭氧污泥，瘤胃系統(tǒng)使用的是瘤胃微生物；傳統(tǒng)厭氧反應(yīng)器相對(duì)恒定pH，分為中溫、高溫、常溫等條件；瘤胃系統(tǒng)則采用動(dòng)態(tài)pH條件(5.5-6.8)，剛吃進(jìn)“食料”時(shí)候是中性的，在消化過程中裂變成酸性，溫度保持恒定(39℃)；傳統(tǒng)厭氧反應(yīng)器中產(chǎn)物積累，有抑制作用，是絕對(duì)厭氧環(huán)境，有干發(fā)酵、濕發(fā)酵；而瘤胃系統(tǒng)中，產(chǎn)物迅速排除，處于交替微氧環(huán)境，干濕交替條件。根據(jù)這些不同我們開發(fā)的系統(tǒng)效率大大提高，僅僅需要5-6天的停留時(shí)間。
  
　?、?餐廚與廚余垃圾乙醇化技術(shù)路線
 
　　餐廚垃圾和廚余垃圾處理，仍然可以吸收仿生角度的研究經(jīng)驗(yàn)。此前，傳統(tǒng)反應(yīng)器采用恒定pH，在5-6之間，需要不斷投加堿度，產(chǎn)物主要是有機(jī)酸。如果不調(diào)控pH，系統(tǒng)pH會(huì)降低至4以下，同時(shí)發(fā)現(xiàn)酸化產(chǎn)物中有乙醇產(chǎn)生，但是轉(zhuǎn)化率較低。研究團(tuán)隊(duì)控制不同的pH條件，研究了不同的產(chǎn)物構(gòu)成。同樣，團(tuán)隊(duì)觀察了不同溫度和pH條件下的反應(yīng)情況，進(jìn)行優(yōu)化，以此來確定最優(yōu)反應(yīng)條件。從而確定了優(yōu)化的產(chǎn)乙醇的路徑的廚余垃圾處理技術(shù)路線。

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