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无害化、减量化和资源化 餐厨垃圾处理:不同技术各擅胜场

发布时间:2019-11-06 10:48:17   来源:刘国伟    浏览次数:306

◎本刊主笔  刘国伟

在人类饮食日渐丰盛的近百年来,餐厨垃圾的产生量以空前的规模增长起来。研究、选择适宜的餐厨垃圾处理技术和方式,实现餐厨垃圾处理的无害化、减量化和资源化,是我国当前环保领域面临的关键问题。多年来,世界各国在餐厨垃圾处理领域不断探索,涌现出不少颇具创意的餐厨垃圾处理技术和环境科技产品,我们不妨了解一下。


意大利帕多瓦的一处餐厨垃圾厌氧消化设施,它能把餐厨垃圾转化为沼气。.jpg

意大利帕多瓦的一处餐厨垃圾厌氧消化设施,它能把餐厨垃圾转化为沼气。


日本:家庭流行波卡西堆肥法


近年来,日本每年的餐厨垃圾总量约为2000万吨,占生活垃圾的四成左右。2001年,日本出台了“餐厨废物再生法”以提高餐厨垃圾的回收率,短期内使得餐厨垃圾的回收率得到较大提升。

波卡西堆肥法是日本家庭常用的一种餐厨垃圾处理方式,在世界上有着越来越大的影响。.jpg

波卡西堆肥法是日本家庭常用的一种餐厨垃圾处理方式,在世界上有着越来越大的影响。


在日本,大部分回收的餐厨垃圾被用于堆肥和加工饲料。日本利用餐厨垃圾制作动物饲料的主要技术,有“脱水处理生产干饲料”和“垃圾发酵后用流体饲料喂养禽畜”。脱水加工干饲料的方法包括常规的高温脱水、发酵脱水和油炸脱水。以日本札幌市的餐厨垃圾回收处理中心为例,该中心利用油炸法生产动物饲料,每天从数百个机构(学校和医院等地)收集约46吨餐厨垃圾,再用废植物油在减压条件下进行低温油炸,日生产脱水饲料14吨。


日本札幌的餐厨垃圾处理中心以加工动物饲料为主.jpg

日本札幌的餐厨垃圾处理中心以加工动物饲料为主


在餐厨垃圾向清洁能源转化方面,京都走在了前面。2004年,京都率先建成一座年处理能力2.2万吨的餐厨垃圾处理厂,利用厌氧消化技术把餐厨垃圾制成沼气。所谓厌氧消化处理就是在缺氧条件下,通过厌氧微生物的代谢活动把餐厨垃圾降解为沼气和无机物,这是一种受到普遍重视的餐厨垃圾处理技术。随后,日本的东京、下伊那郡和上越市也先后建成了厌氧消化处理厂。

为贯彻“生物质能策略”,日本近些年在全国范围内提高了包括餐厨垃圾在内的有机生物质资源利用,强调在运输行业推广生物燃料。其典型就是富山市建成的生态城,这是一个囊括了餐厨垃圾发电、金属和塑料等垃圾回收的园区,能焚烧也能发电,许多垃圾能在这里得到相应的回收和利用,园区环境清洁有序。

日本家庭在处理餐厨垃圾方面通常使用“波卡西堆肥法”。这种堆肥法是日本琉球大学比嘉照夫教授研究开发的,是日语“发酵有机物”的音译。波卡西堆肥法只需将EM(有效微生物)活菌制剂混合到餐厨垃圾里,一同放进密封的发酵容器即可,通过间歇性缺氧发酵来分解食物垃圾。这种堆肥方式简单易行,深受有机种植爱好者的欢迎。


一款波卡西家用餐厨垃圾堆肥桶.jpg

一款波卡西家用餐厨垃圾堆肥桶


美国纽约:餐厨垃圾不许填埋焚烧

美国则主要通过源头减量、捐赠食物、加工成动物饲料等方式,对餐厨垃圾进行分级处理。就处理技术的发展趋势看,目前厌氧消化装置的使用越来越多。据美国环保署今年9月发布的报告,近年来美国餐厨垃圾回收利用量大为提高,2018年通过各种方式处理的餐厨垃圾高达2399万吨,远高于2016年的1069万吨,可以说是两年间翻了一番。

以纽约为例,2013年该市立法要求市内350个最大的餐厨垃圾产生者必须将其送去厌氧消化(或分解),而非扔进填埋场或焚化炉。同年,纽约市废物管理公司开始把从学校和餐馆收集来的残羹剩饭、变质食品和食品包装纸运到纽顿溪处理厂,每天有约250吨餐厨垃圾被填入消化罐。这些餐厨垃圾通过发酵,每年能生产超过5亿立方米的沼气。

纽顿溪垃圾处理厂在餐厨垃圾和污泥联合消化的做法上卓有成效,联合消化和甲烷捕获两个环节组成的体系,不仅可以持续为处理厂自身运营提供电力,还能生产足以满足5200个当地家庭供暖需求的可再生天然气,并每年为纽约市减少1.9万吨的温室气体排放,相当于让1900辆汽车从街上消失,而且还不用花所在的布鲁克林区的纳税人一分钱。


位于纽约布鲁克林区的纽顿溪垃圾处理厂,每天能把250吨餐厨垃圾转化为清洁能源。.jpg

位于纽约布鲁克林区的纽顿溪垃圾处理厂,每天能把250吨餐厨垃圾转化为清洁能源。


在餐厨垃圾的能源转化上,美国一直在研发新技术。2017年,美国阿贡国家实验室的科学家在美国能源部的资金支持下取得新进展,发表论文称,已开发出一种将餐厨垃圾转化为能源的技术。其基本原理是利用目前现有的基础设施收集和分离废物原料,通过厌氧菌化解、发酵等生物化学,以及水热液化、热解和气化等热化学方法,将餐厨垃圾转化为能源,包括可再生天然气、生物炭、生物油、汽油、柴油和航空燃料。

除了上述高技术处理方式外,蚯蚓堆肥法在美国民间也是颇受欢迎的餐厨垃圾利用方法。蚯蚓堆肥分解餐厨垃圾具有效率高、杀菌性好、养分饱和度高和小规模低投入等突出优点,堆肥产品是一种养分丰富的有机肥料和土壤改良剂。在家中使用蚯蚓堆肥的注意事项包括选好容器和蚯蚓种类、注意通风和温度等。除了美国,加拿大、意大利、日本、印度和部分东南亚国家目前也有不少居民和企业利用蚯蚓堆肥法来处理餐厨垃圾。


蚯蚓堆肥法对处理较零散的餐厨垃圾很有效,在许多国家受到青睐。.jpg

蚯蚓堆肥法对处理较零散的餐厨垃圾很有效,在许多国家受到青睐。


以色列:“家用沼气”系统受欢迎

在如何因地制宜地设计、推广兼顾成本和性能的餐厨垃圾处理设施方面,以色列的“家用沼气”公司(HomeBiogas)显示出良好的示范效果。这家公司的创始人耶尔·泰勒2007年在墨西哥参观小型沼气系统,并深受启发。随后,他前往其他发展中国家以了解更多信息。他和朋友从印度等国购买了多套沼气生成系统,经过安装体验,他们认为这些系统普遍存在效率低、味道难闻和有昆虫袭扰等问题。

2012年,泰勒和埃弗拉迪正式创建了“家用沼气”公司。经过两年的研发后,他们终于发明了一种外形酷似野营帐篷的餐厨垃圾分解系统。其原理是通过发酵有机垃圾来产生沼气,使用者可以把有机物通过一个喇叭状的入口送入装置,系统能够处理的有机物类型包括多种餐厨垃圾和动物粪便。因为是由这套系统内的细菌来分解垃圾,因此系统不依靠电力就能运行。在处理能力上,每个家庭沼气系统每天最多可放入6升的餐厨垃圾或15升的动物粪便,每天通常产出约200升沼气,可供燃气灶具工作1小时。如果垃圾量大的话,燃气灶具甚至可每天工作3到4小时,可以满足普通家庭的日常做饭和洗浴需要。

以色列政府对该公司的产品很重视。2014年,以色列环保部购买多套该系统,将其分配给国内的贝都因人(在沙漠旷野过游牧生活的阿拉伯人)村庄使用。试用结果给多个国家留下不错的印象,多国政府先后与“家用沼气”公司接洽。多米尼加共和国政府一次就购买了50套系统,以减少国民对烧木材取暖的依赖。2015年,欧盟和以色列非政府组织“佩雷斯和平中心”与“家用沼气”签约,在约旦河谷西岸中部一带安装了他们的产品。其中,欧盟提供了50万欧元的资金,帮助安装了约40套系统。


以色列“家用沼气”公司的产品在推广过程中得到政府的大力支持。图为该公司在售的一套家用餐厨垃圾分解系统,售价720美元。.jpg

以色列“家用沼气”公司的产品在推广过程中得到政府的大力支持。图为该公司在售的一套家用餐厨垃圾分解系统,售价720美元。


德国:厌氧发酵法产沼气可获补贴

受疯牛病事件的警示,欧盟国家从2003年开始执行动物副产品条例,严禁在饲料生产中使用同类动物的任何部位,严禁向毛皮类动物以外的牲畜喂厨房泔水。此举使得以往借助牲畜饲养来消耗餐厨垃圾的做法行不通了。此后,受法律规定及欧洲能源政策影响,好氧堆肥成为欧盟国家处理餐厨垃圾的主要方式。所谓好氧堆肥,就是在有氧条件下,利用好氧微生物分泌的酶将有机物固体分解为可溶性有机物质,再渗入到细胞中,通过微生物的新陈代谢,实现整个堆肥过程。相比较而言,德国和英国等国在餐厨垃圾处理上表现更突出。

上世纪60年代,德国就开始使用厌氧技术处理餐厨垃圾。到了上世纪90年代,德国开始在国内大规模推广使用厌氧技术。餐厨垃圾由专门的运输车送到处理厂后,将进行机械预处理和生物处理。家庭餐厨垃圾大多进行好氧堆肥,但由于德国《可再生能源法》的补贴政策,采用干式厌氧发酵法处理的比例将逐年升高。企业餐厨垃圾通常在消毒后使用湿式厌氧发酵或联合发酵的方法进行处理。德国沼气协会的数据显示,德国境内至 2015 年共有近9000个沼气工程项目运行使用,占欧洲全部沼气工程的80%以上,沼气发电装机容量4018兆瓦,可为约800万家庭提供用电。

近年来,英国每年约产生1500万吨的餐厨垃圾,通过对餐厨垃圾进行厌氧消化和好氧堆肥处理,每年减排的二氧化碳非常可观。2011年11月,英国废物处理公司耗资2400万英镑在斯塔福德郡坎诺克市建设了全球第一个全封闭式厨余垃圾发电厂。该厂平均每年可处理12万吨垃圾,发电150万千瓦时,可供应数万户家庭的24小时用电。


英国在斯塔福德郡的坎诺克建了全球首个全封闭式厨余垃圾发电厂,每年能处理12万吨餐厨垃圾。.jpg

英国在斯塔福德郡的坎诺克建了全球首个全封闭式厨余垃圾发电厂,每年能处理12万吨餐厨垃圾。


荷兰:和面包店合作制沼气

在餐厨垃圾的处理上,荷兰则向世人展示了富有想象力的一面。由于主食消费上的不良习惯和其他原因,有数据称,该国每天有约40万个面包被扔到餐厨垃圾里,让爱惜粮食的人心疼不已。2016年春天,位于荷兰鹿特丹的初创公司布鲁德诺蒂格想出了一个办法:在商店、教堂、儿童农场等热闹地方放置面包回收桶,然后把回收的面包送到邻近已装设面包厌氧消化设施的合作面包店,让这些店铺把所生产的沼气利用起来,从而降低其能源成本、间接提高小面包店的生存机会。据布鲁德诺蒂格的实验数据显示,一公斤面包可产0.8立方米的沼气。

布鲁德诺蒂格的创意和普通意义上的大型处理设施相比有自己的优势。他们收集和利用废弃面包的形式更分散灵活,有利于解决棘手的都市环境、卫生、垃圾和粮食浪费等问题,符合共享经济和循环经济的精神。因此该公司赢得了鹿丹市政府奖励的创业基金20万欧元。


荷兰布鲁德诺蒂格公司开发的废弃面包发酵机.jpg

荷兰布鲁德诺蒂格公司开发的废弃面包发酵机


中国餐厨垃圾处理产能缺口大

我国餐厨垃圾产生量逐年快速增长的态势十分迅猛,有数据显示,目前国内餐厨垃圾产生量已经超过了1亿吨。我国在餐厨垃圾处理方面的现状可概括为起步晚、势头猛和产能缺口大。在我国建成的部分餐厨垃圾回收设施中,重庆市黑石子餐厨垃圾处理厂的技术处理能力值得一提。

黑石子餐厨垃圾处理厂建于2009年,主要负责对重庆主城区的餐饮企业、学校、事业单位和政府部门的餐厨垃圾进行集中回收和处理。该厂成立后自主创新了“厌氧消化+热电联产”的工艺技术,将餐厨垃圾进行油水分离,“潲水油”经过酯化和酯交换后蒸馏加工成生物柴油;“潲水”经高温厌氧消化后产生沼气,沼气经过净化处理后发电,发出的电全部并入国家电网。目前,黑石子餐厨垃圾处理厂每天约处理1000吨餐厨垃圾,产出18吨生物柴油和5万度电,这在全国同类垃圾厂中位列前茅。


今年6月,重庆市黑石子餐厨垃圾处理厂的两名工作人员正在为天然气运输专用车加注利用餐厨垃圾生产的天然气。.jpg

今年6月,重庆市黑石子餐厨垃圾处理厂的两名工作人员正在为天然气运输专用车加注利用餐厨垃圾生产的天然气。


当下,我国垃圾分类和循环利用进入一个空前严格的新阶段。随着国家在这一领域的投入越来越多,未来会出现越来越多的处理效率高、操作方便和运行投资成本低的技术和设备,餐厨垃圾的资源化利用也会有更加光明的未来。

(本文在写作中参考了英国《卫报》、欧盟官网、荷兰布鲁德诺蒂格公司和以色列“家庭沼气”公司等网站的信息,在此一并致谢。)


在家做饭有利于健康,但也需要做好厨余垃圾的分类。.jpg

在家做饭有利于健康,但也需要做好厨余垃圾的分类。


【环境百科】

餐厨垃圾与厨余垃圾

按照我国《餐厨垃圾处理技术规范》(CJJ 184-2012)中的术语说明,餐厨垃圾包括餐饮垃圾和厨余垃圾。餐饮垃圾就是餐馆、饭店、单位食堂等的饮食剩余物以及后厨的果蔬、肉食、油脂、面点等的加工过程废弃物,因此可被视为餐饮行业运营产生的垃圾;而厨余垃圾是家庭日常生活中丢弃的果蔬及食物下脚料、剩菜剩饭、瓜果皮等易腐有机垃圾,因此可看做家庭厨房日常产生的有机废弃物。餐饮垃圾和厨余垃圾的最大不同是两者产生的场合不一样。

责编:郑挺颖

网编:刘畅

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