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垃圾分类背景下厨余垃圾处理热点回眸(续)

(续上篇)

3.4.4  黑水虻幼虫处理技术:黑水虻幼虫取食范围非常广泛,其幼虫具有腐生性,能够转化处理包括人畜粪便、食物残渣、市政有机废弃物。黑水虻幼虫的营养价值高,干重高达 42%左右,干物质中的粗蛋白质含量高达32%~52%,与豆粕的蛋白含量相近,粗脂肪含量高达31%~38%,同时富含支持动植物生长必需元素以及粗纤维、月桂酸、抗菌物质和甲壳素等物质。黑水虻幼虫干燥粉碎后可替代鱼粉喂养家禽、鱼等经济动物(粟颖)。黑水虻处理厨余垃圾工艺的资源化程度高,广东某黑水虻处理基地10t的厨余垃圾可生产2t的幼虫和1t的虫粪,只剩4%~5%的剩余物,均是混杂在厨余垃圾中的塑料、木竹等无法采食的物质。该项目建设费用约为10万~35万元/t,运营费用约为90元/t。远低于主流厌氧消化项目的建设费用(40万~52万元/t)及运营费用(270~300元/t)。烘干后的黑水虻幼虫和虫粪目前市场价分别为6000元/t和500元/t。


3.4.5  黑兵蝇幼虫处理技术:黑兵蝇是一种常见的热带和亚热带昆虫,对不同的环境条件具有很强的适应性,其幼虫一方面可以同化水果蔬菜以及动物粪便等有机废料,另一方面通过黑兵蝇收获生物质中含有脂类、蛋白质和必需营养元素。黑兵蝇体内的饱和脂肪含量高达 67%,远高于大豆饱和脂肪含量的11%和棕榈油饱和脂肪含量的37%,目前已有大量关于黑兵蝇幼虫制备生物燃油工艺的研究。


3.4.6 利用腐生动物安全高效地处理厨余垃圾目前还存在一些技术问题:昆虫饲料的成分难以保持一致性,厨余垃圾的水分含量、营养成分、微生物安全性以及有机污染物等关键参数均是需要考虑的问题;昆虫培养条件的适宜技术参数需要进一步探索,例如黑水虻人工养殖对养殖温度要求均较高,从而限制了其在低气温地区的发展,人工养殖黑水虻存在黑水虻幼虫过小、黑水虻蛹羽化率低等问题;腐生动物养殖技术稳定性、产品风险以及技术标准的建立均是需要进一步克服的技术问题。


3.5物理预处理技术:通过物理机械手段对厨余垃圾进行预处理,有助于厨余垃圾更高效地实现减量化和资源化。目前国内外研究和推广较多的物理预处理技术主要包括粉碎直排和机械压榨。厨余垃圾经过物理手段预处理后的粒度变细可实现固体和浆体液的高效分离,可通过家庭下水排放进入污水处理系统,或通过制成垃圾衍生燃料、堆肥以及厌氧发酵等技术进一步开发利用。


3.5.1粉碎直排技术:粉碎直排是指在厨房下水口安装粉碎装置,将厨余垃圾粉碎后直接排放到下水道,随后进入市政污水处理系统。目前,全球超过90个国家使用厨余垃圾粉碎机。其中,美国、新西兰和澳大利亚分别有94%、30%和20%的城市使用了厨余垃圾破碎机。在美国平均50%美国家庭安装了厨余垃圾粉碎机,有80%的新建住房将厨房垃圾粉碎机作为标准配件。粉碎直排技术将厨余垃圾从固废处理系统转入污水处理系统,有利于污水处理厂通过厌氧消化回收能源物质。同时减少了至少1/3的生活垃圾,降低了清运次数和垃圾处理负荷,进而节省了垃圾处理费用,降低了垃圾填埋场 CH4 的排放量。Zan等评估了厨余垃圾粉碎直排技术对相关污水处理厂污水处理网络的影响,发现厨余垃圾处理器的使用对生活污水处理厂的处理能力和水质影响有限,厨余垃圾粉碎直排系统有利于城市废物管理;粉碎直排技术在中国的推广存在以下问题:粉碎设备成本较高,在收入较低的家庭推广难度较大;粉碎设备处理能力受限,可能造成家庭下水道堵塞;污水流速过低导致破碎厨余垃圾在污水管网中沉积而产生厌氧发酵、大量产气等问题;管网中的厨余垃圾油脂可能会在低温条件下凝固导致管道堵塞;破碎厨余垃圾进入污水厂可能会增加预处理系统负荷和运维难度。厨余垃圾粉碎机处理技术只适合厨余垃圾产生源相对分散,产生量少,且住宅设施条件好的场合,现阶段不宜大面积推广应用。


3.5.2机械压榨预处理技术:厨余垃圾机械压榨技术通过压榨预处理设备将厨余垃圾中的浆化料挤压,实现了干湿分离的目的。图10展示了中大型压榨预处理和浆化料处理减量站的工作流程。压榨预处理单元是整个工艺技术预处理系统的核心组成部分,通过高压将厨余垃圾快速分类为压榨渣、浆化料两部分产物,能够较好地实现分质分类处理效果,并能够有效提升后续处理效率。机械压榨预处理工艺流程为:板式给料机→多效分级装置→磁选→破碎机→制浆机→一次压榨→二次压榨。具体是将厨余垃圾卸料进入料斗后落入下方的给料机。通过给料机输送进入制浆机,浆料通过重力作用落入粉碎机下方的物料缓冲池。存储在缓冲池中的物料泵送至一次生物压榨机进行第一轮粗压榨。一次压榨后分离出的有机浆液通过重力作用落入压榨机下方的浓浆池缓存。


                                                                                 图10中大型压榨预处理+浆化料处理减量站


       为了能最大限度地提取有机质,可以将一次压榨后的固体杂质加热后再进行二次压榨,二次压榨后分离出来的液相泵送至浓浆池缓存,剩余的固体杂质直接重力落入二次生物压榨机下方的除渣间。压榨后固体部分(压榨渣)含水率约30%左右,可以进一步制成垃圾衍生燃料或堆肥;浆化料部分含水率约85%~90%,可通过柱塞泵泵送至厌氧消化罐进行厌氧反应,回收能源实现资源化利用厨余垃圾经过压榨实现固液分离,性状更加稳定,有利于有针对性地提高后续处理效能,“减量化、无害化和资源化”效益显著。同时压榨处理工艺还存在初期投资大、占用一定土地面积、潜在的噪声和臭气污染等问题。


4、结论:2020年是中国垃圾分类工作推进开展的关键之年,在生活垃圾强制分类的背景下,大量厨余垃圾的分类收集及其处理处置凸显出的诸多问题亟待解决。本文围绕着垃圾分类政策推进现状、厨余垃圾的产生和处理出路以及厨余垃圾处理技术的研究热点进行了重点回顾,指出了当前垃圾分类政策、厨余垃圾的产生及特征等方面存在的认识偏差,梳理并整合了厨余垃圾处理技术研究热点和相关的工程案例,对2020年中国厨余垃圾处理技术研发和应用及其优劣势进行阐述,相信在中国垃圾分类工作的广泛推进下,能更好地促进厨余垃圾末端处理和资源化设施设备的完善与更新,期待2021年厨余垃圾处理领域能取得更大的突破。

 

                


 

发布时间:2021/12/21 10:56:23 查看:1128次

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