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基于碳中和的廚余垃圾資源化處理技術分析

        垃圾分類在習近平總書記主持召開中央財經領導小組第十四次會議時指出,國家發改委、住建部聯合發文,明確重點城市生活垃圾得到有效分類,目前垃圾分類已經在所有城市都在實施,還需要形成可操作路徑:加強科學管理、形成長效機制、促進源頭習慣養成。2021年3月15日中央財經委第5次會議,研究基本路徑和重要舉措,提出來遵行十四五規劃的精神,實現碳達峰、碳中和,將是未來幾十年垃圾處理行業的主旋律之一。行業同仁、企業要緊跟趨勢,做出應有探索和貢獻。

        廚余垃圾是在垃圾分類后有機固廢的最主要成分,而且也是生活垃圾有機碳最主要的載體,廚余垃圾有機碳處理是碳達峰、碳中和中最重要的研究對象,廚余垃圾在中國每天大約25萬噸清運量,每年約9000萬噸,比餐廚垃圾要大一倍,并且隨著國家城鎮化、農業現代化、生態旅游、菜市場生鮮垃圾增加等呈現逐年呈上升趨勢,成本也在不斷變化。

        廚余垃圾成分與餐廚垃圾類似,主要組成:剩飯菜、果皮、蔬菜殘余、骨頭、包裝物等;主要組分:水、淀粉、蛋白、脂肪(1%)、纖維素等;主要組成元素:C、H、O、N、S、Cl、Ca、Na等。廚余垃圾具有鮮明的資源和廢物的二重性,處理不好非常容易散發異味、污染環境、產生高濃度有機廢水的污染,其中碳以有機碳的形式存在,因含水率高,直接焚燒熱值受到影響,有機碳將轉換為簡單的無機碳,對碳中和和碳達峰是個值得探索的過程。

        廚余垃圾資源化處理就是應有的方向。資源化要從源頭分類做起,提高居民分類的參與率、準確率,投放環節的破袋問題、固定垃圾容器周轉、中轉站就地處理減量問題、撤桶并站等都值得更多關注。

        碳達峰、碳中和研究實施路徑中,廚余垃圾資源化主要有以下技術供探索:

        01 好氧堆肥技術

        老技術新問題,針對廚余垃圾含水率高、有機質含量高達到處理要求存在一些問題:是否腐熟,簡單烘干變成固體物還是堆置一次發酵二次發酵變成腐熟產品,中間產物和最終產物問題;惡臭氣體產生、散發、集中收集除臭等;場地占地大問題;產品銷路問題,也是大處置場的最主要問題。

        對碳中和貢獻探討:有機碳固定在土壤中;微生物降解產生部分二氧化碳;不耗能節能。

        02 厭氧發酵技術

        厭氧發酵技術是第二個主流的資源化技術,主要有干式厭氧發酵技術、濕式厭氧發酵技術,以干式厭氧發酵技術為主,餐廚垃圾協同濕式厭氧,與污泥、糞便、生鮮垃圾、園林廢物等協同。碳中和貢獻探討:沼氣凈化提純利用;氨氮的去除。

        03 壓榨脫水焚燒技術

        碳中和貢獻:替代化石燃料;有機漿液資源化處理。

        04 飼喂小動物技術

        飼喂小動物:黑水虻;蠅蛆;美州大蠊;金粉蟲;蚯蚓,無序養殖,需要行業同仁共同探索研究飼養喂小動物廚余垃圾導則,可探索更有價值的高科技、高標準應用。碳中和貢獻:全部有機碳固定轉化、氮元素充分利用

        05 就地處理(分布式處理)技術

        物理破碎:市政管道堵塞、浪費水、污水處理負荷等問題。生物處理:能耗、輔料、剩余物的處置等問題。熱解氣化:氣體污染控制、剩余焦油廢渣處置優勢和問題:土地、環評、可研等手續簡化;簡單可靠、清潔衛生;單位處理成本高;日常維護難

        全國日清運量約25萬t/d。截至2020年3月份,全國已建、在建廚余垃圾處理工程104座處理能力共1.91萬t/d。缺口比較大,經過一年的建設又有很多的新建項目。廚余垃圾處理設施噸投資30-60萬,按45萬計,處理設備市場約1125億;投放、收集、運輸設備市場約500億;監管平臺約200億;運行費約270億/年。廚余垃圾資源化有很多提升空間。

        總體來說,廚余垃圾資源化對碳達峰碳中和都有很多貢獻,后續加強技術探索,為餐廚垃圾減排減碳做好應有努力。對碳量計算,濕重1噸餐廚垃圾含0.095噸初始碳,廚余垃圾資源化利用全國23750噸/日有機碳固定下來,每年減排866.875萬噸碳。

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