城市厨余垃圾分散就地处理现状及建议
——以广州市为例
2021-08-17朱云
朱 云
(广州市城市管理技术研究中心 广东广州 510170)
引言
厨余垃圾是指易腐烂的、含有机质的生活垃圾,包括家庭厨余垃圾、餐厨垃圾和其他厨余垃圾等[1]。餐厨垃圾以餐饮服务业为产生源,具有含油率高、含盐率高、极易滋生细菌、极易腐败等特点。其他厨余垃圾主要是来自农贸市场、大型超市的厨余垃圾,具有纤维质含量高、含油率低、含盐率低等特点。家庭厨余垃圾性质介于餐厨垃圾和其他厨余垃圾之间。厨余垃圾处理是生活垃圾分类处理系统重要组成,是分类处理的重点和难点。
1 广州市厨余垃圾基本情况
1.1 厨余垃圾内涵
生活垃圾采样分析执行国家标准 《生活垃圾采样和分析方法》[2],其中厨余类指各种动、植物类食品(包括各种水果)的残余物,木竹类指各种废弃的木竹制品及花木。在分类管理实践中,盆栽植物一般归类为厨余垃圾,玉米衣、椰子壳、大骨、贝壳等不易腐烂的物质在分类管理上归类为其他垃圾,在分析采样中被列入厨余类。不同城市采用的分类方法略有差异,如上海市盆栽植物属于湿垃圾,而广州市盆栽植物列入其他垃圾,但总体上以剩菜剩饭、菜头菜尾、果皮、过期食品等为厨余垃圾的主要组成。
综上,厨余垃圾在采样分析和分类管理的定义不同,在不同城市的分类方法也存在细微差异,是一个相对概念。
1.2 广州市厨余垃圾处理情况
广州市2019 年生活垃圾清运处理量2.1 万吨/日,按照生活垃圾组分调查数据显示,厨余垃圾占比约为50%[3][4],以此测算,家庭厨余、其他厨余垃圾理论产生量在1 万吨/日,餐厨垃圾产生量约为2500 吨/日。目前集中日处理能力达到2200 吨,分散日处理能力也超过1000 吨。2019 年日均处理厨余垃圾2200 多吨,其中集中处理约1200 吨,分散处理约1000 吨。
早在2013 年,广州市餐厨垃圾小型生物处理机有100 余台,单台设备日处理规模一般在在100-500kg,主要处理机关单位、学校食堂的餐厨垃圾,由于能耗较高单吨处理,设备维护困难等原因,只有少数小型生物处理机仍在使用。在2018 年,A 区因集中处理设施选址难,区政府要求各镇街年底建成日处理规模不低于20 吨的厨余垃圾分散处理设施,截止目前,已建成日处理能力520 吨。A 区厨余垃圾生物处理机主要处理对象为分类后的家庭厨余垃圾,受非洲猪瘟影响后,优先收集和处理餐厨垃圾。B 区在2019 年开始推进分散就地处理,目前已经达到日处理能力400 余吨。
2 主要技术、模式及成本
2.1 处理工艺技术
厨余垃圾分散就地处理主要采用生物处理机,以好氧发酵和制腐殖酸有机肥为主要工艺,生物酶解技术是以生物工程酶降解有机物,生成CO2和H2O,并产生≤5%的残渣。压榨脱水可以减少20-30%水分,但仅为预处理,残渣仍要送到处理厂进行无害化处理。粉碎直排技术,我国大多数城市的污水管网不能匹配,且雨污分流系统不完善,存在多种隐患,在上海、广州等城市均不提倡粉碎直排。
厨余垃圾生物处理机从类型分,有减量型、减量-资源型、资源型。广州市主要以减量-资源型为主,包括预处理、发酵、污染物处理及中控系统。预处理去除厨余垃圾中不适宜发酵的物质,如餐具、贝壳、塑料等,除杂后破碎螺杆挤压脱水,残渣进入发酵仓体进行快速发酵,污水经污水处理系统处理后排入污水管网。通过破碎脱水等预处理,提高了微生物与物料的接触面积,缩短发酵时间,提升生物处理效率。发酵添加复核微生物菌剂,温度一般控制在55-85℃,在发酵仓停留12 小时-10 天不等,经发酵后形成较为稳定的初级发酵产物(图1)。初级发酵产物产生量大约为原生垃圾的5-15%[5],可作为有机肥原料或用于绿化用有机基质。发酵过程中产生的废气,经负压收集处理后排放。部分处理餐厨垃圾的生物处理机,配备水洗除油除盐设备,污水处理设有油水分离装置。生物处理机根据处理额定量可分为大型、中型、小型机,大型为额定处理量>10t/d,中型为额定处理量>1t/d且≤10t/d,小型为额定处理量≤1t/d。
图1 生物处理机典型工艺流程图
2.2 处理成本
厨余垃圾生物处理机,一般是政府采购设备、配套土建,由厂家负责技术服务和培训,环卫站运行,也有采取购买处理服务方式,以处理单价和处理量与企业结算。本文主要以广州市城市地区厨余垃圾生物处理机为案例进行详细分析。
2.2.1 A 区某街道厨余垃圾处理站
A 区某街道厨余垃圾处理站位于2017 年10 月建成并投入使用,设计规模为日处理餐厨垃圾10 吨,每天处理约10 吨厨余垃圾。处理站由两台日处理量为5 吨的厨余垃圾处理设备组成,项目总投资399.5 万元,其中基础建设投入98 万元,2 套厨余垃圾处理设备采购费257.8 万元。根据该街道运行两个月的运营成本计算,厨余垃圾处理运行成本约为150-180 元/吨,含人工费、电费、水费、菌种、除臭等,不含设备折旧、污水处理费。
2.2.2 B 区某街道厨余处理中心
B 区某街道厨余处理中心由原转运站改建而成,由政府采购设备,采购价格200 万元。处理规模为10 吨/日,先破碎脱水后进入发酵仓,发酵仓温度在55-85℃,处理时间为16 小时,占地100 平方米。设备功率85 千瓦,负荷率80%,运行16 小时。除水电外,人工、菌种、污染物处理等运行费约为100 元。
2.2.3 处理成本比较
A 区某街道,设备吨投资为25.8 万元(含除臭设备,不含污水处理设备,与压缩站共用污水处理系统),运行费用150-180元,折旧费按设备残值5%、使用10 年、一年运行365 天计,单吨设备费用67 元、土建费用15 元,污水臭气治理按50 元计,则厨余垃圾单吨处理成本为282-312 元。B 区某街道设备吨投资20万元(含污水处理、除臭设备),按照上述条件分析,单吨设备费用55 元,采用A 区某街土建费用15 元计,运行费用208 元,则厨余垃圾单吨处理成本为278 元。由此可见,大中型生物处理机吨运行费用远低于小型生物处理机[6],运行费用随着处理量的增加而减小,通过规模化降低处理成本[7]。
分散就地处理和集中处理,两者都有前端收集费用,但前者较后者节约了中转和站后运输成本。广州市生活垃圾中转、运输费用约为115 元/吨,处理费按照边界清晰的某厨余垃圾处理厂处理单价199.5 元,厨余垃圾集中处理的中转、运输、处理总价为314.5 元,分散就地处理成本与含转运的集中处理成本较接近。
2.3 运行管理
分散就地处理相比较集中处理来说,具有易选址、投产快的特点,可减轻集中处理压力,维持分类体系有效运行。但分散处理对管理者来说,是新鲜事物,因为对处理设施监管不熟悉,在环保上不了解政策,增加了管理难度。
在调研过程中,大多数生物处理机的除臭系统和污水处理系统正常运行,有些处理站厂界距离居民仅有十多米,并没有引起居民投诉等负面影响。但有些处理站存在污染物排放不达标的问题,存在臭气外溢、污水处理系统无效等问题。
生物处理机处理的产物对照《有机肥料》[8]进行检测,产物基本满足有机肥料标准要求,但发酵时间较短,腐熟度不够,仅达到初级稳定产物,可进行二次发酵或作为有机肥料原料使用。
3 应用前景分析
从2017 年推行46 个重点城市的生活垃圾分类工作,分类全流程体系推进时间仅仅有三年,由于前期没有规划分类处理设施或规划的分类处理能力与分类推进工作不匹配,导致厨余垃圾集中处理设施建设滞后,厨余垃圾没有出路或处理能力不足,为了配合分类推进,在生物处理机已有技术应用、设备生产能力的基础上,在很多城市广泛运用,例如上海、浙江、江苏等。
2019 年住建部印发 《关于在全国地级及以上城市全面开展生活垃圾分类工作的通知》(建城[2019]56 号),要求在全部地级以上城市开展垃圾分类,对刚启动分类或处理能力不足的先行城市来说,厨余垃圾分散就地处理仍有广阔的应用前景。大型生物处理机可通过多组并联模式形成更大规模处理厂。适用于单位、学校饭堂的小型生物处理机,因吨设备投资、运营成本较高,主要用于经济较发达投入资金充足的城市。
4 建议
4.1 理顺分类与处理的关系
源头分类与末端处理相互制约、相互促进,在分类进程中存在不同的矛盾。前端分类和处理能力不匹配时,导致生活垃圾分类体系运行不流畅,拖慢分类进程、降低分类效果,处理能力建设过高,又存在设施空载,投资难以收回,形成浪费。政府要做好厨余垃圾处理规划,处理好分散就地与集中处理的关系,做好长期和短期衔接规划,提早谋划好,合理过渡,减少资金浪费,满足厨余垃圾生物处理需求。
4.2 做好分散就地处理监管
厨余垃圾分散就地处理与集中处理相辅相成,城市管理主管部门往往重视大型集中处理设施的管理,疏忽分散就地处理设施的运行管理。要加强对厨余垃圾分散就地处理污染控制、环境卫生及运行的监督管理,组织对工艺技术评估,做好设备登记、运行台账记录,加强运行过程管理,加强管理人员的培训,达到规范厨余垃圾分散处理的目标。
4.3 制定地方技术标准
技术规范主要针对大型集中处理设施,除《有机垃圾生物处理机》(CJ/T227-2018)外,缺乏厨余垃圾分散就地处理有关工艺技术、经济指标的有效指引,对多种不同工艺技术生物处理机,政府招标采购中对设备参数把握不准,增大固定资产投资风险,不利于推进厨余垃圾分散就地处理。按照厨余垃圾三个类别,分别提出预处理要求,发酵过程把握关键因素控制,提出产物无害化要求等,从技术方面为管理提供决策。
4.4 加强研发创新投入
生物处理机可通过工艺优化,达到降低能耗,控制成本的目标。针对不同来源不同特性的厨余垃圾(餐厨、家庭厨余、其他厨余),筛选高效微生物,优化运行参数。优化厨余垃圾预处理模块,改善产物质量,以提高整体处理效率和经济性。根据处理后产物特点,加速产物的稳定化,开展盆栽、小区和田间种植试验,开发专用肥料或基质,形成农业、林业专用肥料或基质,提高产品附加值,解决产物出路。加强污染物治理设备研发、技术优化,实现污染物达标排放。
结语
受规模影响,分散处理的吨处理成本要高于集中处理设施,但分散就地处理节约了转运、运输费用,减少了运输过程的污染防控及风险,大、中型厨余垃圾分散就地处置具有一定的经济性和可行性,在生活垃圾分类推进中值得推广应用。主管部门应加强厨余垃圾分散处理的监督管理,确保厨余垃圾无害化处理,臭气、污水处理系统正常运行,污染物达标排放。主管部门应正确处理好厨余垃圾分散和集中、短期与长期处理的关系,做好分类处理设施建设规划。