國(guó)內(nèi)外廚余垃圾處理現(xiàn)狀及MBT處理技術(shù)

黃嘉晉，張啟揚(yáng)，沈耿哲，李 燕，揭英智，譚玉甜，阮加振

(廣東石油化工學(xué)院，廣東 茂名 525000)

國(guó)內(nèi)外廚余垃圾處理現(xiàn)狀及MBT處理技術(shù)

黃嘉晉，張啟揚(yáng)，沈耿哲，李 燕*，揭英智，譚玉甜，阮加振

(廣東石油化工學(xué)院，廣東 茂名 525000)

著重對(duì)中國(guó)與美國(guó)的廚余垃圾的產(chǎn)量、處理現(xiàn)狀、回收處理利用方法進(jìn)行了分析比較；綜述了目前較為先進(jìn)的機(jī)械生物預(yù)處理技術(shù)(MBT)的主要研究進(jìn)展并對(duì)其在巴西、西班牙的應(yīng)用情況作了簡(jiǎn)介；最后提出了我國(guó)運(yùn)用MBT技術(shù)處理廚余垃圾的意義及相關(guān)問(wèn)題。

廚余垃圾；現(xiàn)狀；MBT技術(shù)

1 國(guó)內(nèi)外廚余垃圾概況

截止到2016年，我國(guó)平均每個(gè)城市垃圾年產(chǎn)量大約在1.7億t左右，人均垃圾產(chǎn)量達(dá)0.4t/a。按照目前每年8%～10%的增長(zhǎng)速度。估計(jì)到2030年中國(guó)的固廢年產(chǎn)生量將增長(zhǎng)8倍(從2004年的1.9×108t/a增長(zhǎng)到2030年的3.8×109t/a)[1]。其中約有40%為廚余垃圾，占城市生活垃圾中較大的比重，目前有效地處理手段是將廚余垃圾中80%左右的水分去除，并將其中的粗蛋白、粗纖維、油類(lèi)和鹽類(lèi)進(jìn)行資源化利用[2]。目前我國(guó)尚未形成完善的廚余垃圾處理管理體制和系統(tǒng)處理技術(shù)方法，最常用的手段是與普通垃圾一起進(jìn)行焚燒填埋或堆土施肥[3]。為了尋求廚余垃圾更有效的資源化和無(wú)害化處理，2017年發(fā)改委、住建部公布正式文件《“十三五”全國(guó)城鎮(zhèn)生活垃圾無(wú)害化處理設(shè)施建設(shè)規(guī)劃(2016-2020)》進(jìn)行循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展專(zhuān)業(yè)項(xiàng)目。隨著不斷探索，一些新的技術(shù)慢慢替代傳統(tǒng)方法。例如好氧堆肥制作動(dòng)物飼料、厭氧發(fā)酵降低危害等。

美國(guó)廚余垃圾僅2.6%的回收率，低于城市生活垃圾回收利用率3.1%(AVG)。鑒于美國(guó)的國(guó)情出發(fā)，估計(jì)有5000萬(wàn)美國(guó)人沒(méi)有足夠的食物，美國(guó)更多的是通過(guò)措施，組織向食物銀行或食物拯救組織捐贈(zèng)安全和健康的食物，并減少送往垃圾填埋場(chǎng)的食物。從而減少?gòu)N余垃圾，從源頭控制垃圾的增長(zhǎng)。不可避免產(chǎn)生的廚余垃圾，就通過(guò)工業(yè)途徑，提煉脂肪、油和油脂，并將其轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品或生物燃料，土地堆肥，將食品廢物變成有價(jià)值的土壤改良劑、厭氧消化等方式解決。經(jīng)過(guò)多年的改造得到了顯著的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益[4]。

表1 國(guó)外廚余垃圾處理方式

2 MBP技術(shù)研究進(jìn)展

機(jī)械生物預(yù)處理(Mechanical Biological Pretreatment，MBP)技術(shù)[5]是對(duì)已收集的城市生活垃圾通過(guò)機(jī)械裝置處理、配合生物反應(yīng)為垃圾填埋、焚燒、堆肥等后續(xù)處理做鋪墊的預(yù)處理過(guò)程[6]。最早研究人員通過(guò)煙道式處理工藝，優(yōu)先除去25%～35%的有機(jī)垃圾，剩余的60%左右的垃圾通過(guò)填埋處置，達(dá)到較好預(yù)處理效果。其中運(yùn)用機(jī)械破碎、機(jī)械分選等設(shè)備，結(jié)合生物厭氧消化、生物好氧堆肥等技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)不僅可以作為單項(xiàng)垃圾處理，還可作為填埋、焚燒等技術(shù)的預(yù)處理過(guò)程。該技術(shù)的應(yīng)用在歐洲已有30多年的歷史，是處置城市生活垃圾的典型技術(shù)。

2.1 MBT技術(shù)研究進(jìn)展

在1980年，MBT處理技術(shù)是管道式堆肥工藝運(yùn)用于堆肥廠處理混合垃圾，由此發(fā)展起來(lái)。與填埋堆肥降低可生物降解物料含量的目的不同，MBT技術(shù)的目的在于回收貴重金屬、生產(chǎn)垃圾燃料，降低焚燒過(guò)程中造成的環(huán)境污染，減小填埋固化后二次泄露的可能性[7]。20世紀(jì)后期MBT技術(shù)得到廣泛的推廣，重點(diǎn)發(fā)展的是在封閉系統(tǒng)中配以機(jī)械設(shè)備促進(jìn)原生垃圾的生物降解，不僅減少環(huán)境污染和提高效率。2016年，我國(guó)杭州首次引入生活垃圾機(jī)械生物消融技術(shù)(EMBT)中試項(xiàng)目，通過(guò)將垃圾中的有機(jī)質(zhì)水解，然后與固相物料分離；進(jìn)行厭氧消化處理；干化獲得RDF燃料，這是有利于生態(tài)能源的應(yīng)用。

3 MBT技術(shù)研究概況

3.1 MBT技術(shù)組成

3.1.1 機(jī)械技術(shù)

機(jī)械技術(shù)由篩分、選取、渦電流分離、近紅外檢測(cè)(NIR)分選等組成[8]。MBT技術(shù)通過(guò)機(jī)械裝置配合生物反應(yīng)形成工藝，見(jiàn)表2。

表2 MBT處理技術(shù)過(guò)程

NIR(近紅外光譜)分選技術(shù)運(yùn)用光譜學(xué)、化學(xué)計(jì)量學(xué)于計(jì)算機(jī)中快速高效的篩選出不同材料；再經(jīng)機(jī)械粉碎大粒徑的原料顆粒，有利于進(jìn)步一分選等；與以往篩分不同，主要利用滾筒振動(dòng)篩動(dòng)態(tài)的分離不同徑粒；攪拌促進(jìn)好氧或厭氧生物過(guò)程物料的均勻化和粒徑改變；在智能機(jī)器無(wú)法識(shí)別物料分離時(shí)，采用人工的方式進(jìn)行分選。

3.1.2 生物技術(shù)

目前最為常用的生物技術(shù)，分別是厭氧生物技術(shù)與好氧生物技術(shù)，其中好氧技術(shù)以倉(cāng)式、露天條垛式、隧道式等為主。將垃圾與水混合進(jìn)行滲濾后將濾液充分懸浮并進(jìn)行厭氧消化制沼氣，厭氧消化后的沼液返回濾液進(jìn)行再滲濾。同時(shí)對(duì)固體殘留物好氧處理，產(chǎn)生的殘?jiān)鼉?chǔ)存后商業(yè)化利用，示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 滲透處理過(guò)程示意圖

4 國(guó)外成熟的MBT技術(shù)

4.1 巴西

目前南美洲一些國(guó)家處理生活垃圾為傳統(tǒng)的填埋方式，生物發(fā)酵、焚燒發(fā)電等處理方式仍然未有普及，通過(guò)MTB預(yù)處理技術(shù)是未來(lái)可繼續(xù)發(fā)展的重要手段，而且能夠促進(jìn)生活環(huán)境的改善。巴西埃斯特雷拉MBT處理策略如圖2所示。

圖2 巴西埃斯特雷拉MBT處理策略

Fig.2 Brazilian estrella MBT treatment strategy

Alberto Bezama等研究員為解決城市固體廢棄物垃圾的處理在巴西埃斯特雷拉進(jìn)行MTB技術(shù)的試驗(yàn)(如圖2所示)，總量為92.5 t的城市固體廢棄物垃圾在傳送帶上通過(guò)風(fēng)選、磁選等方式進(jìn)行，回收可再次利用物料30%，剩余的大量有機(jī)物料，再通過(guò)孔徑不同的一系列動(dòng)態(tài)篩分選取分類(lèi)。該過(guò)程中減重效率達(dá)50%，降容率達(dá)65%左右。大大提高填埋效果，并降低了運(yùn)行成本，產(chǎn)生巨大經(jīng)濟(jì)效益。

4.2 西班牙

巴塞羅那市區(qū)的生活垃圾主要由Ecoparc de Montcada垃圾MB預(yù)處理廠進(jìn)行資源化處理，年處理能力為24萬(wàn)t/a。

圖3 巴塞羅那MBT處理廠工藝示意圖

處理工藝主要分機(jī)械生物預(yù)處理、厭氧消化、好氧堆肥等過(guò)程，見(jiàn)圖3。其中機(jī)械生物預(yù)處理主要對(duì)金屬、塑料等進(jìn)行機(jī)械分離并回收。主要包括：機(jī)械滾筒篩，磁選機(jī)。生物有機(jī)垃圾在4個(gè)約3200 m3的封閉發(fā)酵池中厭氧發(fā)酵。沼氣回灌配合物料攪拌，在35℃下固態(tài)發(fā)酵21 d。最后在厭氧發(fā)酵階段，將膨松劑與厭氧消化得到的物料按2∶1進(jìn)行均勻混合，送入管道式系統(tǒng)完成好氧堆肥，在經(jīng)過(guò)幾周穩(wěn)定化和無(wú)害化后，對(duì)反應(yīng)過(guò)程中的操作參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。

5 結(jié)語(yǔ)

目前我國(guó)依然是通過(guò)填埋方式處理各種垃圾，雖然個(gè)別發(fā)達(dá)城市推行出垃圾分類(lèi)的政策和培養(yǎng)居民廚余垃圾與其他垃圾分開(kāi)放置的意識(shí)，但是由于政策的實(shí)施管理問(wèn)題和居民過(guò)往的生活習(xí)慣，垃圾分類(lèi)回收的觀念沒(méi)有得到很好的普及[9]。改變居民的“習(xí)慣”需要更好的城市管理政策，配合實(shí)施符合我國(guó)

國(guó)情的MTB處理工藝，才能解決我國(guó)混合回收垃圾產(chǎn)生污染等環(huán)境問(wèn)題。MBT處理技術(shù)作為一種預(yù)處理技術(shù)，減少了傳統(tǒng)垃圾處理產(chǎn)生的各種污染問(wèn)題，目的在于把生活垃圾無(wú)害化、資源化和減量化，防止二次污染的發(fā)生，使得廢氣垃圾在物質(zhì)利用、能量利用和填埋處置方面得到提升。我國(guó)到“十三五”末，力爭(zhēng)新增餐廚垃圾處理能力達(dá)3.44萬(wàn)t/d，城市基本建立起餐廚垃圾回收和再生利用體系，城鎮(zhèn)生活垃圾無(wú)害化處理設(shè)施建設(shè)總投資約2518.4 億元，在相關(guān)文件中廚余垃圾被單獨(dú)列出，并為其設(shè)立專(zhuān)項(xiàng)資金，說(shuō)明我國(guó)加大了在廚余垃圾資源化利用方面的投入，有力的推動(dòng)了廚余垃圾科學(xué)的綜合利用。

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(本文文獻(xiàn)格式：黃嘉晉，張啟揚(yáng)，沈耿哲，等.國(guó)內(nèi)外廚余垃圾處理現(xiàn)狀及MBT處理技術(shù)[J].山東化工,2017,46(7):217-219.)

Current Situation of Kitchen Waste Treatment at Home and Abroad and MBT Treatment Technology

HuangJiajin,ZhangQiyang,ShenGengzhe,LiYan*,JieYingzhi,TanYutian,RuanJiazheng

(Guangdong University of Petrochemical Technology,Maoming 525000,China)

This paper focuses on the analysis and comparison of the output,processing status,recycling and utilization of kitchen waste in China and the United States. In this paper,the main progresses of advanced biological pretreatment technology (MBT) are reviewed,and their applications in Brazil and Spain are summarized. Finally,the significance of using MBT technology to treat kitchen waste and the related problems are put forward.

kitchen waste；status；MBT technology

2017-02-26

2016年廣東石油化工學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)校級(jí)培育計(jì)劃項(xiàng)目(2016pyA011)

黃嘉晉(1993—)，男，廣東韶關(guān)人，本科生，主要研究石油化工；通訊作者：李 燕(1969—)，女，碩士，副教授，主要從事化學(xué)工程教學(xué)與科研工作。

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1008-021X(2017)07-0217-03