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“十三五”期间,环保支持力度将持续加大,环保产业有望收获政策红利。垃圾处理作为环保领域的支撑产业之一,目前市场缺口明显,增长空间巨大,也是垃圾处理的重要组成部分,潜在需求强劲,有望迎来重要发展机遇,行业前景看好。
食物垃圾的产生
餐厨垃圾是指居民家庭、学校、机关单位、公共食堂、餐饮业等产生的餐厨垃圾、餐饮剩菜、食品加工废弃物、不能食用的动植物油脂、各种油水混合物,是城镇生活垃圾的一部分。
可以看出,餐厅厨余垃圾主要是餐厅、食堂等在食品生产过程中和就餐行为中产生的剩菜剩饭和食品加工废弃物,其中还包括一些过期、不能食用的食品和废弃物。我国是厨余垃圾产生量很大的国家,这当然和我国人口基数大有关系。同时,随着我国经济的快速增长,城镇化进程的加快,人民生活水平的普遍提高,人们对食品品质的要求也随之提高。在提高的过程中,俗话说“民以食为天”,人们对食物的要求从“吃饱”变成了“吃好”。这也导致我国厨余垃圾产生量增加,有数据显示,我国许多发达城市每天产生的生活垃圾超过3000吨,其中厨余垃圾约占50%甚至更高。
△表1、我国部分城市固体废物构成情况(数据来源于智物联环保管家平台)
由于餐厨垃圾主要由餐厨垃圾、餐厅剩菜和食品加工废弃物组成,为了统计方便,我们直接将餐厨垃圾在城市固体废物中的占比视为餐厨垃圾的占比,从而得到表1。
从表1中我们可以看出,在北京、上海等发达城市,餐厨垃圾在城市固体废物中占比很大,而以石灰、土壤、砖石等为主的建筑垃圾在北京、上海等城市固体废物中占比也很大。这说明在北京、上海等发达城市,人们对餐饮的需求较大,对餐饮的品质要求也比较高。而在发达城市,行业以服务业为主。这也直接导致我国一些发达城市餐饮厨余垃圾占比很大。
为了更直接的对比我国餐厨垃圾的产生量,我们将目光投向国外,可以发现在国外大多数发达国家,餐厨垃圾的产生比例只有20%左右,甚至美国也只占12%。(如表2所示)。这说明国外发达国家除了在餐厨垃圾处理方面拥有先进的技术外,还非常注重从源头上减少餐厨垃圾的产生,如实行净菜入世政策、规范各类餐厨垃圾的产生、对餐厨垃圾进行有效分类等。通过对比我们发现我国餐厨垃圾的产生量非常巨大,这也说明我国在某些方面需要借鉴发达国家的先进经验,从源头上减少餐厨垃圾的产生。
表2 发达国家城市固体废物构成情况(单位:%)
通过以上分析对比我们可以发现,在我国一些城市,餐厨垃圾的占比已经达到一半以上,甚至超过了建筑垃圾的占比,如此巨大的餐厨垃圾量也要求我国处理行业必须具备强大的垃圾处理能力,否则很容易造成“垃圾围城”的现象,同时也要有一定的技术限制,不能仅仅因为垃圾处理就对生态环境造成大规模的污染。
我国餐厨垃圾处理现状
据统计,2017年全国城镇餐饮业收入约3.96万亿元,若按一场餐饮活动中剩菜剩饭占比在1/4~1/3之间计算,我国餐饮业每年有近1万亿元的收入,这些剩菜剩饭变成了“垃圾”。随着近年来我国经济的快速发展,餐饮业零售额每年以21%的速度递增,餐厅厨余垃圾也将滚雪球般增长。以北京、上海为例,有机垃圾占北京城镇垃圾的65%,其中餐厨垃圾占近50%,上海市日均产生的餐厨垃圾约1000~1200吨。
近年来,我国一些大中城市探索餐厨垃圾资源化利用新模式,初步形成了北京模式、上海模式、宁波模式、西宁模式、泰安模式、湖州模式等餐厨垃圾资源化利用模式。
以北京朝阳区餐厨垃圾处理为例,位于北京朝阳区的餐厨垃圾处理厂,日处理餐厨垃圾400吨,是目前国内规模最大、自动化程度最高、技术水平最高的餐厨垃圾资源化处理站,是国内最大的农业微生物产品工业化固态发酵生产基地,是绿色北京、低碳北京的重点示范点。该场每年可消纳餐厨垃圾1.32×105t,可解决约400万城镇居民的餐厨垃圾处理问题,每年至少减少二氧化碳直接排放1.5×105t。该场每年可生产再生复合微生物菌群7.9×104t,可加工成环境友好的农业微生物产品,应用于有机农业,实现改善环境。该处理厂所采用的核心技术,可在10小时内将生活垃圾中的有机废弃物发酵处理并转化为肥料,无任何污染。
接下来我们看宁波。宁波市餐厨垃圾处理厂位于宁波市鄞州区古林镇,距离鄞州区垃圾填埋场约20km,设计日处理能力200t,主要处理来自宁波、鄞州、镇海三个老城区的餐厨垃圾。首先将餐厨垃圾中去除生活垃圾等无机物,再将分选后的餐厨垃圾经过蒸煮、压榨、油水分离等工序处理,使油水分离;处理后的油脂经精炼制成工业用油;固体有机物进行厌氧发酵,产生沼气,从而实现热电联产。该工艺的优点:①资源综合利用程度高,全过程达标排放;②相对③项目投资适中,经济效益和环境效益好,实现了餐厨垃圾较好的集中化、规模化处理。它的缺点是:①工业化、机械化程度高,工艺连续性强;②对单机设备的性能要求较高,对操作人员的操作技能要求严格。
目前餐厨垃圾处理的主要方法
1.破碎并直接排放
破碎直排是欧美国家处理少量散落餐厨垃圾的主要方法,是将餐厨垃圾在发生地直接破碎、粉碎,然后利用水力冲洗排入城市市政下水管网,与生活污水合并后送至城市污水处理厂集中处理。破碎法对于处理家庭厨余等少量散落餐厨垃圾具有价格低廉、工艺简单等优点,可以降低城市垃圾含水量,减少收集量,有利于提高城市垃圾热值。
2. 垃圾填埋场
在我国很多地区,厨余垃圾都是和普通垃圾一起送往填埋场处理。填埋是大多数国家生活垃圾无害化处理的主要方式,降解成分稳定时间短,有利于填埋场的回收利用,操作简单,因此被广泛应用。随着人们对厨余垃圾可利用性认识的不断提高,无论是欧美、日本还是中国,厨余垃圾的填埋率都呈现下降趋势,很多国家甚至已经禁止厨余垃圾填埋处理。
3.肥料处理
餐厨垃圾处理成肥料的方法主要有两种:好氧堆肥和厌氧消化。好氧堆肥过程是利用好氧微生物分泌的胞外酶在有氧条件下将有机固体分解为可溶性有机物,酶渗透到细胞内,通过微生物的新陈代谢实现整个堆肥过程。同时,好氧堆肥也衍生出一些类似的方法,如蚯蚓堆肥,这是近年来发展起来的新技术,它利用蚯蚓大量吃掉餐厨垃圾,将餐厨垃圾与土壤混合,通过蚯蚓砂囊的机械研磨作用和肠道中的生化作用,将有机物转化为自身或其他生物可以利用的营养物质。在此条件下,微生物分解有机废物,将碳、氢和氧转化为甲烷和二氧化碳,而氮、磷和钾等元素则留在残留物中,并转化为易于被动植物吸收利用的形式。
4.饲料加工
目前的饲料市场潜力巨大,由于以餐厨垃圾为原料,价格低廉,供应量巨大,产品营养丰富,利润空间大,具有较强的市场竞争力。饲料的制作方法有两种:(1)生物加工饲料。其原理是将培养好的菌种加入餐厨垃圾中,密封保存,菌种繁殖,杀死病原体制成饲料。(2)高温消毒饲料。其原理是利用高温消毒杀死病毒,粉碎后加工成畜禽饲料。餐厨垃圾加工成饲料比较成熟的方法是采用制粒技术、挤压膨化和干燥技术相结合,挤压后饲料中的细菌浓度远低于常规饲料中细菌浓度,低于其他样品中的细菌浓度。由于挤压过程中温度升高,采用单螺杆干燥挤压工艺,可大大降低潜在病原体的浓度。目前,已有部分厂家开发配套技术设备并投入运行。
5. 能源加工
餐厨垃圾的能源化处理近年来发展迅速,主要有焚烧、热解、发酵和制氢等方法。焚烧法处理餐厨垃圾的效率较高,最终可产生约5%的易于处置的残余垃圾。焚烧是在专门的焚烧炉中进行的,产生的热能可转化为蒸汽或电能,实现能源的循环利用。但餐厨垃圾含水量高,热值低,燃烧时需加入辅助燃料,造成投资大的问题,尾气处理也是一个难题。热解法是将垃圾在高温下进行热解,将垃圾所含的能量转化为气体、油和碳的形式,然后加以利用。热解法具有广阔的应用前景,但该技术尚未达到实用阶段,目前很少使用。氢气作为优质的清洁能源,被普遍认为是最有前途的替代能源,许多学者对其进行了研究。厨余垃圾的能源化处理必将受到越来越多的关注。
我国餐厨垃圾处理行业的发展前景
据《2018-2022年中国垃圾处理行业投资分析及前景预测报告(第1、2卷)》预计,“十三五”期间餐厨垃圾整体市场空间将达到1000-1500亿元。其中系统建设约200亿(收运系统包括垃圾容器、车辆,以及车辆与垃圾容器之间的衔接),处理处置工程市场约500-1000亿,日常运营市场约300亿,监管系统建设约100亿。可形成约20亿的市场规模。由此,我们也可以看出餐厨垃圾处理行业未来的发展趋势:
一是市场需求保持旺盛。十三五期间,环保支持力度将持续加大,环保产业有望收获政策红利。垃圾处理作为环保领域的支撑产业之一,目前市场缺口明显,增长空间巨大。而餐厨垃圾处理作为垃圾处理的重要组成部分,潜在需求强劲,有望迎来重要发展机遇,行业前景看好。
其次,餐厨垃圾配套收运管理体系建设或将成为热点话题,为确保餐厨垃圾处理能力建设“发挥应有作用”,试点城市除了确保餐厨垃圾处理厂顺利建设外,很可能同步加强餐厨垃圾收运体系、餐厨垃圾管理平台及监测体系建设,为餐厨垃圾处理厂提供原料保障。
最后,要综合利用现有技术。餐厨垃圾成分的复杂性决定了利用单一的现有处理技术很难实现高效高值化处理,看来,分离餐厨垃圾成分、综合利用现有处理技术是实现高效高值化处理的关键,也是必由之路。收集的餐厨垃圾初步清理杂质后,经离心或压榨,得到有机干渣和油水混合物。有机干渣用于发酵或制作饲料添加剂,再次分离油水混合物。油脂可用于生产生物柴油,而剩下的水除了含有高浓度的盐之外,还含有丰富的有机物,可利用相应的微生物进行发酵,产生能量气体。
总体来说,由于我国人口基数大,粮食需求量不断增加,导致我国餐厨垃圾产生量十分巨大。巨大的餐厨垃圾量也对我国餐厨垃圾处理行业提出了新的挑战。要求:只有重视餐厨垃圾问题,努力提高我国餐厨垃圾处理技术,才能解决餐厨垃圾问题,最终变废为宝。