電化學(xué)法：讓餐廚垃圾變沃土
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新型餐廚垃圾脫鹽除鹽回收凈化處理器
近日，在北京舉行的一個(gè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)研討會(huì)上，一臺(tái)其貌不揚(yáng)的智能機(jī)器引起了參會(huì)人員的極大興趣，機(jī)器的全稱(chēng)是“新型餐廚垃圾脫鹽除鹽回收凈化處理器”綽號(hào)“吃干榨凈機(jī)器人”。
這個(gè)看上去像一個(gè)汽車(chē)大小的長(zhǎng)方形盒子，構(gòu)造并不簡(jiǎn)單：一個(gè)不銹鋼電解槽容器底部，帶有一個(gè)螺旋槳刀片，容器上有孔。工作人員把果皮、菜葉、蛋殼及餐廚垃圾倒進(jìn)去，按下開(kāi)關(guān)，螺旋槳刀片開(kāi)始快速轉(zhuǎn)動(dòng)，不一會(huì)機(jī)器安靜下來(lái)，經(jīng)過(guò)螺旋輸送和固液分離后打開(kāi)一看，容器空了，它后面的袋子里則有一團(tuán)粘稠物，這就是餐廚垃圾經(jīng)過(guò)了脫鹽、除鹽、廢氣凈化、去除重金屬等吃干榨凈后的有機(jī)肥——堆肥。
這個(gè)“大塊頭”，著實(shí)不簡(jiǎn)單，它自身?yè)碛?項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利、12項(xiàng)實(shí)用新型專(zhuān)利。它通過(guò)氧化反應(yīng)，將廢氣變成了次氯酸鈉，也就是我們平時(shí)游泳池放置氯氣殺毒的原理，由于次氯酸鈉具有凈化廢水廢氣的功能，所以我們?cè)僖猜劜坏缴ê蛥捬醴ㄌ幚聿蛷N垃圾時(shí)產(chǎn)生的臭雞蛋味了。
這臺(tái)獲得2015年北京市科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)的“吃干榨凈機(jī)”，是北京樂(lè)田園環(huán)？萍加邢薰咀灾餮邪l(fā)的專(zhuān)利產(chǎn)品，專(zhuān)用于餐廚垃圾的處理和凈化。目前，這臺(tái)“吃干榨凈”的機(jī)器正在北京、內(nèi)蒙古、河北等地區(qū)應(yīng)用，并且即將推廣到全國(guó)。今后，我們就再也不用擔(dān)心地溝油重上餐桌了。
“放錯(cuò)了地方的資源”
一分鐘前還是佳肴，一分鐘后就成了垃圾。由于飲食文化和聚餐習(xí)慣，餐廚垃圾成了中國(guó)獨(dú)有的現(xiàn)象，并且每天產(chǎn)生巨量的餐廚垃圾。
餐廚垃圾，又稱(chēng)泔水，是居民在生活消費(fèi)過(guò)程中形成的生活廢物，極易腐爛變質(zhì)，散發(fā)惡臭，傳播細(xì)菌和病毒。餐廚垃圾主要成分包括米和面粉類(lèi)食物殘余、蔬菜、動(dòng)植物油、肉骨等，從化學(xué)組成上，有淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)、脂類(lèi)和無(wú)機(jī)鹽。
餐廚垃圾的主要特點(diǎn)是有機(jī)物含量豐富、水分含量高、易腐爛，其性狀和氣味都會(huì)對(duì)環(huán)境衛(wèi)生造成惡劣影響，且容易滋長(zhǎng)病原微生物、霉菌毒素等有害物質(zhì)。
“餐廚垃圾除了污染環(huán)境、影響市容外，還會(huì)危害人體健康。由于餐廚垃圾中含有肉類(lèi)蛋白以及動(dòng)物性的脂肪類(lèi)物質(zhì)，牲畜在直接吃食未經(jīng)有效處理的餐廚垃圾后，容易發(fā)生‘同類(lèi)相食’的同源性污染，“蛋白質(zhì)同源”并可能促使某些致命疾病的傳播。”課題負(fù)責(zé)人，北京樂(lè)田園環(huán)保科技有限公司總經(jīng)理?xiàng)顤|海說(shuō)。
雖然處置不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，但餐廚垃圾也并非一無(wú)是處。楊東海表示，餐廚垃圾具有廢物與資源的雙重特性，可以說(shuō)是典型的“放錯(cuò)了地方的資源”。
據(jù)了解，餐廚垃圾內(nèi)含大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，主要成分是油脂和蛋白質(zhì)，油脂可以作為制取生物柴油的適合原料。固渣除鹽后用作天然有機(jī)肥，將餐廚垃圾“無(wú)害化”“資源化”的凈化處理，是增加資源利用率的有效途徑。
目前，我國(guó)高度重視餐廚垃圾處理工作，國(guó)家先后出臺(tái)《關(guān)于組織開(kāi)展城市餐廚廢棄物資源化利用和無(wú)害化處理試點(diǎn)工作的通知》和《關(guān)于加強(qiáng)地溝油整治和餐廚垃圾廢棄物管理的意見(jiàn)》，指出要加強(qiáng)對(duì)我國(guó)餐廚廢棄物的管理和專(zhuān)項(xiàng)整治，推進(jìn)其資源化利用和無(wú)害化處理。
傳統(tǒng)餐廚垃圾處理方式有弊端
據(jù)了解，我國(guó)餐廚垃圾處理起步比較晚，由于我國(guó)餐廚垃圾成分復(fù)雜，決定了使用單一的現(xiàn)有處理技術(shù)難以完成高效的處理。我國(guó)餐廚垃圾處理方式主要有填埋、焚燒、飼料化、堆肥、熱解和厭氧發(fā)酵等，目前資源化利用處理技術(shù)路線(xiàn)為生化法和厭氧法，將餐廚垃圾中有機(jī)物經(jīng)過(guò)厭氧發(fā)酵轉(zhuǎn)換成沼氣。
“餐廚垃圾無(wú)害化、資源化處理是今后餐廚垃圾處理的主要發(fā)展方向。”楊東海說(shuō)。
由于餐廚垃圾含水率較高，焚燒、熱解就不適用，微生物好氧處理不徹底，產(chǎn)生廢氣，能耗大，并且培養(yǎng)微生物存在菌種安全性等問(wèn)題；蚯蚓堆肥由于受地域限制，難以進(jìn)行規(guī)；茝V。堆肥技術(shù)成熟，但是占地面積大，并且產(chǎn)生二次污染，處理不徹底，推廣困難。
“餐廚垃圾厭氧發(fā)酵工藝是現(xiàn)在唯一資源化處理工藝；同時(shí)也存在諸多相應(yīng)的問(wèn)題。”楊東海認(rèn)為，“厭氧法雖然采用的較多，但餐廚固渣中含鹽高，作為有機(jī)肥使用會(huì)造成土地板結(jié)等缺點(diǎn)。”
目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)餐廚垃圾處理廠(chǎng)采用的是厭氧發(fā)酵技術(shù)。厭氧發(fā)酵技術(shù)產(chǎn)生的沼氣出路主要有3種：發(fā)電并網(wǎng)、車(chē)用燃?xì)狻嚎s天然氣。小型城市可以實(shí)現(xiàn)沼氣發(fā)電并網(wǎng)，大城市實(shí)現(xiàn)較為困難；車(chē)用燃?xì)饧兌纫蟾，相?yīng)的沼氣凈化設(shè)施可能比較復(fù)雜；壓縮天然氣需要鋪設(shè)管道，成本較高。
“出路沒(méi)理順，一些處理廠(chǎng)生產(chǎn)的沼氣只能用來(lái)‘燒火炬’，白白浪費(fèi)掉了。‘吃干榨凈’、變廢為寶，而我們做到了。”楊東海說(shuō)。
隨著國(guó)家對(duì)循環(huán)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，以及專(zhuān)項(xiàng)資金支持餐廚廢棄物資源化利用和無(wú)害化處理試點(diǎn)城市的推進(jìn)，對(duì)餐廚垃圾的規(guī)范、處理和發(fā)展提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)，餐廚垃圾無(wú)害化資源化回收處理，迫切需要研究開(kāi)發(fā)更高水平的資源化無(wú)害化回收服務(wù)技術(shù)。我們提倡“用循環(huán)經(jīng)濟(jì)原理處理處置餐廚垃圾。”
“吃干榨凈”的電化學(xué)法
在北京市科委創(chuàng)新基金的支持下，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)性的研發(fā)，科研團(tuán)隊(duì)就當(dāng)前餐廚垃圾處理技術(shù)存在問(wèn)題進(jìn)行攻關(guān)，采用電化學(xué)方法攻克了餐廚垃圾脫鹽、除鹽及重金屬離子凈化等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，自主研發(fā)了“吃干榨凈機(jī)”，有效解決了餐廚垃圾脫鹽及重金屬離子、油水分離、廢氣、廢水有害物的凈化技術(shù)難題。
楊東海告訴記者，采用電化學(xué)方法對(duì)餐廚垃圾資源化集中處理，可以減少餐廚垃圾收運(yùn)和填埋過(guò)程中的二次污染重金屬離子和廢氣問(wèn)題。“可以減少和防止餐廚垃圾被用來(lái)飼養(yǎng)“垃圾豬”和提煉“地溝油”而危害人們的身體健康，減少由于餐廚垃圾不合理處置而可能引起的環(huán)境污染及疫情傳播，改善了群眾的生活環(huán)境質(zhì)量和城市市容。”
與目前采用的生化厭氧法相比，電化學(xué)法具有顯著優(yōu)勢(shì)。同比能耗降低30%，運(yùn)行費(fèi)用降低30%，固渣除鹽用作天然有機(jī)肥達(dá)到了循環(huán)經(jīng)濟(jì)和資源化，形成產(chǎn)業(yè)閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)高度資源化進(jìn)而實(shí)現(xiàn)盈利，這樣一個(gè)日處理量200噸的餐廚垃圾處理工廠(chǎng)，不但不需要財(cái)政的補(bǔ)貼資金，還可獲得每年2000萬(wàn)的收入。
“本成果解決了傳統(tǒng)的生化法和厭氧發(fā)酵行業(yè)的發(fā)展關(guān)鍵共性幾個(gè)技術(shù)難題：本設(shè)備將廢水、廢氣和有機(jī)肥一并自動(dòng)處理達(dá)標(biāo)排放和回收，因已除鹽直接可作有機(jī)肥使用，即資源化回收且無(wú)公害，采用電化學(xué)的方法打破了傳統(tǒng)的生化、厭氧辦法技術(shù)的單一，實(shí)現(xiàn)了餐廚垃圾處理產(chǎn)品的升級(jí)換代，有對(duì)時(shí)代顛覆性的技術(shù)突破革新，成果提高了行業(yè)的水平。”
另外，使用該電化學(xué)方法，還具有節(jié)能的優(yōu)勢(shì)。楊東海介紹，電化學(xué)法反應(yīng)過(guò)程中會(huì)生成一些具有強(qiáng)氧化作用的中間產(chǎn)物，這些具有強(qiáng)氧化性的活性中間體，可以除去垃圾中的臭味，并可以降低垃圾所含水分中的COD和BOD，減少?gòu)U水污染。又可將餐廚垃圾中的有機(jī)物、病菌和重金屬凈化干凈，吃干榨凈資源化，因此不需再投入運(yùn)行成本就可凈化達(dá)標(biāo)。
據(jù)了解，電化學(xué)法每公斤用電量為0.19度，而生化厭氧法為每公斤0.25度，這足以改變?nèi)藗冋J(rèn)為電化學(xué)會(huì)比生化法、厭氧法用電量多的揣測(cè)，同時(shí)節(jié)省生化、厭氧法需添加各種微生物菌的成本，可見(jiàn)電化學(xué)方法運(yùn)行成本優(yōu)于前二者。
“電化學(xué)法不需要增加廢水、廢氣及重金屬離子等設(shè)備的成本投入，僅需電化學(xué)處理投入成本，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于生化厭氧法的投資。”楊東海說(shuō)，“這一點(diǎn)我們?cè)诒本╇娪皩W(xué)院等多家單位進(jìn)行了實(shí)踐，效果十分顯著。”
餐廚垃圾處理迎來(lái)升級(jí)革命
近年來(lái)，政府大力支持餐廚垃圾處理產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，鼓勵(lì)社會(huì)資金投入，通過(guò)制定優(yōu)惠的政府財(cái)政補(bǔ)貼、土地政策以及金融支撐政策，鼓勵(lì)民間資本投入垃圾處理設(shè)施的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)。這讓楊東海看到發(fā)展的希望。
“我國(guó)很多餐廚垃圾處理建設(shè)存在滯后。”楊東海認(rèn)為，主要原因是當(dāng)前生化、厭氧法含鹽高，不能回收，而一些生化厭氧法餐廚處理存在重金屬排放不能達(dá)到國(guó)標(biāo)要求造成的。
楊東海認(rèn)為，本項(xiàng)新技術(shù)突破性地解決了餐廚垃圾處理中的幾個(gè)難題：固渣可回收資源化可持續(xù)發(fā)展，減少地方補(bǔ)貼，吸引民間投資熱情；廢氣廢水、重金屬離子不需加大投入就可一舉四得，一并凈化達(dá)標(biāo)，做到了“吃干榨凈”可回收再利用。“運(yùn)行成本和設(shè)備投資及穩(wěn)定化方面，均優(yōu)于生化、厭氧法。”
楊東海算了一筆賬：當(dāng)前全國(guó)每天有14.53萬(wàn)噸餐廚垃圾需要處理回收，且每年以4%速度在增長(zhǎng)，建設(shè)規(guī)模在800座/全國(guó)，如果采用我們的電化學(xué)方法，每天按200噸處理規(guī)模的工廠(chǎng)，每年全國(guó)工廠(chǎng)可產(chǎn)生利潤(rùn)160億，同時(shí)可減少生化法財(cái)政補(bǔ)貼150億，可供26250萬(wàn)畝良田用上這種天然有機(jī)肥，對(duì)環(huán)保做出巨大貢獻(xiàn)，防止地溝油重上餐桌。
2016年第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要明確將加快建設(shè)城市餐廚廢棄物資源化利用和無(wú)害化處理系統(tǒng)，實(shí)施循環(huán)經(jīng)濟(jì)引領(lǐng)計(jì)劃。“這項(xiàng)技術(shù)成果正在向河北、浙江、江蘇、內(nèi)蒙古等全國(guó)餐廚垃圾試點(diǎn)城市推廣。”楊東海告訴記者，他們正在與浙江湖州洽商共建一座日處理100噸的餐廚垃圾處理廠(chǎng)，“預(yù)計(jì)今年還會(huì)有幾個(gè)大型處理工廠(chǎng)簽訂合同。”
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