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周传斌:厨余垃圾处理技术的资源环境绩效评价分享
(时间:2019-7-9 7:22:40)

   2019年6月6日,海底捞杭州一门店因被相关部门检查发现垃圾分类不当被责令限期整改,并可能面临垃圾被拒运的消息,引发社会关注并登上网络热搜榜。有人认为,垃圾分类的大力推进,势必给餐厨和厨余垃圾处理带上紧箍咒,压力之下,餐厨和厨余垃圾处理势必要解决多年顽疾(详情请点击:带上“紧箍咒”后,餐厨垃圾处理先要告别多年顽疾)。
   关于厨余垃圾处理问题,一直是业界关注的重点。2019年6月24日,中国科学院生态环境研究中心副研究员周传斌以“厨余垃圾处理技术的资源环境绩效评价”为主题进行了深度分享。

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   周传斌

   无废城市下的厨余垃圾处理需求
   周传斌介绍,厨余垃圾主要来源于居民家庭、农贸市场、批发市场、超市等,由剩饭菜、烂蔬菜瓜果、腐肉、碎骨、蛋壳、内脏、茶渣等组成。厨余垃圾大量占用垃圾填埋场地,严重影响城乡人居环境。
   他介绍,北京近15年厨余垃圾比例从46%上升至66%,2016年略为下降,上升比例为57-60%。中国科学院生态环境研究中心统计了1988-2016年115个地级市503条生活垃圾组成成分数据,用广义球坐标转换进行数据处理,以城市规模、燃料结构、地理分区、经济水平等指标进行基于人工神经网络的数据训练。在此前提下,把不同的垃圾处置成分的数据推到全国的各个地级市,做了简单的模拟。结果发现,全国厨余垃圾组分平均值为54%,全国进入填埋、焚烧处置设施的厨余垃圾量估算为1.16亿吨/年。
   周传斌介绍,2025-2050年间,全球有机固废产量约占全球生物质资源使用量的40%;到2050年,全球的餐厨垃圾产量将达到约7亿吨/年,依照预算结果,中国厨余垃圾的产量将占到全球的七分之一。无论从全国情况看,还是全球情况看,未来,厨余垃圾处理在基础设施处理和资源化利用方面都是有很高需求的。
   欧盟在2004年发布了零填埋政策,提出的的“Lock-in效应”促进了垃圾焚烧,但没有显著的减量效果;
   周传斌表示,在“无废城市”建设上,中国的“无废理念”一定程度上借鉴了欧盟的该政策。2019年,国务院办公厅印发《“无废城市”建设试点工作方案》,要求稳步推进“无废城市”建设试点工作。《方案》提出,“无废城市”的试点建设,包括垃圾在源头的减量,也包括中端和末端的资源化利用。
   中国科学院生态环境研究中心梳理了“无废城市”建设中的59项指标,发现12项指标与有机固体废物相关。具体到厨余垃圾,包括人均生活垃圾产生量和生活垃圾填埋量的下降,“无废城市”细胞单位(农贸市场和超市)、餐厨垃圾回收利用量增长、垃圾分类收运系统覆盖率和生活垃圾减量化与资源化技术示范的提高。
   为什么要在“无废城市”这个尺度考虑厨余垃圾处理的问题?周传斌表示,如果把城市的系统比做一个有机体,那么它需要的是健康的物质代谢过程。有机体里面物质的输入和输出,跟人体的代谢过程是一样的,最终的目标是要健康地吃,不能少吃,也不能多吃,最大化把身体的废弃物排泄出去,实现有机体的健康循环运转。
   周传斌表示,厨余垃圾做到“无废”,最重要的就是节约食物。研究表明,食物浪费背后是10倍以上的生物质资源“足迹”;但是做到厨余垃圾资源化利用,能同时为土地和能源系统补充生物质资源。
   我国的厨余垃圾处理技术应用
   周传斌表示,现在的厨余垃圾处理技术总体上可以分四个部分,从技术原理来看,分为厌氧、耗氧,生物精炼和无害化处置;从业务规模来看,分大、中、小型规模;从分布模式,应用场景有集中、分散两种模式;还有一个比较重点的指标是反映技术成熟度的地方,我国有各种垃圾处理实验场,技术就绪程度也要重点考虑。
   接下来,周传斌重点介绍了几个厨余垃圾的处理技术。
   1.集中式大型厨余垃圾干式厌氧发酵处理技术:周传斌介绍,该技术的应用场景为城市终端基础设施,处理能力超过200吨/年。该技术的典型案例为首创环境在宁波建设的厨余垃圾干式厌氧发酵处理厂,项目占地115亩,一期投资3.6亿元,采用预处理除渣、干式厌氧发酵、沼渣堆肥、除臭、污水处理、沼气提纯等工艺,主要产出物为沼气32000m3/d、脱水沼渣堆肥70t/d,项目评估每年可减少34万吨CO2的排放。
   2.分散式中小型厨余垃圾好氧生物处理技术:周传斌介绍,该技术的技术类型为资源型/减量型;保守估计,该技术在我国的17个省份、100个县市至少有300个工程案例;该技术的处理能力0.5-30吨/天,主要在农贸市场、乡镇、农村等场景使用;同时,该技术可辅助分拣、破碎、脱水、好氧生物反应仓、除臭等工艺一同使用。但是,该技术在污水处理、产出物消纳、能耗等方面也存在一定问题。
   3.社区/家庭简易堆肥处理技术:周传斌介绍,简易堆肥处理技术主要应用于家庭、社区产量小、分类成效好的场景,处理能力一般小于500kg/d。该处理技术目前也存在一些问题,例如垃圾混合投放,没有在源头进行分类处理。
   4.生物精炼技术:周传斌介绍,生物精炼技术跟前几种技术不太一样,前几种技术无论是好氧还是厌氧处理,主要的处理方法依靠微生物,该技术是依靠昆虫,同时应用场景分为大、中、小型,该技术的体系相对完备,可以提取高质蛋白和肥料。
   固废资源化技术多维绩效评价方法
   周传斌表示,美国设立了废弃物信息学(Waste Informatics),可以进行全国工业固废调查与数据库构建,EcoInvent生命周期数据库;欧盟拥有环境技术测试验证网络,已成为ISO技术验证标准;丹麦针对固废资源化技术,进行了LCA综合评价的系列案例研究。
   他表示,我国的固体废弃物资源化利用,同样需要进行多维综合性评估。但目前为止,我国的固废资源化数据来源分散、数据质量参差不齐、技术评价主观指标居多、缺乏共识评价方法和标准。
   周传斌介绍,针对固废资源化技术的综合评估,中国科学院生态环境研究中心已开始进行国家课题,其中一部分内容是他本人负责,具体为建立多类固废处理技术的数据库、开发固废资源化技术的多维绩效评价方法。他介绍,该方法学的基础为物质流分析+生命周期分析框架,系统分析固废处理全过程生命周期思想,包括资源、环境、经济、社会影响;同时,应用于生活垃圾、废旧电器电子产品以及工业固体废弃物等全方位固体废物。该方法的评估清单可以囊括固体废物的产生、运输、利用以及处理全过程。
   厨余垃圾处理技术的资源-环境绩效评价案例
   宁波首创厨余垃圾干式厌氧发酵项目:周传斌介绍,该项目以全生命周期物质流模型构建,基于宁波首创厨余垃圾处理项目2019年3-5月的试生产实际数据,研究中心进行了全生命周期输入-输出清单分析,同时基于Gabi和Simapro平台的分析发现:均一权重下,干式厌氧技术的综合环境影响分别是填埋、焚烧的59%和69%;13项主要生态环境影响中,干式厌氧技术有10项优于填埋、焚烧;同时,非有机类杂质率、沼渣资源化、厂区能耗、污水处理等方面还有很大提升空间。

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   把该项目与十年前的其他案例对比分析发现,基于填埋、焚烧、MBT+堆肥、MBT+填埋、MBT+焚烧五种情景,该项目对有机易腐垃圾进行生物处理回用的综合环境影响最低,是焚烧处理的5%,填埋处置的3%。
   厨余垃圾处理的碳排放评价:周传斌表示,国家一直对全球气候变化很关注,基于碳减排的考虑,就是受此影响。去年,国家做了ISW-NAMA(国家适当减缓项目),核心就是减少垃圾处理系统和管理系统的碳排放。他介绍,以湖北某城市的一个案例为例,中国科学院生态环境研究中心做城市垃圾处理系统的碳排放分析时发现,如果在城市里面考虑到厨余垃圾的回收和资源化利用,垃圾中15%的碳可以循环利用,同时每年可以减少15%的甲烷排放以及875万吨的二氧化碳排放。他建议,如果某个城市未来有很好的垃圾处理项目,可以通过这样的项目争取资金和政府的支持。
   厨余垃圾肥料的资源化表现评价:周传斌表示,针对厨余垃圾肥料,社会一直非常关注厨余垃圾资源化的表现,关注堆肥肥料效益。厨余垃圾如果做成肥料,里面有很多指标值得考虑,最直观的就是它对植物生长的促进效果。中国科学院生态研究中心进行了为期200天的实验,比较集中堆肥、家庭/社区堆肥和填埋场腐殖土在资源化利用方面的表现。结果发现,家庭堆肥因其在源头有机质损耗最小,最终种出来的植物分别是大型工业化堆肥和填埋场堆肥的1.5倍和2.8倍。所以他建议,厨余垃圾做成肥料,可以考虑在前端进行资源化利用。
   周传斌介绍,2018年10月,生态环境研究中心在宁波市有机废弃物处理技术重点实验室,围绕国内首个大型厨余垃圾处理项目,开展产学研攻关,包括沼渣堆肥与回田利用、沼液资源化利用、全生命周期环境影响以及大型厨余处理设施运行标准等等。
   周传斌最后总结,首先,随着“无废城市”和垃圾分类工作深入推进,我国厨余垃圾处理设施需求也将快速增长;其次,我国投入运行的厨余垃圾处理技术种类多元,处理规模、应用场景可以实现互补,但技术应用的成熟度、稳定性、全链条完整性还有待加强;再者,全生命周期多维绩效评价方法亟待引入厨余垃圾处理技术评价;此外,已有的案例评价表明,厨余垃圾单独处理具有一定的资源、环境绩效。

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