JIEI | 阎中:逆势起飞的中源创能有机垃圾分散处理技术

 

经过十多年的发展,我国餐厨垃圾处理行业技术路线纷争已基本结束,行业格局已基本形成。如何寻找新的市场机遇,是餐厨垃圾处理企业持续思考的问题。在有机垃圾处理集中处理的大环境下,中源创能公司却逆流而上,探索出了一条有机垃圾分散处理的道路。

2018年10月29日,在清华大学环境学院报告厅举行的清华大学工程博士高峰论坛——清华-中源创能聚焦有机垃圾处理研讨会上,清华大学环境学院工程博士阎中作《有机垃圾分散处理技术》的报告,指出需要完成技术路线、商业模式、上下游产业链,餐厨垃圾处理的路线才能更加完善。

清华大学环境学院

工程博士 阎中

我国生活垃圾处理现状

我国城市生活垃圾清运量从2016年开始已经突破两亿吨,无害化处理率超过95%,拥有超过300个生活垃圾焚烧电厂,国内生活垃圾处理已经取得阶段性的进展。从2017年开始,全国范围内开始推广垃圾分类工作,在这样的大背景下,有机垃圾的回收利用将成为下一阶段我国生活垃圾处理的重要内容。

餐厨垃圾集中处理行业获得的宝贵实践经验

在有机垃圾处理领域,餐厨垃圾的发展过程值得借鉴。2010年到2015年餐厨垃圾处理行业迎来了空前的发展机遇,经过八年的时间,118个项目中超过90%的项目选择了厌氧消化技术路线,已经成为餐厨垃圾处理行业的首选工艺路线。

集中处理遇到挑战的三个场景

在这样稳定期的行业背景下,有三个场景需要思考。

第一个场景:地形地貌带来的收运难题。

我国地域广大、面积辽阔、地形地貌多样且复杂。浙江舟山市拥有1000个岛屿,全国拥有6000多个岛;面临同样问题的还有浙江千岛湖区范围的淳安县、黑龙江小兴安岭山区范围的铁力市等地,由于独特的地形地貌,生活垃圾收运的难度大,距离远,费用多。下一阶段垃圾分类收运面临的压力将会更大。

第二个场景:餐厨垃圾以外的有机垃圾难题。

从农田种植开始一直到饭店餐桌整个过程都在产生有机垃圾。包括农业废弃物、果蔬垃圾、过期食品、厨余垃圾、餐厨垃圾、园林垃圾等等。其中餐厨垃圾含油,相对易降解,杂质含量较低,这些特性其他类别的有机垃圾都不具备。

第三个场景:村、镇、县有机垃圾处理难题。

是中国行政区划非常清晰,从省到市到县、镇、村垃圾产生量也不一样。迄今餐厨垃圾集中处理项目平均处理规模是182吨/天,未开展城市平均处理规模仅63吨/天,自治县与建制县处理规模20-50吨/天,乡镇处理规模5-10吨/天,到村级处理规模不到1吨/天。

以上三个场景为代表的案例,与我国推行八年的餐厨垃圾集中处理技术、模式、管理存在着差异性需求,因此集中处理技术之外,一种简单化、规模更小、就近处理的技术路线存在很大的需求,分散处理存在与发展的基础与需求。

分散垃圾处理技术发展的瓶颈问题

基于上述需求清华大学与中源创能团队做了一系列研究,过程中研究并解决了一系列理论问题。

第一、提出“减量化、无害化、资源化”的技术路线:厌氧消化技术路线满足“资源化、无害化、减量化”的要求,但当处理规模与区域范围逐渐放小时,更倾向于将减量化放到最重要的位置,出于这样的考虑选择了好氧发酵的技术路线,其核心为“减量化、无害化、资源化”,顺序的变化体现的是场景的特征与模式的核心。

第二、创造的提出更加接近于消费品的环保设施:处理规模从两百吨变成二十吨,甚至变成两吨的时候,需要做的重要工作是如何将工程化的项目转为设备化、再到小型化。考虑到人和项目的关系发生了变化,需要更加接近于消费品的环保设施,最终形成了成套设备,并获得了红点奖和中国好设计奖。

第三、国外探索-简单仿造-国内适用:

分散处理设备并非国内首创,日本、韩国有很多小型的机械化堆肥装置,近年来国内许多厂家也进行了引进与仿制,但与我国的实际需求存在脱节。例如辅料、菌剂的大量投加造成的高昂投资运行成本,发酵腐熟度不稳定导致出料效果极差等问题,团队将这些难点解决并将所有技术集成,形成了面向我国有机垃圾特性的分散处理技术体系。

有机垃圾就地处理的实践

在餐厨垃圾就地处理领域,中源创能团队在全国15个省级行政区进行了120个项目实践。比如北京曾经在2012年前后面向高校、中央直属机关和国务院直属机关开展了两批分散处理项目探索。通过就地处理把整个收运距离从50km降到100m之内。

在农村有机垃圾分散处理领域,中源创能在进行了超过200个项目实践,比如配合浙江省”千村示范、万村整治”工程。基于农村垃圾分类,有机垃圾不需要运输30km以上,收运距离可以降到1km以内。

更加优化的有机垃圾分散处理模式

在城市集中处理模式基础上,提出了针对单位定点的就近处理模式,以及针对农村的就近分散处理模式,但高度的分散同样存在规模较小,运维成本难度较高的问题。亟待寻找一个契合点,作为更加优化的有机垃圾分散处理模式—乡镇集中处理模式,可以认为是一种相对集中处理模式。

将与乡镇相对较远的农村实现就近处理,将距离较近的农村以村收集、镇处理的模式处理,可以把收运距离控制在3-5公里。收运距离小幅上升,吨运营费用大幅下降,管理难度也大幅下降。但面临的挑战和问题在于,必须要解决设备规模化的问题,收运的问题,以及产物去向的问题。通过大量研发工作,团队将单台设备处理能力提升至5吨每天,甚至10吨,20吨/日,同时配合不同的垃圾收运模式,系统完善了分散处理的产业链。

江苏江阴市以乡镇为单位开展有机垃圾相对集中处理,按照不同乡镇的人口、有机垃圾收集情况分别设计,单体处理规模为6-20吨/日,总处理规模为157吨/日。浙江德清县在西部和东部地区山区采取农村就地处理模式,中部和东部的平原区域采取乡镇处理模式,农村项目处理规模是300-500公斤,乡镇处理模式单体处理规模是10吨。总处理规模为45吨/日。

优化后的分散处理模式,实际上形成了一种以城市总体规划、乡镇为单位,中转站为载体新的城镇有机垃圾处理模式。以江阴的项目为例,垃圾的收运距离从原来最大的42公里,平均23公里,缩减到最大距离3千米,平均距离只有2.1公里,而从碳排放角度来看,分散处理模式和集中处理的模式差异是非常明显的,分散式模式不仅在运输等具有碳减排优势,⽆其他温室⽓体的无组织逸散,且设备运⾏电耗低,碳排放总量较集中式低50%以上 。

团队在乡镇规模相对集中处理领域总计开展了超过30个项目,在全国范围包括单位定点就地处理、农村源头处理总计开展了超过350个不同类型的分散处理项目项目,在大量实践过程中不断完善分散处理的技术与商业模式。

面向未来的创新与探索

在这个基础上我们仍然不断的思考和探索,从大和小两方面着力解决一些特异性的问题。小的方面如直接在后厨对餐厨垃圾进行破碎脱水固液分离,源头减少40%以上的体积,通过这种方式收运距离会更小,极端情况会降到10米。我们在北京亦庄的大族广场进行了尝试。

大的方面探索并不是把规模再变大,而是希望在实现减量化、无害化的基础上,把产业链做的更完善一点,利用产物创造更大的价值。我们在德清建设了一座体验式垃圾分类概念厂,核心是20吨的每天的有机垃圾处理项目,但还包括了肥料深加工、农业大棚,以及垃圾分类宣传教育基地。最终形成了”四个一”城乡生态综合体示范基地。

每天产生的20吨有机垃圾在基地实现无害化处理之后,产生的有机产物通过深加工制成有机肥料商品,并在农业大棚中种植蔬菜、水果、花卉,最终回到居民的餐桌。更有趣的是做了很多垃圾分类相关产品的开发和销售,孩子们都非常喜欢,这已远远超过了垃圾处理的范畴,希望通过这样一个工作让大家能够更加的理解垃圾分类,以及我们近10年来一直从事的工作。

回顾与展望

从2000年开始,我国在不同的阶段对有机垃圾分散处理做了很多尝试,有成功的经验也有失败的教训。从最早北京市推广社区厨余垃圾就地处理项目,到现在江阴市、浙江省大规模开展分散处理项目的实践,通过社会各界的持续尝试,包括清华大学等科研机构、包括中源创能等企业,更多的是一些具有前瞻性的政府的探索与实践,都不同程度的推动了这个行业的快速发展。让我们感到欣慰的是,江苏、上海、贵州等省市都明确提出了要在合适的区域内推广分散处理模式。

所以可以预见的是,在未来我国有机垃圾处理行业发展过程中,在以集中处理为主的核心思路不变的基础上,分散处理将会迎来更广阔的发展空间。