启航彩

清华大学刘建国教授团队:有机固废沼渣特性及其资源化探究

作者:hwclzq 上传时间:2023/3/27 16:35:37 来源: 新闻热度:

研究背景全球有机固废年产量约1050亿t,然而其有效处理率仅为2%,大量的碳资源被浪费,加剧了温室气体的排放。根据国际沼气协会统计,通过厌氧消化处理有机固废可实现碳减排约55亿tCO2(eq)/a,全球碳排放将减少约10%。近5年,我国厌氧消化处理量从788万t/a激增至1328万t/a;预计到2030年,沼气年产量将超过30×1027Nm3(产生的能源可替代约5×103万t散煤的年消耗量)。然而,有机固废沼气工程的快速发展带来了大量的沼渣产生。沼渣存在连续、量大、集中等特点,其性质多变、碳氮比差、杂质多、黏稠,且处理成本较高。2021年5月,国家发改委、...

研究背景

   全球有机固废年产量约1050亿t,然而其有效处理率仅为2%,大量的碳资源被浪费,加剧了温室气体的排放。根据国际沼气协会统计,通过厌氧消化处理有机固废可实现碳减排约55亿 t CO2(eq)/a,全球碳排放将减少约10%。近5年,我国厌氧消化处理量从788万t/a激增至1328万t/a;预计到2030年,沼气年产量将超过30×1027Nm3(产生的能源可替代约5×103万t散煤的年消耗量)。然而,有机固废沼气工程的快速发展带来了大量的沼渣产生。沼渣存在连续、量大、集中等特点,其性质多变、碳氮比差、杂质多、黏稠,且处理成本较高。

   2021年5月,国家发改委、住房城乡建设部印发了《“十四五”城镇生活垃圾分类和处理设施发展规划》,规划中明确提出:“要积极推动沼渣处置利用、建设沼渣资源化利用设施”。沼渣处理处置也是《2020国家先进污染防治技术目录》中协同厌氧消化技术的关键一环。打通有机固废沼渣处理处置路径,对大中型沼气工程的可持续发展、解决有机固废的末端“梗阻”问题具有重要意义。

   沼渣处置的主流技术包括好氧堆肥后土地利用和干化后直接或协同焚烧,而新兴技术主要涉及高价值利用。然而,有机固废种类繁多,不同原料经厌氧消化后的沼渣性质各异,如何“因地制宜”地提出我国沼渣处理处置方向是本文阐述的重点。本文通过文献调研的方式,针对4类典型有机固废,结合我国发展现状与国情政策,从沼渣性质分析、国内外处理模式比较、末端资源化路径与碳排放3方面阐述,将探究制约沼渣资源化发展的关键瓶颈及解决思路。

摘 要

   有机固废厌氧消化是固体废物领域实现“双碳目标”的重要途径,但沼渣处理的“梗阻”问题制约了其应用与发展。通过文献调研大中型厌氧消化工程案例的实际数据,分析了4类典型有机固废沼渣,厨余垃圾、市政污泥、农业固废、城市固废有机组分的基本性质、营养物含量与重金属含量。基于沼渣特性、结合政策与规范标准阐述了国内外沼渣处理模式异同,并探讨了我国沼渣发展的瓶颈与发展方向。最后,从运输距离、规模效益、经济成本、市场渠道、碳排放等方面重点探讨了沼渣传统资源化处置路径与新兴资源化技术的机遇与挑战,旨在为政策制定、技术发展和产业应用提供参考。

01 沼渣性质

   本文通过文献调研与项目采样,共统计了238个全球正式运营的大中型厌氧处理厂(处理量>50t/d)数据,针对厨余、市政污泥、农业固废、与城市固废有机组分4类典型进料物的沼渣,分析其基本性质、营养物及重金属含量并进行对比。在调研中,厨余沼渣部分数据来自文献[8-16],市政污泥的沼渣部分数据来自文献[9,17-25],农业固废的沼渣部分数据来自文献[12,13,16-30],城市固废有机组分的沼渣部分数据来自文献[9,25,31-35],另外,将实际运营的有机固废厌氧处理厂的采样分析作为各类沼渣数据的补充(此数据来自业界工程项目,未经公开发表)。参考GB/T19095—2019《生活垃圾分类标志》,本文中厨余(foodwaste,FW)表示易腐烂、含有机质的经分类后的生活垃圾,包括家庭厨余垃圾,餐厨垃圾和其他厨余垃圾;污泥(Sludge)特指城镇污水处理厂在污水净化过程中产生的市政污泥;农业废物(Agro)包括各类畜禽粪便与植物纤维性废弃物2类;而城市固废有机组分(organic fraction of municipal solid waste,OFMSW)包括庭院垃圾、杂草枯叶、花卉残枝、家庭厨余与果蔬垃圾。本文分析了厌氧消化后未经固液分离的沼渣,数据采用“平均值±标准方差”表示,标准方差越大,表示范围分布越广。

1.基本性质

   沼渣基本性质包括pH、有机质含量、含水率、碳/氮比(C/N)。易生物降解有机物(CnHxOyNz)厌氧消化过程中的分解反应可用式(1)表示:



   式(1)表明厌氧消化过程降解有机物产生碱度(HCO3-)。沼渣基本性质如图1所示。可知:各类有机固废沼渣均呈弱碱性(pH>7),其中厨余沼渣pH为8.21±0.36,污泥沼渣pH为7.48±0.52,城市固废有机组分沼渣pH为8.25±0.30,农业固废沼渣pH为7.74±0.48。厌氧消化将易生物降解部分(即CnHxOyNz)转化成CH4与CO2,仍存留一部分非生物分解性成分与菌体成分及其残渣,此类沼渣中的有机物质含量通常以VS/TS表示。厨余、污泥、城市固废有机组分、农业固废的沼渣VS/TS分别为(65±11)%、(63±7)%、(54±12)%、(68±13)%。厨余和污泥沼渣含水率较高[厨余沼渣(93.5±4.7)%,污泥沼渣(94.6±5.3)%],因为厨余和污泥主要采用湿式厌氧消化处理,如何高效实现脱水干化与减量(减少运输成本)是处理此类沼渣需考虑的关键问题。而城市固废有机组分与农业固废通常采用干式厌氧,其沼渣含水率较低,且波动较大[OFMSW:(72.5±15.1)%, Agro:(86.9±9.0)%]。C/N是沼渣资源化利用的关键指标,理想的好氧堆肥C/N为25~30。若C/N太高则菌种生长缓慢且蛋白质合成困难,C/N较低则细菌快速生长,多余的氮源将分解为氨氮释放产生臭气,同时导致氮损失。厨余与污泥的沼渣含氮源较多,C/N分别为7.2±5.5与6.4±1.5,因此,在此2类沼渣堆肥时需考虑添加其他高C/N辅料(如木屑,C/N为200~300;秸秆,C/N为60~90)进行平衡。城市固废有机组分(12.1±8.5)、农业固废(13.9±10.4)的沼渣C/N分布各异,此2类沼渣堆肥时需根据具体情况采用合适工艺路线。



2. 营养物

   氮、磷、钾是沼渣主要营养物成分,是肥效作用的关键元素,而氨氮浓度可作为植物毒性与养分径流的指标。由图2可知:4类沼渣营养物含量具有明显差异,厨余与城市固废有机组分的沼渣总氮含量的平均值相近(18.5g/kg与18.2g/kg)且低于污泥与农业固废沼渣(32.9g/kg与35.7g/kg)。通常土壤氨氮控制目标值为9.2g/kg,以避免氨氮植物毒性,而4类沼渣的氨氮浓度主要为3~5g/kg,引起植物毒性的可能性较小。污泥沼渣的总磷含量的平均值高达35.7g/kg,远高于厨余(6.6g/kg)、城市固废有机组分(5.0g/kg)与农业固废(7.9g/kg),主要原因是市政污水中的磷富集在污泥中,厌氧消化过程中随着微生物的分解衰减,超过80%(质量分数)的生物结合磷被重新释放到液相中,导致了污泥沼渣的较高的磷含量。而土壤的前端钾肥施用导致末端农业固废沼渣的钾含量较高(15.0g/kg),其平均值明显高于其他种类沼渣(厨余沼渣:5.7g/kg;污泥沼渣:2.8g/kg;城市固废有机组分:5.9g/kg)。基于以上归纳,若采用沼渣堆肥土地利用的技术路线,需考虑各类沼渣的主要养分(如通常污泥沼渣富含氮磷,农业固废沼渣富含钾,而厨余与城市固废有机组分的沼渣养分含量较为均衡),因地制宜地施用沼渣堆肥后的产品。



3. 重金属

   重金属含量是沼渣安全性指标与资源化利用的关键。沼渣的重金属含量如图3所示。可知:污泥沼渣的重金属含量明显较高,Pb与Cr的含量分别为(68.2±89.5),(219.5±296.1)mg/kg,其平均值均超过了NY/T525—2021《有机肥料》限值[ω(Pb)≤50mg/kg,ω(Cr)≤150mg/kg];此外,污泥沼渣Cu含量为(576.3±477.2)mg/kg,其平均值超过了GB/4284—2018《农用污泥污染物控制标准》限值(Cu<500mg/kg),某些污泥沼渣样品的Zn浓度为(906.1±1141.5)mg/kg,也超过了农用标准限值(Zn<1200mg/kg)。因此,对于污泥沼渣的资源化需重点考虑重金属的去除确保其安全达标。厨余沼渣中Pb[(17.0±19.2)mg/kg]、Ni[(18.8±10.8)mg/kg]、Zn[(156.3±76.9)mg/kg]含量较高,其沼渣重金属与城市固废有机组分沼渣相似[Pb(15.1±3.5)mg/kg;Ni(21.6±24.6)mg/kg;Zn(218.2±150.3)mg/kg],原因是城市固废有机组分主要包括了一定比例的家庭厨余垃圾。相比之下,农业固废沼渣中的各类重金属含量最低。总体来说,除了某些污泥沼渣样品重金属超标外,本文所统计的其他沼渣中所涉重金属含量都符合相关规范与标准要求。



02 国内外沼渣处理现状

   全球范围内,中大型厌氧消化处理设施(处理量>50t/d)主要集中在德国(8924座)、中国(4717座)、美国(1645座)、意大利(898座)。德国是全球发展厌氧消化技术的领先国家,我国虽然建设了大量厌氧消化设施,但主要集中在农业固废处理。本节将主要对比德国与我国各类沼渣的处理处置模式,并探讨我国沼渣发展方向。

1.厨余沼渣

   德国分类收集的厨余垃圾,经过厌氧消化后的沼渣全部用于堆肥。截至2014年,德国有884个堆肥厂,年产约400万t堆肥产品。为了生产适合市场的堆肥产品和沼渣,德国成立了2个专门机构:BGK—堆肥产品质量保证机构(Federal Compost Quality Assurance Organisation of Germany)和RAL—德国质量保证与认证研究院(Deutsches Institut für Gütesicherung und Kennzeichnung e. V),建立了一系列法规与标准规范保证厨余堆肥产品的质量与安全,从制度方面破解了末端资源化的梗阻问题,以保证产品的高质量。近年来,我国加强了固废领域的法规与政策的制定,对厨余垃圾管理提出了明确要求。自2011年以来,国家发改委共投资20亿元,建立了104个餐厨废弃物资源化利用和无害化处理试点项目(共1.97万t/d)。试点项目中,约76%采用厌氧消化工艺,17%采用好氧堆肥,7%采用饲料化利用,然而截至2018年,仅35%的项目经过验收,10%的项目因为预处理系统故障率高被撤销。厨余垃圾常与生活垃圾混合,含有玻璃瓶、塑料、废衣物等杂物,导致了预处理筛选设备的故障;垃圾分类政策的实施将极大地改进厨余性质,有利于预处理系统的搭建与重构。聚焦我国厨余沼渣处理处置,可查询到的公开工程案例资料仅有2项:杭州天子岭190t/d厨余垃圾处理工程,沼渣脱水至含水率53%后填埋;郑州市200t/d厨余垃圾处理工程项目,沼渣脱水至含水率55%后堆肥作营养土。我国厨余项目仍存在如下瓶颈问题:1)前端预处理工艺和装备选型与我国厨余垃圾物理特性不适应;2)末端沼渣处理处置技术积累不足且资料匮乏。

2. 污泥沼渣

   德国污泥沼渣出路中,64%采用干化后焚烧,24%农用,12%用作景观园林覆土。欧洲其他国家如荷兰、瑞士已实现污泥沼渣100%焚烧。污泥焚烧后的灰渣磷含量高[(93.1±3.2)g/kg],是污泥沼渣磷含量的3倍(图2),有利于后续的磷资源回收。磷是不可再生的自然资源,因此,德国2017年通过了对《污水污泥条例》(The German Sewage Sludge Ordinance, Abfallklarschlammverordnung, AbfKlarV)的修订,要求从污水污泥或其焚烧灰中回收磷,明确提出2029年后含磷量大于20g/kg总固体的污水污泥须采用磷回收工艺,要求从污水污泥总固体中回收50%以上的磷;而污泥沼渣平均磷含量高达35.7g/kg(图2),适用于“污泥沼渣焚烧-磷回收”的技术路线。尽管我国污泥厌氧消化处理量逐年激增,近10年从2814t/d增至6944t/d,但目前普及率仅为3%,远低于领先国家50%的水平。据不完全统计,我国污泥沼渣利用途径中,29%为堆肥土地利用、27%为焚烧、20%为填埋、16%为建材利用、8%进行其他处理。现阶段,为满足国家标准与规范(表1),大部分污水厂添加大量药剂(如CaO,10%~15%,质量分数)进行“污泥调质-板框压滤”,以降低沼渣含水率到60%~65%后直接填埋。但大量药剂的添加不仅增加了污泥量和运行费用,而且不利于资源化利用。若采用干化技术,可将污泥沼渣含水率由80%降至40%,体积可减少3倍,而热值可提高约2.5倍,将极大地降低运输成本,并为后续的焚烧或资源化处置提供基础。干化+焚烧有望成为最有效的污泥(沼渣)处置技术工艺之一。



3. 农业固废沼渣

   农业固废沼渣富含有机物和营养物质,且重金属含量低。德国90%的农业沼渣未经处理,储存后直接回田利用;剩余的10%固液分离后的固渣堆肥,而沼液不经处理直接利用。直接利用的费用主要是沼渣储存与运输费用,大部分农户选择“就近自用”减少运输成本。大多数欧洲国家的堆肥产品免费送给农户使用,而德国通常向农户收取10~15元/t的费用。对于固渣而言,堆肥后的产品售价(0~30元/t)往往低于其处理成本与运输费用(100~140元/t),不是最经济适用的选择。我国农业固废沼渣约53%可直接利用,其余23%采用稳定塘处理,24.7%采用好氧处理。稳定塘与好氧处理通常是简单曝气后排放到附近水体消纳,造成了资源浪费与环境污染。同发达国家类似,我国的沼肥通常免费送给农户进行直接利用。经调研,农户可接受的堆肥产品价格为1~5元/t,且50%的农户因为其不如化肥方便、肥效不好等原因,表示不接受沼肥。整体而言,我国农户积极性低,沼渣可直接利用的土地消纳能力不足,且缺乏资源化利用标准与质量保证,导致了大量的农业固废沼渣的资源浪费。从其他国家的经验来看,鼓励农户就近使用农业固废沼肥是较经济且适用的方式。

4.城市固废有机组分沼渣

城市固废有机组分包括了庭院垃圾、杂草枯叶、花卉残枝等垃圾,其含水率较低。故德国通常采用生物干化或干式厌氧技术处理城市固废有机组分,沼渣经干化后可制备垃圾衍生燃料(refusederivedfuel,RDF)。RDF含水率<25%,低位热值>15MJ/kg,通常协同焚烧处置。就土地利用而言,相比湿式厌氧沼渣,干式厌氧的沼渣因含水率较低,通常用作基肥铺在土壤下层,且此类沼渣基肥施往往会刺激氨氧化细菌的增长,引起硝酸盐滤出风险,导致农作物或植物固氮不足。我国2014年引进德国BEKON技术,总投资7300万元(100t/d),于哈尔滨宾县采用了第1个干式发酵项目处理城市生活有机固废。总体来说,干式发酵对我国而言仍处在起步阶段,技术引进的高额投资限制了干式厌氧的应用发展(吨投资70万~100万元),另一方面,干式厌氧发酵末端沼渣的处理处置方案资料匮乏。


03 末端资源化路径与碳排放

1.传统资源化方式

1)土地利用。

   沼渣的消纳是破解末端“梗阻”问题的关键。作为主要的消纳模式,土地利用需考虑我国土地容量。我国2020年沼肥产量约9700万t,以每公顷可消纳30t沼肥计算,年产的沼肥需占用约320万公顷土地。简单概算,若全年生产的沼肥用于土地利用,仅占耕地面积的2.3%,占园地的22.2%,占林地的1.3%。可见我国的土地容量可以消纳沼渣,但运输距离限制了沼渣的消纳。根据瑞典大中型沼气工程为例,沼渣运输距离对整体工程项目起到决定性作用:当农业固废运输距离超过200km,污泥运输超过240km,城市固废有机组分运输超过580km时,整体工程的能耗将“入不敷出”。沼渣可以通过堆肥或造粒等方式减少体积提高价值,降低运输成本,破解长距离运输问题。然而,考虑到产品的规模化效应,此模式不适用于处理量<50t/d的厌氧处理厂,因利润波动较大,需谨慎考虑项目规模与沼渣造粒后的下游消纳途径。就政策规范而言,NY/T525—2021《有机肥料》正式实施,禁止使用粉煤灰、钢渣、污泥、生活垃圾(经分类陈化后的厨余废弃物除外)作为商品(有机肥)在市场交易。作为补充,《“十四五”城镇生活垃圾分类和处理设施发展规划》中提出了对沼渣出路的规划:“园林绿化肥料、土壤调理剂等需求较大的地区,沼渣可与园林垃圾等一起堆肥处理”,“堆肥处理设施能力不足、具备焚烧处理条件的地区,可将沼渣预处理脱水干化后焚烧处理”。从技术层面而言,堆肥工艺是成熟的,根据具体项目需求可选择仓式、立式、槽式等工艺,主要考虑的关键因素是辅料添加后的物料碳氮比、含水率、曝气强度。

2)沼渣焚烧。

   焚烧是沼渣传统资源化的另一重要路径,而干化提高沼渣热值是焚烧处置的核心问题。根据实际工程模式与运行参数可知:热源提供和处理规模大小是决定沼渣干化可行性的关键。以40t/d处理量为例,若厂内无热源提供,整体运行成本高达130元/t,若厂内提供热源(蒸汽),可节省厂内运行成本约30%,降至95元/t;若处理量扩大到150t/d,以同样的蒸汽模式处理沼渣,运行成本将减少至75元/t。可知:处理规模大、有热源(如蒸汽)、且焚烧厂距离适宜的项目,沼渣可以优选干化后焚烧处置。另一方面,建立以焚烧厂为主体、餐厨污泥等有机固废协同的静脉产业园是实现物质和能量的可持续利用的一种模式。以广西某静脉产业园内餐厨垃圾处理厂为例,与餐厨厂(100t/d,采用“预处理+油脂提取+厌氧发酵+沼气净化利用”的总体工艺)独立运营相比,静脉产业园内焚烧厂餐厨厂协同处理日节省费用约2600元,折合吨垃圾节省费用约45元,年累计节省约95万元。具体地,通过沼气进入焚烧炉,提高炉温,产生热量创造利润,同时烟气余热或蒸汽来干化沼渣,提高沼渣热值,提高发电量。尽管产业园模式下的沼渣协同焚烧模式经济效益较好,但也需要从技术角度考虑实际运行问题。根据《生活垃圾清洁焚烧指南》,当沼渣掺烧比过高(>7%)时,容易出现炉膛结焦和锅炉积灰现象,将大大增加检修时间和频次,难以确保连续8000h/a的稳定运行要求。例如,上海金山区污泥协同焚烧现场反馈,炉膛内壁结焦达30cm,须3个月打焦1次,余热锅炉积灰,清灰频率增加。


2.新兴资源化技术

1)高值碳化。

碳是沼渣含量最高的元素,其干重质量分数为50%~70%。近些年,水热碳化(hydrothermal carbonization,HTC)已成为有机物高值资源化的一项新兴技术。HTC技术通过适当的温度(180~250℃),压力(10~50bar)和酸碱度条件下,数小时(1~12h)内可将含水的生物质或其他残渣产生2种主工产品:生物炭和水溶性产品(图4a)。各种湿生物质(如沼渣)均能被处理并转化为燃料和其他工业利益物质,例如HTC技术的磷回收率接近100%。另外,生物炭具有高比表面积和发达的孔隙结构,具备吸附剂的性能,常用在含重金属废水处理中。高价值多领域的产品应用使得HTC技术在有机固废领域逐渐实现商业化。2010年,德国HTCycle GmbH首次在全球运营工业规模的HTC污泥处理工厂,并在2017年建立了第2个生物质碳化工厂。然而,不同的处理规模、原料与区域选择决定着HTC技术的经济效益。以德国某HTC技术处理稻穗枯木的项目为例,生物质的前端供应(运输或购买)导致了项目的亏损。此外,基于AVA-CO2公司(Karlsruhe,Germany)的HTC技术中试项目运行数据(15m3序批式反应器,25~30t/d,沼渣含水率80%),项目总投资成本为3000万元,总运营成本为380~450元/t。总体来说,HTC技术投资高,且有较高的总收益需求值,意味着需要高收益才能补偿HTC的资金投入。提高处理规模,优化产品质量,是决定HTC技术经济可行性的关键举措。

2)生物干化。

生物干化最早在1984年由William J.Jewell研究牛粪好氧堆肥的操作参数时提出,其原理是通过好氧微生物降解有机物释放生物热能将物料中的水分蒸发,同时引入强通风条件实现补充氧气并带走水蒸汽,从而实现干化作用(图4b)。此技术在1996年于意大利首次实现工业化应用,采用BioCubi工艺处理生活垃圾。2013年,荷兰GMB BioEnergie BV公司首次采用生物干化技术处理污泥(处理量410t/d),含水率在10~12d由78%降至33%,干化后污泥低位热值高达1850kcal/kg,并实现系统的能源与资源回收(热能回收9.3MW/a;(NH4)2SO4回收7300t/a)。通过间歇式通风,生物干化反应时间可缩短至7d,完成对餐厨垃圾干化(含水率由80%降到40%,低位热值高达1970kcal/kg)。基于相同的技术原理,近些年生物干化技术被应用在沼渣资源化领域中。生物干化的优点是运行费用较低(热干化230~280元/t,低温热干化100~150元/t,好氧堆肥80~100元/t,生物干化60~80元/t)。工程应用上,辅料(木屑、锯木、秸秆等)的购置与运输是主要运行成本之一。超高温好氧菌(hyperthermophilic aerobic bacteria)的发现为生物干化提供了新的发展方向。YM菌是一种典型的超高温好氧菌,无需添加辅料,能在90℃以上(最高可达120℃)的超高温好氧条件下活跃工作,发酵分解有机废弃物,且能对臭气物质彻底分解,已在日本应用40余年。近几年,以YM菌为原型,我国研发了各类超高温好氧菌,并逐渐在工程上应用。



3)昆虫转化。

   有机固废沼渣富含大量营养物质,具备资源化潜质。昆虫转化技术作为近几年的新兴技术,将有机固废转化生产高价值产品,实现全链条资源化(图4c)。例如,黑水虻将有机固废作为食物,在体内消化并合成高含量的粗蛋白(40%干重)与粗油脂(30%干重),具有较高的商业价值。但就昆虫转化而言,物料的选择是成功的关键环节。当污泥沼渣作原料时,黑水虻需要漫长的时间进行生物转化(40d),远长于果蔬垃圾为原料的转化时间(10d)。除Agriprotein公司利用厨余为原料之外,其他公司均以果蔬、谷类、食品加工废渣作为原料生产动物饲料(表2)。此外,国际昆虫食品饲料协会(International Platform of Insects for Food and Feed,IPIFF)将餐饮垃圾、畜禽粪便、含鱼肉类食品列为昆虫转化技术的禁用原料。而加工类废渣如麸皮、麦糠、酒渣、奶渣、果蔬垃圾的源头可溯相对“安全”,推荐采用昆虫技术。目前,全球处理量最大的是法国Ynsect公司采用的黄粉虫技术,每天处理1000t麦糠及其他辅料,且昆虫转化工艺的末端残渣富含腐殖酸,烘干后可作为有机肥料或土壤改良剂使用。近些年,昆虫技术在我国迅速发展,主要应用于厨余垃圾三相分离后的有机固渣处理,然而如何实现机械化养殖与运营是昆虫技术在我国发展的瓶颈(尤其是虫卵、虫粪、幼虫的精准筛分)。另外,鲜虫或干虫的消纳渠道是决定昆虫技术是否盈利的关键,根据Eawag在印度尼西亚的黑水虻生产测试线调研报告,相比养殖场饲料,将干虫或鲜虫作为家庭宠物饲料更为适合,更加利于建立全链条资源化产业链。



3.碳排放

   沼渣处理是一个排放CO2(eq)的过程,其能量消耗可通过二氧化碳当量(CO2(eq))核算。不同处理手段的沼渣处理过程碳排放排序为:带式干燥(100kgCO2/t)>开放堆存利用(38kgCO2(eq)/t)>热浓缩(24kgCO2(eq)/t)>桨叶式干燥(21kgCO2(eq)/t)>堆肥利用(18kgCO2(eq)/t)>膜分离(10kgCO2(eq)/t)>太阳能干化(6kgCO2(eq)/t)(图5)。沼渣干化工艺的选择影响着碳排放量:带式干燥的耗电量大,且过程中大量的氮源流失,导致其土地利用价值较低、碳排放较大;而太阳能干化通过利用太阳能辐射转化能量,极大减少了碳排放。若沼渣进行土地利用,营养物质具备碳减排效益,沼渣代替肥料可实现碳补偿-20~-28kgCO2(eq)/t。相比之下,沼渣焚烧的碳排放为95~100kgCO2(eq)/t。就新兴资源化技术而言,昆虫转化工艺的碳排放较少(约30kgCO2(eq)/t),仅为焚烧工艺的30%,但针对沼渣的昆虫转化技术仍处在研究阶段。尚无沼渣高值碳化(HTL)与生物干化过程的碳排放的研究报道。



04 结语

   本文分析了各类沼渣的特性,并讨论了国内外沼渣处理现状与发展方向,结合土地资源、经济、政策、规范,重点探究了我国沼渣的传统资源化处置路径与新兴技术的机遇与挑战。我国厨余垃圾处理处置仍处在起步发展阶段,现有工程项目的沼渣大多通过填埋和营养土利用,静脉产业园的建设与沼渣协同焚烧具有前景或将成为重点发展方向。污泥沼渣重金属含量高,若土地利用需重点考虑安全性因素,通过深度脱水与干化降低含水率(减量)是污泥沼渣处理的关键。农业固废沼渣营养物含量高且重金属含量低,建议完善政策规范并鼓励农户沼渣就地土地利用。我国城市固废有机组分采用厌氧消化模式案例匮乏,沼渣利用信息不全。新兴资源化技术,如水热碳化技术,尽管已有项目运行,但其经济可行性不高,制约了技术的发展,而生物干化技术通过高效菌种的应用为有机固废(沼渣)的资源化提供了新思路。昆虫转化在国外已进入商业化运营,但需重点考虑产品消纳以及物料种类避免安全风险。此外,本文根据具体沼渣处理处置项目或案例,重点论证了沼渣运输、处理规模、消纳路径关键影响因素,并提出处理处置方案。


  • 东风天锦油田背罐车 东风天锦油田背罐车 底盘:DFH1180EX8

  • 福达BDW-10/2空压机 福达BDW-10/2空压机 底盘: