北京首座餐廚垃圾處理廠投入運(yùn)營

1、目目 錄錄 北京首座餐廚垃圾處理廠投入運(yùn)營 05 年將增至 6 座 .1 泔水豬讓濟(jì)南餐飲垃圾處理廠無“餐”可飲 .1 微生物吃掉垃圾 科技引領(lǐng)上海垃圾產(chǎn)業(yè).3 香港：每天 3000 噸“廚余”廢料將變肥料.6 美國舊金山餐廚垃圾變高級(jí)堆肥 .6 生物處理廢棄物效果好 .7 綜綜合合評(píng)評(píng)述述 城市生活垃圾堆肥過程控制技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展 .8 上海市市容環(huán)境衛(wèi)生管理局科技委 上海市市容環(huán)境衛(wèi)生管理局科技信息處 上海市環(huán)境工程設(shè)計(jì)科學(xué)研究院 科科技技動(dòng)動(dòng)態(tài)態(tài)與與信信息息 二五年第五六期（總第 106107 期） 科技快訊編輯部 北京首座餐廚垃圾北京首座餐廚垃圾處處理廠投入運(yùn)理廠投入運(yùn)營營 05 年將

2、增至年將增至 6 座座 日處理能力 200 噸的北京南宮餐廚垃圾集中處理廠 2 日建成并投入運(yùn)營。 北京市市政管委有關(guān)負(fù)責(zé)人說，北京至此結(jié)束了沒有餐廚垃圾集中處理設(shè)施的 歷史。 目前，北京餐廚垃圾的日產(chǎn)生量在 1200 噸左右。長(zhǎng)期以來，北京的餐廚垃 圾被一些養(yǎng)殖戶收集后飼喂豬、雞等禽畜，更有一些地溝油被不法商販集中收 集后煉成油流入市場(chǎng)，危害食品安全。 2005 年，北京的餐廚垃圾集中處理廠將增至 6 座，日處理能力將達(dá)到 1200 噸，屆時(shí)北京的餐廚垃圾會(huì)基本得到無害化和資源化處理。據(jù)了解，1 日起執(zhí) 行的北京市餐廚垃圾管理辦法規(guī)定，再用未經(jīng)無害化處理的餐廚垃圾飼喂 禽畜，將被課以 300

3、0 元以上 5000 元以下的罰款。 泔水豬泔水豬讓濟(jì)讓濟(jì)南餐南餐飲飲垃圾垃圾處處理廠無理廠無“餐餐”可可飲飲 濟(jì)南是率先對(duì)泔水豬進(jìn)行清理打擊的城市之一，為從源頭上治理泔水豬， 他們還建成了先進(jìn)的餐飲垃圾處理項(xiàng)目，但事與愿違，泔水豬照樣吃得滾圓。 濟(jì)南市醫(yī)院、賓館、飯店（不包括機(jī)關(guān)、企業(yè)、學(xué)校的食堂）就有 3000 多 家。按最保守?cái)?shù)字估算，每家每天生成 60 公斤餐飲垃圾，那么全市每天共產(chǎn)生 近 20 萬公斤餐飲垃圾。這些餐飲行業(yè)均把“餐飲垃圾”定點(diǎn)包給養(yǎng)豬戶，收取 一定費(fèi)用。這些餐飲垃圾每年能為 10 萬頭 150 公斤以上的豬提供終生飼料。有 關(guān)部門推斷，濟(jì)南市周邊泔水豬至少有 10 萬

4、頭，約有 800 到 1000 臺(tái)機(jī)動(dòng)三輪、 四輪卡車專門為豬場(chǎng)運(yùn)送泔水。前不久雖清理了一些重點(diǎn)泔水豬專業(yè)戶、專業(yè) 村，但幾乎沒有幾家賓館、飯店把餐飲垃圾交給環(huán)衛(wèi)部門回收，這些餐飲垃圾 還是被泔水豬吃掉了。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，10 萬頭泔水豬圍城現(xiàn)象不只在濟(jì)南才有，還 有一些大中城市多被泔水豬圍困。 濟(jì)南周邊的泔水豬可以說是吃得油光滾圓，與之對(duì)比的是濟(jì)南餐飲垃圾處 理廠卻無“餐”可飲。廠區(qū)內(nèi)長(zhǎng)滿了枯死的雜草，生產(chǎn)線布滿了厚厚的灰塵和 蜘蛛網(wǎng)。這是濟(jì)南餐飲垃圾處理廠的現(xiàn)狀。 “這條生產(chǎn)線去年 7、8 月份建成， 當(dāng)時(shí)試機(jī)效果不錯(cuò)，但由于收不到餐飲垃圾，試機(jī)后也就閑在這里了。 ”濟(jì)南市 環(huán)衛(wèi)局設(shè)施設(shè)備處有關(guān)

5、負(fù)責(zé)人說。 該示范項(xiàng)目投資近千萬元，年處理垃圾 2 萬噸，它通過分揀、脫水、脫油、 高溫、高壓等處理過程，能夠徹底消滅餐飲垃圾中的各種病毒、疫源，減少二 次污染，而且能提煉出高蛋白精飼料等產(chǎn)品，并可回收筷子、牙簽等作為造紙 用的再生資源。由于處理過程中將泔水一并處理，不會(huì)產(chǎn)生二次污染，這一技 術(shù)在全國屬于領(lǐng)先水平。 據(jù)了解，餐飲垃圾處理廠無“餐”可飲的情況，不僅是濟(jì)南，浙江和東北 一些城市先后上的餐飲垃圾處理的項(xiàng)目，幾乎都遇到同樣的尷尬。浙江寧波餐 飲垃圾處理企業(yè)負(fù)責(zé)人說：由于受泔水豬影響，盡管與不少飯店簽訂了餐飲垃 圾處理的合約，可至今只收集到 8 家飯店的餐飲垃圾，這點(diǎn)垃圾根本填不滿生 產(chǎn)

6、線。 濟(jì)南市環(huán)衛(wèi)局與公安交通局聯(lián)合想從運(yùn)輸環(huán)節(jié)上切斷泔水豬的“糧道” ，但 這些運(yùn)輸泔水的三輪車卻不走有交警指揮的大道，專挑沒有交警的小路。即使 抓到了，最多也只是沒收三輪車了事。 既然運(yùn)輸環(huán)節(jié)上不能切斷泔水的通道，那么從賓館、飯店著手能否除掉泔 水豬的“糧源”呢？這一點(diǎn)濟(jì)南環(huán)衛(wèi)局早就想到了。在餐飲垃圾處理廠建立之 初，他們就上了 6 臺(tái)泔水收集車，并和賓館、飯店簽訂了餐飲垃圾回收處理協(xié) 議。但對(duì)方根本就不配合，幾乎沒有一家賓館、飯店愿意把餐飲垃圾讓環(huán)衛(wèi)部 門回收。原來賓館、飯店是把泔水賣給養(yǎng)豬戶的，而交給環(huán)衛(wèi)部門，他們還得 向環(huán)衛(wèi)局交垃圾處理費(fèi)。一家大型賓館如果把餐飲垃圾交給環(huán)衛(wèi)部門，每年要

7、 向環(huán)衛(wèi)部門上交垃圾處理費(fèi) 2 萬元，如賣給養(yǎng)豬戶，每年要收入 2 萬元。 既然能從餐飲垃圾中提煉出純凈的高蛋白精飼料等物質(zhì)，變廢為寶，能把 垃圾賣成錢，那么餐飲垃圾處理企業(yè)為何不出錢回收賓館飯店的餐飲垃圾，與 泔水養(yǎng)豬戶展開競(jìng)爭(zhēng)呢？據(jù)了解，養(yǎng)豬戶收泔水用簡(jiǎn)易的車和桶裝，泔水車過 處，往往是泔水肆意流淌，惡臭難聞，餐飲垃圾中的筷子、塑料袋隨處亂扔， 也不管污染不污染，怎樣省錢怎樣干。用泔水養(yǎng)一頭豬，可賺四至六百元。而 餐飲垃圾處理企業(yè)，為防止污染，要用專業(yè)的車回收，單回收運(yùn)輸這塊投入就 比養(yǎng)豬戶大得多。餐飲垃圾處理后雖也能賣一些錢，但需要耗費(fèi)大量的熱能、 電能，費(fèi)用較高，如果再為賓館飯店支付費(fèi)

8、用，投入將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于產(chǎn)出，企業(yè)是 要虧損的。 “餐飲垃圾處理企業(yè)是競(jìng)爭(zhēng)不過泔水豬養(yǎng)殖戶的， ”濟(jì)南市環(huán)衛(wèi)局設(shè) 備機(jī)械處有關(guān)人士說。 早在 2002 年，濟(jì)南市為保證食品衛(wèi)生質(zhì)量、防止疾病傳播，就由財(cái)貿(mào)辦、 公安局、畜牧辦、環(huán)保局、工商局、環(huán)衛(wèi)局六部門聯(lián)合下發(fā)了禁止泔水養(yǎng)豬 的通告 。通告中規(guī)定，城區(qū)餐飲飯店的泔水必須由環(huán)衛(wèi)部門收集處理，不得提 供或出售用于飼養(yǎng)泔水豬。然而，泔水養(yǎng)豬如此暴利，在一些人眼里“禁養(yǎng)令” 基本成了一紙空文。 “因?yàn)榉尚Яμ?，連違反了如何處罰都沒有規(guī)定，不具 任何威懾力， ”濟(jì)南一環(huán)衛(wèi)人員抱怨說。 微生物微生物吃掉吃掉垃圾垃圾 科技引科技引領(lǐng)領(lǐng)上海垃圾上海垃圾產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)

9、 近幾年，上海運(yùn)用科技手段進(jìn)行垃圾處置與利用，不僅確保了全市第一輪 三年環(huán)保行動(dòng)計(jì)劃的順利實(shí)施，而且做大了一個(gè)產(chǎn)業(yè)。 過去，上海處理生活垃圾只有一條路，不管是剩菜皮還是舊木頭，都運(yùn)到 南匯老港一埋了之。填埋不僅占地，而且污染大。之后，又有了焚燒垃圾的方 式，但這樣可能燒掉可利用資源，而且會(huì)產(chǎn)生二次污染；至于堆肥，則無法避 免惡臭污染；而采用耗氧發(fā)酵的生化處理方式也有臭氣問題。有關(guān)專家分析， 上海生活垃圾存在“兩高一低”現(xiàn)象，即垃圾成份含水量高，有機(jī)物高，熱值低， 利用國際先進(jìn)的厭氧發(fā)酵技術(shù)對(duì)垃圾進(jìn)行無害化、生化處理，可避免惡臭等污 染，節(jié)約燃燒能量，同步進(jìn)行綜合處理還能最大化利用資源。據(jù)市環(huán)衛(wèi)

10、部門提 供的最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，上海每年產(chǎn)生固體廢棄物約 3000 多萬噸，平均每天 9 萬噸 左右。近年來，上海逐步引進(jìn)國內(nèi)外最前沿的垃圾處置方式，使上海日均處理 的 1.4 至 1.6 萬噸生活垃圾中，有 50經(jīng)過循環(huán)“點(diǎn)石成金”。 如何處置占垃圾總量的一半以上，像剩飯、剩菜、瓜果皮等一類含水率偏 高的有機(jī)垃圾？專家通過科技研究，請(qǐng)來了有機(jī)垃圾處理高手微生物。 這些經(jīng)過精心培育和篩選的微生物，專門愛吃各種菜葉、骨頭、蔬菜和瓜果之 類的有機(jī)垃圾。只要將有機(jī)垃圾放入一個(gè)特制的處理機(jī)，再置入一些微生物菌 劑，一般 24 至 72 小時(shí)后垃圾被“吃”，還會(huì)留下高效的有機(jī)肥。 微生物技術(shù)還可以進(jìn)入小區(qū)發(fā)揮

11、作用。在普陀區(qū)，有機(jī)垃圾處理高手 微生物落戶社區(qū)街道，?！俺浴辈巳~、瓜皮等有機(jī)垃圾，將之分解為水和二氧化 碳等無毒無害物質(zhì)，并留下種樹栽花的優(yōu)良肥料。普陀區(qū)市容管理局規(guī)劃科技 科科長(zhǎng)孫建中說，目前該區(qū)已安裝了 38 臺(tái)這樣的處理機(jī)，一臺(tái)機(jī)器每天可解決 600 多戶人家的有機(jī)垃圾。目前，這種微生物發(fā)酵機(jī)在全市 19 個(gè)區(qū)縣推廣。 利用生物技術(shù)變垃圾為寶。在新建設(shè)的上海首家厭氧發(fā)酵處理廠寶山 廠，該廠首先對(duì)垃圾進(jìn)行分類，分成可生物降解有機(jī)物、可燃物、可回收物和 少量殘?jiān)?duì)可生物降解有機(jī)物進(jìn)行濕式厭氧發(fā)酵，在微生物作用下，有機(jī)物 被轉(zhuǎn)換成沼氣和腐殖土，沼氣可以發(fā)電，腐殖土可以作為肥料；可燃物能夠制

12、 成垃圾再生燃料；可回收的塑料、橡膠、紙張、金屬和玻璃等物品可以直接出 售給物資回收部門利用；對(duì)不超過垃圾總量 10的殘?jiān)?，再進(jìn)行填埋處置，也 就是說，有 90以上的垃圾廢物可進(jìn)行直接回收利用。 科技不僅讓餐廚垃圾成了“寶貝”，也讓整個(gè)環(huán)衛(wèi)行業(yè)煥發(fā)了新生。微生物 垃圾無害化、生化處理技術(shù)，成了社會(huì)多元投資的熱點(diǎn)。按社會(huì)化、市場(chǎng)化、 專業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化的要求，有關(guān)方面積極引導(dǎo)和鼓勵(lì)各種性質(zhì)的企事業(yè)單位和個(gè) 人參與垃圾設(shè)施的建設(shè)和運(yùn)營管理。目前，已利用社會(huì)投資購置餐廚垃圾生化 處理機(jī) 53 臺(tái)，用于賓館、飯店、居住小區(qū)。而某環(huán)保科技公司聯(lián)合投資上億元 的生活垃圾處理廠項(xiàng)目已在普陀區(qū)上馬，還有更多國內(nèi)外

13、企業(yè)的投資項(xiàng)目正在 醞釀和洽談中。 垃圾源頭“減肥”即垃圾減量化。減量了，才能減輕垃圾對(duì)環(huán)境、對(duì)人 類自身的危害，才能減輕政府的財(cái)政支出壓力。 居住在浦東新區(qū)的市民如今能感受到身邊的變化：越來越多的開放式垃圾 箱房被密閉的小型社區(qū)垃圾壓縮站逐步替代，垃圾在被運(yùn)走之前，就已提前減 了肥。如同家中常用的榨果汁機(jī)一樣，壓縮站的主要功能是將生活垃圾壓縮進(jìn) 鐵箱，在密閉空間內(nèi)縮小垃圾的體積，同時(shí)榨掉了垃圾里 1030的水分。垃 圾到了區(qū)內(nèi)中轉(zhuǎn)站后，工作人員還要使用高強(qiáng)度的壓縮技術(shù)，將集裝箱內(nèi)的松 散垃圾“打包”成每立方米 1000 千克的高密度。由此，垃圾運(yùn)輸?shù)男蚀蟠筇岣撸?運(yùn)輸成本成倍降低，途中垃圾

14、灑落飛揚(yáng)、污水滴漏等現(xiàn)象也隨之減少。目前， 浦東新區(qū)共興建了近 60 座社區(qū)小型垃圾壓縮站，改善了環(huán)境，讓周邊居民受益。 有關(guān)方面預(yù)計(jì)，生活垃圾小型壓縮站將建成 299 座，目前已完成計(jì)劃的 87；市區(qū)生活垃圾分類收集率預(yù)計(jì)為 40，已完成計(jì)劃的 80；年內(nèi)還可建 成處置能力達(dá) 300 噸的餐廚垃圾生化處理設(shè)施。 對(duì)可回收的垃圾再生利用，使部分垃圾資源化，如塑料、玻璃、金屬等等。 美商集團(tuán)投資 2.4 億元建成的世界一流、國際領(lǐng)先的生活垃圾綜合處理廠已在 浦東新區(qū)運(yùn)轉(zhuǎn)一年多了，該廠最高峰時(shí)日處理垃圾能力可達(dá) 1200 噸。 對(duì)生活垃圾進(jìn)行自動(dòng)分類，其生產(chǎn)工藝過程是兩次發(fā)酵、四次分選：根據(jù) 垃圾

15、的形狀、體積、比重、運(yùn)動(dòng)時(shí)速度碰撞的彈跳高度，結(jié)合風(fēng)力、重力、磁 力、彈跳等分選技術(shù)，將金屬、電池、打火機(jī)、木塊、織物、紙張、塑料、磚 石、玻璃等分選出來，分選效率達(dá) 95以上，達(dá)到垃圾資源回收的目的，實(shí)現(xiàn) 了垃圾的資源化。將不可回收利用的無機(jī)廢棄物進(jìn)行填埋；分離出的有害污染 物（如電池等）進(jìn)行安全處理；天然性可燃物如竹木類等進(jìn)行燃燒處理，實(shí)現(xiàn) 熱能轉(zhuǎn)換，為微生物擴(kuò)培、發(fā)酵、肥料烘干等生產(chǎn)過程和職工生活用熱水等提 供熱源。 根據(jù)浦東生活垃圾生化綜合處理廠運(yùn)行一年多的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，以日處理 1000 噸的規(guī)模分析，日均回收玻璃約 10 噸、金屬約 5 噸、塑料約 65 噸、電池約 0.44 噸、打火

16、機(jī)約 0.03 噸、磚石類約 42 噸、織物約 40 噸、鞋類約 1.5 噸、木 竹類約 96 噸、各種輪胎約 0.5 噸等，同時(shí) 1000 噸生活垃圾中的有機(jī)物平均每 天可生產(chǎn)有機(jī)肥約 92 噸。這不但極大地改善了新區(qū)的環(huán)境質(zhì)量，而且實(shí)現(xiàn)了 “有限資源，無限循環(huán)”的目標(biāo)。 上海環(huán)衛(wèi)局政策研究室表示，生活垃圾的減量化和資源化是上海循環(huán)經(jīng)濟(jì) 發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域，對(duì)生活垃圾和固體廢物的回收利用，其經(jīng)濟(jì)及環(huán)保價(jià)值無可 估量。未來幾年，上海將加大垃圾源頭減量的力度，嚴(yán)格控制上海垃圾增長(zhǎng)量。 再過 5 年，經(jīng)科學(xué)化處置，上海生活垃圾將實(shí)現(xiàn)“兩個(gè)零”的目標(biāo)，即生活垃圾 零增長(zhǎng)和原生垃圾零填埋。 香港：每天香港

17、：每天 3000 噸噸“廚余廚余”廢廢料將料將變變肥料肥料 目前，香港垃圾堆填區(qū)每天要承受逾 3000 噸的食物殘?jiān)?，?duì)此，香港環(huán)境 運(yùn)輸及工務(wù)局透露，政府正檢討在香港推行食物廢料分類處理的可行性，計(jì)劃 從大型食物廢料生產(chǎn)者著手，分隔出混雜于都市固體廢物中的食物廢料，然后 以最新處理技術(shù)，將食物廢料轉(zhuǎn)作有機(jī)肥料，既可延長(zhǎng)堆填區(qū)壽命，亦可達(dá)至 廢物循環(huán)再用。 據(jù)悉，香港每日傾倒往堆填區(qū)的垃圾量達(dá) 17757 噸，使堆填區(qū)最快在未來 7 年爆滿。環(huán)境運(yùn)輸及工務(wù)局多次在公開場(chǎng)合強(qiáng)調(diào)問題的迫切性，當(dāng)局更在多 個(gè)屋村推行“廢物源頭分類計(jì)劃”，又計(jì)劃實(shí)施家居垃圾收費(fèi)。當(dāng)局更在研究， 嘗試將食物廢料分類處理

18、，不再運(yùn)往堆填區(qū)。 環(huán)境運(yùn)輸及工務(wù)局指出，政府正檢討推行食物廢料分類處理的可行性，參 考不同國家相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，搜集和分析各先進(jìn)處理技術(shù)和系統(tǒng)資料，包括商業(yè)用堆 肥機(jī)及設(shè)施。當(dāng)局計(jì)劃從大型食物廢料生產(chǎn)者著手，并委托浸會(huì)大學(xué)研究，探 討大型食物廢料生產(chǎn)者的地理分布和廢物產(chǎn)量，以及食物廢料分類技術(shù)要求、 收集流程、處理方案及成本效益等因素。 美國舊金山餐廚垃圾美國舊金山餐廚垃圾變變高高級(jí)級(jí)堆肥堆肥 由餐廚垃圾轉(zhuǎn)化成的高級(jí)堆肥項(xiàng)目從幾年前開始在美國舊金山實(shí)施以來， 使之獲得“三贏”不僅使此地山清水秀，還令其農(nóng)場(chǎng)和葡萄園獲利，并且從 道德方面提高了當(dāng)?shù)厝说沫h(huán)保意識(shí)，這已經(jīng)成為世界上餐廚垃圾循環(huán)利用的一 個(gè)典

19、范。 舊金山 2200 余家餐館和飲食店、7.5 萬戶居民參與了這個(gè)被稱為“清潔餐盤， 清潔環(huán)境”項(xiàng)目的實(shí)施。人們將餐廚垃圾裝入綠色塑料桶中，通過一些加工程序 使之轉(zhuǎn)化為一種高級(jí)堆肥“四道菜堆肥”，其原料包括快餐店中的漢堡包和 飯店盛宴殘余等，因此這種堆肥富含植物所需的營養(yǎng)成分。該項(xiàng)目成效顯著： 不僅使垃圾填埋場(chǎng)的垃圾減量、葡萄樹及農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)喜人、節(jié)省垃圾處理費(fèi)用， 而且使人們感受到物質(zhì)完全循環(huán)的愉快。 據(jù)生產(chǎn)“四道菜堆肥”的廢物系統(tǒng)公司的介紹，現(xiàn)在餐館老板們都因?yàn)閷⑵?營養(yǎng)物質(zhì)返回農(nóng)場(chǎng)和葡萄園而激動(dòng)。 舊金山娛樂聯(lián)合體梅特龍有 8 家餐館為“四道菜堆肥”的生產(chǎn)提供原料。其 業(yè)務(wù)主管介紹說：“

20、我們喜歡這個(gè)項(xiàng)目，它使人們?cè)趶N房做事時(shí)提高自己的道德 水平。人們意識(shí)到自己干活時(shí)不是在扔?xùn)|西，而是正在做有益于環(huán)境的事。 ”據(jù) 悉， “梅特龍”節(jié)省約 1600 美元的開支，如節(jié)省拾垃圾的費(fèi)用。 種植者們也喜歡這個(gè)項(xiàng)目。如美國索諾馬縣的英曼家庭葡萄園釀酒廠在評(píng) 論“四道菜堆肥”時(shí)表示，這種有機(jī)堆肥有助于人們種植健康的綠色葡萄樹。 舊金山是美國加州的一個(gè)城市。加州每年扔掉 500 萬余噸食物垃圾，占進(jìn) 入垃圾填埋場(chǎng)垃圾的 16%。在該州北部地區(qū)，有關(guān)公司收集食物廢料或其他可 做堆肥的原料，并將其在堆肥中心與紙板和配料一道轉(zhuǎn)化為富有營養(yǎng)成分的有 機(jī)物質(zhì)，然后人們將其裝入袋中使其分解成為一種高級(jí)堆肥

21、。 據(jù)報(bào)道， “四道菜堆肥”的銷售量在過去兩個(gè)財(cái)政年度中每年增加 23%。 生物生物處處理理廢廢棄物效果好棄物效果好 深州市某畜禽實(shí)業(yè)有限公司在養(yǎng)殖廢棄物的綜合開發(fā)利用和治理方面進(jìn)行 了成功的嘗試。該公司利用蛋雞養(yǎng)殖廢棄物生產(chǎn)的生物有機(jī)肥技術(shù)，填補(bǔ)了國 內(nèi)空白。 近年來，深州市大規(guī)模小群體養(yǎng)殖業(yè)蓬勃興起，飼養(yǎng)量已達(dá)到 1200 萬只， 產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，造成的環(huán)境污染也成為困擾養(yǎng)殖業(yè)持續(xù)發(fā)展的難題。該 公司為了徹底解決養(yǎng)殖廢棄物的污染問題，先后與多家科研單位合作，依據(jù)蛋 雞養(yǎng)殖業(yè)廢棄物水分大、不易蒸發(fā)的特點(diǎn)，選擇繁殖快、抗逆性強(qiáng)、功能互補(bǔ)、 相互拮抗、作用明顯的八種菌種作為添加劑，發(fā)酵除臭，

22、經(jīng)過多方考察，引進(jìn) 技術(shù)，研制出了利用蛋雞養(yǎng)殖廢棄物生產(chǎn)生物有機(jī)肥的整套技術(shù)，解決了養(yǎng)雞 廢棄物的污染難題。 該技術(shù)是將清理后的養(yǎng)雞廢棄物用專用的密閉專用工具隨時(shí)運(yùn)送到肥料加 工廠，添加除臭劑密閉封存，進(jìn)入激活機(jī)，擠壓升溫，破碎。再輸入密閉發(fā)酵 池，同時(shí)添加多種有益微生物發(fā)酵，采用先進(jìn)的科學(xué)配比添加多種營養(yǎng)元素， 通過混合、造粒、干燥等系列工藝加工成為生物有機(jī)肥。 該技術(shù)的推廣應(yīng)用不僅可以解決深州市養(yǎng)雞廢棄物的污染問題，生物有機(jī) 肥產(chǎn)品的活性可有效改善長(zhǎng)期使用化肥帶來的土壤危害，有效地降低氨氣、硫 化氫等有害氣體的排放量，成功遏制有害寄生蟲的滋生，及時(shí)殺滅有害微生物。 生物有機(jī)肥進(jìn)入土壤后，不

23、斷的呈幾何狀擴(kuò)散，將土壤中大量存在的農(nóng)作物不 能利用的磷、鉀礦物分解出來，并把大氣中的氮固定，成為農(nóng)作物可以充分吸 收利用的氮磷鉀營養(yǎng)元素。 同時(shí)，微生物菌的活動(dòng)同時(shí)可疏松植物根部土壤，促進(jìn)根系生長(zhǎng)，降解土 壤由于長(zhǎng)期施用化肥農(nóng)藥殘留下來的鉛、汞等重金屬及亞硝酸鹽等，使作物達(dá) 到高產(chǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：旱地經(jīng)濟(jì)作物施用生物有機(jī)肥與等價(jià)投入的無機(jī)復(fù)合 肥相比，增產(chǎn) 1012，蔬菜增產(chǎn) 1215。 綜綜合合評(píng)評(píng)述述 城市生活垃圾堆肥城市生活垃圾堆肥過過程控制技程控制技術(shù)術(shù)的的現(xiàn)現(xiàn)狀和狀和發(fā)發(fā)展展 1 1、 引言引言 近幾十年來，生活垃圾堆肥工藝日趨成熟,機(jī)械化程度也日益提高。但由于 其生物化學(xué)反應(yīng)的復(fù)

24、雜性,堆肥物料中有機(jī)物的變化和堆肥工藝控制參數(shù)(如含 水率、溫度、C/ N比、通氣量等) 的變化很難得到控制,堆肥處理過程基本采用 手動(dòng)控制,堆肥質(zhì)量和效率比較低下。從20 世紀(jì)8090 年代開始,多變量預(yù)測(cè) 控制等先進(jìn)控制方法的應(yīng)用,使控制達(dá)到了新的水平,在實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消 耗的控制目標(biāo)方面前進(jìn)了一大步。工業(yè)控制中出現(xiàn)了多學(xué)科間的相互滲透與交 叉,人工智能和智能控制受到人們的普遍關(guān)注,信號(hào)處理技術(shù)、數(shù)據(jù)庫、通訊技 術(shù)以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展為實(shí)現(xiàn)高水平的自動(dòng)控制提供了強(qiáng)有力的技術(shù)手段。 同時(shí)也擴(kuò)大了堆肥過程控制技術(shù)的研究領(lǐng)域。 2 2 堆肥處理過程控制的特點(diǎn)堆肥處理過程控制的特點(diǎn) 一個(gè)優(yōu)良的

25、堆肥系統(tǒng)生產(chǎn)出來的最終產(chǎn)物不僅應(yīng)該可靠、穩(wěn)定,而且應(yīng)是消 除了惡臭、無害的堆肥產(chǎn)品 。堆肥產(chǎn)品質(zhì)量的好壞關(guān)鍵在于堆肥過程及被控參 數(shù)。堆肥過程控制技術(shù)的目的就是通過對(duì)堆肥過程中的水分、有機(jī)物含量、溫 度以及通風(fēng)供氧等被控參數(shù)的控制,保證堆肥過程的順利進(jìn)行,提高堆肥效率。 其基本流程如圖1 所示。 堆肥化過程實(shí)際上就是微生物的發(fā)酵降解過程 ,要實(shí)現(xiàn)高效的動(dòng)態(tài)過程控 制的前提是,對(duì)該過程有準(zhǔn)確的了解和描述。固體廢棄物在堆肥過程中的狀態(tài)一 般用腐熟度來表示。當(dāng)前普遍運(yùn)用的檢測(cè)堆肥腐熟度的指標(biāo)包括: 溫度、C/ N 比、灰分、腐殖酸、富里酸和非腐質(zhì)成分等。不同堆肥階段,固體廢棄物的腐熟 度不一樣,相應(yīng)

26、各項(xiàng)指標(biāo)的值也不一樣。這些值的大小取決于上一階段的腐熟度 以及微生物的活性狀態(tài)。即堆肥系統(tǒng)在某一時(shí)間階段的反應(yīng)結(jié)果也就是下一時(shí) 間階段的初始狀態(tài)。所以控制作用應(yīng)該基于當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)(上一反應(yīng)階段的輸出) 而動(dòng)態(tài)確定,與下一反應(yīng)階段無關(guān),因而底層的控制過程屬于前饋控制。假定腐 熟度指標(biāo)為溫度、C/ N比、腐殖酸等, 這些指標(biāo)可表示為X = ( x1 , x2 , . . . , xn) ,其中n 是腐熟度指標(biāo)總數(shù)。假定影響固體廢棄物降解過程的控制因子為U = ( u1 , u2 , . . . , um) ,其中m 為控制因子總數(shù)。在特定的微生物菌群下, 通過實(shí)驗(yàn),改變不同的控制因子組合,觀察同一

27、腐熟狀態(tài)的固體廢棄物在某一時(shí) 間段內(nèi)的降解情況,以及相應(yīng)的生物化學(xué)機(jī)制、生物降解動(dòng)力學(xué)、傳質(zhì)過程機(jī)制。 這樣,便可建立如下關(guān)系模型: XT = f ( X0 , U ,T) , 其中XT 為T 時(shí)間段后的 堆肥質(zhì)量或腐熟度,X0 為固體廢棄物的初始狀態(tài) 。在不同的生物菌群狀態(tài)下, 降解機(jī)制不同,相應(yīng)的動(dòng)態(tài)模型也不一樣。而對(duì)于不同的固體廢棄物來源,因其 組成特征不同,會(huì)需要不同的微生物菌群。所以,針對(duì)不同菌群建立相應(yīng)的模型, 最終建成模型數(shù)據(jù)庫,同時(shí)也為后續(xù)工作即設(shè)計(jì)最優(yōu)的控制方案提供基礎(chǔ)。 3 3 城市生活垃圾堆肥過程控制的現(xiàn)狀城市生活垃圾堆肥過程控制的現(xiàn)狀 3 3. 1 1 堆肥過程動(dòng)態(tài)模型

28、的開發(fā)堆肥過程動(dòng)態(tài)模型的開發(fā) 動(dòng)態(tài)模型可用來模擬堆肥過程中的生物化學(xué)反應(yīng)變化情況,從而為過程的優(yōu) 化控制提供依據(jù)。這類模型主要基于堆肥過程中的物料平衡或能量平衡關(guān)系,或 經(jīng)驗(yàn)的生物降解動(dòng)力學(xué)模型。將之應(yīng)用于不同的處理流程,可以回答許多問題, 如多長(zhǎng)時(shí)間可獲得穩(wěn)定的堆肥產(chǎn)品、反應(yīng)時(shí)間過長(zhǎng)或過短會(huì)產(chǎn)生什么影響等。 一些研究人員在這方面已開展了一些初步工作。Huang , G. H. 等人開展了固 體廢物管理系統(tǒng)中不確定性和危險(xiǎn)因子的研究分析。該項(xiàng)目綜合應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)、 隨機(jī)數(shù)學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算數(shù)學(xué)和生物學(xué)等方面的技術(shù),進(jìn)行綜合模擬、優(yōu)化和危 險(xiǎn)評(píng)價(jià)的方法研究,建立了固體廢物堆肥處理過程的生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)

29、模型及優(yōu)化 控制模型。Seki對(duì)間歇式堆肥處理過程建立了基于F2P 方程的隨機(jī)模擬模型。 Kim 等對(duì)混合污泥的好氧堆肥處理開展了模擬并進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。Ndegwa 等開 發(fā)了一個(gè)糞肥堆肥處理過程的動(dòng)態(tài)模擬模型。Guerra-Ro-driguez 等對(duì)樹葉堆 肥反應(yīng)過程中的生物及物理化學(xué)參數(shù)的變化進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)研究。Lasaridi 等研 究了城市生活垃圾堆肥過程中微生物的降解動(dòng)態(tài)模型 。 3 3. 2 2 腐熟度的檢測(cè)與評(píng)價(jià)技術(shù)腐熟度的檢測(cè)與評(píng)價(jià)技術(shù) 堆肥腐熟度檢測(cè)與評(píng)價(jià)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)過程控制的關(guān)鍵技術(shù)之一。要使垃 圾堆肥系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)真正的自動(dòng)化控制必須擁有一套準(zhǔn)確、快速、低成本的腐熟度 檢測(cè)系統(tǒng)

30、。Klamer 等研究了用磷脂酸含量測(cè)定微生物種群結(jié)構(gòu)的方法,從而根 據(jù)微生物種群結(jié)構(gòu)來確定腐熟度。Benitez 等研究了酶活性作為檢測(cè)污泥堆肥 產(chǎn)品腐熟度指標(biāo)的可行性 。另外,生物活性酶在電極上的應(yīng)用,使對(duì)腐熟度及堆 肥微環(huán)境的在線監(jiān)控變?yōu)榭赡堋Ｈ鏤niswitch 公司開發(fā)的酶電極可用來檢測(cè)葡 萄糖和乳酸鹽的濃度 。目前國內(nèi)普遍運(yùn)用傳統(tǒng)的指標(biāo)(溫度、C/ N 比、腐殖酸 等) 來檢測(cè)腐熟度。在新型腐熟度指標(biāo)開發(fā)如酶?jìng)鞲衅鳈z測(cè)腐熟度方面國內(nèi)尚 未出現(xiàn)專利報(bào)道。 3 3. 3 3 堆肥過程控制技術(shù)的應(yīng)用水平堆肥過程控制技術(shù)的應(yīng)用水平 近年來,國外在堆肥過程的模擬和自動(dòng)控制方面進(jìn)行了許多研究開

31、發(fā)工作。 德國環(huán)保電子技術(shù)公司開發(fā)的COMPO-matic 垃圾堆肥發(fā)酵系統(tǒng),垃圾的有氧發(fā)酵 過程由計(jì)算機(jī)控制。該系統(tǒng)包括垃圾堆放平臺(tái)、通風(fēng)系統(tǒng)、信號(hào)采集系統(tǒng)、堆 肥計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、篩分系統(tǒng)和垃圾翻堆系統(tǒng)等。中控系統(tǒng)控制著一個(gè)網(wǎng)狀連 接的傳感系統(tǒng)和若干個(gè)氧氣和溫度傳感器插入探頭。在發(fā)酵過程中,系統(tǒng)將對(duì)肥 堆中的氧氣和溫度進(jìn)行在線測(cè)量,并將測(cè)到的數(shù)據(jù)通過總線系統(tǒng)傳輸給中心控制 器。中心控制器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示數(shù)據(jù),并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。根據(jù) 生物的氧氣需求量,一個(gè)智能控制系統(tǒng)按實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間調(diào)節(jié)堆肥通風(fēng)設(shè)備。通風(fēng) 系統(tǒng)既有場(chǎng)地固定式,也有移動(dòng)式的 。美國NaturTech 公司研制開發(fā)的堆肥

32、系 統(tǒng)包括反應(yīng)器、生物過濾器、正壓空氣輸送系統(tǒng)、負(fù)壓廢氣處理系統(tǒng)、計(jì)算機(jī) 過程控制器及數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)。反應(yīng)器處理容量可達(dá)25 t/ a ,原料含水率可達(dá)60 % ,垃 圾停留時(shí)間為21 d。堆肥反應(yīng)器中的溫度探頭與過程控制器相連接,當(dāng)溫度超過 預(yù)先設(shè)定的上限值時(shí),過量的空氣會(huì)被輸送進(jìn)來以降低溫度,空氣流量可通過管 線中的傳感器調(diào)節(jié) 。堆肥技術(shù)在歐美國家起步較早,目前已經(jīng)達(dá)到工業(yè)化應(yīng)用 的水平。然而,在將過程控制技術(shù)用于實(shí)際的堆肥處理系統(tǒng)時(shí),仍然存在控制參 數(shù)單一、可靠模型缺乏、綜合動(dòng)態(tài)和實(shí)時(shí)管理功能差等問題,從而使系統(tǒng)不能根 據(jù)堆肥過程的動(dòng)力學(xué)規(guī)律實(shí)現(xiàn)真正的自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)。 3 3. 4 4 國

33、內(nèi)堆肥過程控制技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀國內(nèi)堆肥過程控制技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀 20 世紀(jì)90 年代,我國開始重點(diǎn)研究和推廣堆肥技術(shù)。為提高堆肥處理的效 率和產(chǎn)品質(zhì)量,很多研究者在優(yōu)化處理過程工藝、提高自動(dòng)化水平方面開展了研 發(fā)工作。北京某公司開發(fā)了一種垃圾動(dòng)態(tài)堆肥工藝,其主要設(shè)備為發(fā)酵滾筒(又 稱DANO 筒) 。滾筒具有良好的混合和攪拌功能,不僅能有效控制發(fā)酵參數(shù)使之 呈最佳狀態(tài),而且可縮短一次發(fā)酵周期。該公司還開發(fā)了處理50-300 t/ d 垃圾 的系列化靜態(tài)好氧發(fā)酵制肥工藝。為克服自然通風(fēng)靜態(tài)堆肥堆體內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)的 供氧不足的缺點(diǎn),在料堆底部沿著長(zhǎng)度方向設(shè)置通風(fēng)管或通風(fēng)槽,由高壓離心風(fēng) 機(jī)根據(jù)堆體的發(fā)酵狀

34、況強(qiáng)制通風(fēng)。通過控制鼓風(fēng)量,能對(duì)堆體的需氧量和含水量 進(jìn)行一定程度的控制。此強(qiáng)制通風(fēng)靜態(tài)堆肥法的發(fā)酵周期比自然通風(fēng)靜態(tài)堆肥 法明顯縮短,一次發(fā)酵的時(shí)間可縮短至10 d。同濟(jì)大學(xué)開發(fā)的間歇式動(dòng)態(tài)好氧堆 肥處理技術(shù),是在筒倉式堆肥技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。該技術(shù)對(duì)發(fā)酵反應(yīng)器與 操作方法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),采用分層出料法來優(yōu)化發(fā)酵條件。這樣,垃圾經(jīng)5 d 堆 肥發(fā)酵后,可達(dá)到初步熟化及無害化的指標(biāo)。中國科學(xué)院地理研究所開發(fā)出城市 污泥工業(yè)化快速堆肥及復(fù)合肥制備成套技術(shù)。該技術(shù)在原有強(qiáng)制通風(fēng)堆肥法的 基礎(chǔ)上,對(duì)堆肥的布?xì)?、脫水、滅菌和除臭等工藝進(jìn)行優(yōu)化,并對(duì)氧氣、溫度狀 況進(jìn)行控制?？偟膩碚f,我國在垃圾堆肥處

35、理領(lǐng)域的技術(shù)開發(fā)和研究方面雖已做 了一些工作,但都在對(duì)堆肥設(shè)備和工藝的優(yōu)化和改造方面,在線監(jiān)測(cè)和自動(dòng)化控 制的研究比較落后,目前多限于對(duì)氧氣、溫度等因子的直接調(diào)節(jié),缺乏動(dòng)態(tài)模擬、 優(yōu)化的綜合軟、硬件控制系統(tǒng)的研究;同時(shí),也沒有腐熟度在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究 報(bào)道。落后的技術(shù)現(xiàn)狀是低效率、高投資、劣產(chǎn)品的根源,導(dǎo)致了國內(nèi)堆肥處理 行業(yè)的不景氣。 4 4 城市生活垃圾堆肥過程控制的發(fā)展趨勢(shì)城市生活垃圾堆肥過程控制的發(fā)展趨勢(shì) 隨著工業(yè)自動(dòng)化儀表與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,先進(jìn)過程控制技術(shù)的開發(fā)以及堆 肥化生產(chǎn)對(duì)過程控制的要求越來越高,堆肥過程控制技術(shù)將得到快速的發(fā)展。其 發(fā)展主要體現(xiàn)在以下幾方面。 4 4. 1

36、1 堆肥過程動(dòng)態(tài)模擬模型的不斷完善堆肥過程動(dòng)態(tài)模擬模型的不斷完善 現(xiàn)代工業(yè)過程的先進(jìn)控制、參數(shù)的軟測(cè)量、過程優(yōu)化、調(diào)度與管理等,它們 都是以模型為基礎(chǔ)的。因此,綜合地考慮影響堆肥處理的各種因素及其相互之間 的關(guān)系,建立準(zhǔn)確可靠的過程反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程與實(shí)時(shí)控制模型是堆肥過程控制得 以實(shí)現(xiàn)的核心和關(guān)鍵。由于垃圾堆肥過程的機(jī)理非常復(fù)雜,影響因素多而且又都 是相互關(guān)聯(lián)的,它的動(dòng)力學(xué)研究包括能量守衡方程、物料平衡方程、微生物動(dòng)力 學(xué)方程、水量平衡方程和氣體平衡方程等諸多方面 。只考慮單因素或雙因素的、 孤立的反應(yīng)過程模型已不能適應(yīng)現(xiàn)代堆肥過程控制提出的要求。因此,以堆肥動(dòng) 力學(xué)為基礎(chǔ),開發(fā)有效的多因素綜合

37、動(dòng)力學(xué)方程已成為這一研究領(lǐng)域今后的發(fā)展 趨勢(shì)。它能有效地考慮過程控制中各種因素的影響,使得堆肥反應(yīng)過程的模型更 為成熟有效,同時(shí)也為控制模型的建立打下堅(jiān)實(shí)可靠的基礎(chǔ)。 4 4. 2 2 由簡(jiǎn)單控制向先進(jìn)控制發(fā)展由簡(jiǎn)單控制向先進(jìn)控制發(fā)展 由于在工業(yè)生產(chǎn)過程中,特別是連續(xù)工業(yè)生產(chǎn)過程往往伴隨著物理化學(xué)反應(yīng)、 生化反應(yīng)、相變過程及物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)移和傳遞,因而是一個(gè)十分復(fù)雜的工業(yè)大 系統(tǒng)。系統(tǒng)本身存在的復(fù)雜性、不確定性和非線性因素導(dǎo)致使用傳統(tǒng)的控制策 略很難奏效。而先進(jìn)控制則可以改善過程動(dòng)態(tài)控制的性能、減少過程變量的波 動(dòng)幅度,使之能更接近其優(yōu)化目標(biāo)值,從而將生產(chǎn)裝置推向更接近其約束邊界條 件下運(yùn)行,

38、最終達(dá)到增強(qiáng)裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性、保證產(chǎn)品質(zhì)量的均勻性、 提高目標(biāo)產(chǎn)品收率、增加裝置處理量和降低運(yùn)行成本等目的。通常堆肥處理過 程大多采用手動(dòng)控制和自動(dòng)反饋控制這2 種控制方法。手動(dòng)控制要求操作人員 不斷監(jiān)視堆肥過程并作出判斷以調(diào)整氧氣輸送和反應(yīng)溫度,這種方法效果差。自 動(dòng)反饋控制是通過由計(jì)算機(jī)控制的傳感器監(jiān)測(cè)堆肥過程,并把反應(yīng)參數(shù)調(diào)整到設(shè) 定值,即PID 控制方法。以上這2 種方法在控制領(lǐng)域中屬于傳統(tǒng)控制策略。常規(guī) 的PID 控制模型的建立涉及復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)原理,往往很難構(gòu)建一個(gè)完善的降解模 型對(duì)堆肥過程進(jìn)行比較準(zhǔn)確的模擬。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)與模擬技術(shù)的不斷發(fā)展,出 現(xiàn)了一些新的控制方法。人工

39、智能控制技術(shù)越來越多地涉及和應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn) 和垃圾處理等領(lǐng)域中,象模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制( FNNC) 。FNNC 是模糊推理與人工 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合而出現(xiàn)的一種新型控制技術(shù),是用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的形式實(shí)現(xiàn)模糊 推理與控制過程。它既具有人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)能力,又具有模糊控制的自然語 言處理能力,可以方便地將人的操作經(jīng)驗(yàn)作為控制規(guī)則加入控制器 。采用FNNC 系統(tǒng)進(jìn)行代替模型控制系統(tǒng)可以避免較為復(fù)雜的過程動(dòng)力學(xué)原理,而且結(jié)果建立 在實(shí)驗(yàn)與歷史數(shù)據(jù)上。在數(shù)據(jù)具有一定規(guī)模的前提下,可以準(zhǔn)確有效地實(shí)現(xiàn)控制 過程。 5 5 面臨的問題面臨的問題 城市生活垃圾堆肥過程控制技術(shù)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。它在過程建模、 控制方法、測(cè)量技術(shù)、優(yōu)化的綜合軟、硬件控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)等方面還存在 一些問題。 5 5. 1 1 過程建模過程建模 由于堆肥過程內(nèi)在機(jī)理非常復(fù)雜,還難以完全從機(jī)理上揭示其內(nèi)在規(guī)律。堆 肥過程受到耗氧率、碳氮比、溫度、濕度、pH 值、揮發(fā)固體含量、堆料的密度、 孔隙率和自由空域等諸因素的影響,所涉及的學(xué)科相當(dāng)廣泛,以物理、化學(xué)、微 生物、熱力學(xué)和動(dòng)力