國內(nèi)外廚余垃圾處理現(xiàn)狀及MBT處理技術(shù)

黃嘉晉，張啟揚，沈耿哲，李 燕，揭英智，譚玉甜，阮加振

(廣東石油化工學(xué)院，廣東 茂名 525000)

國內(nèi)外廚余垃圾處理現(xiàn)狀及MBT處理技術(shù)

黃嘉晉，張啟揚，沈耿哲，李 燕*，揭英智，譚玉甜，阮加振

(廣東石油化工學(xué)院，廣東 茂名 525000)

著重對中國與美國的廚余垃圾的產(chǎn)量、處理現(xiàn)狀、回收處理利用方法進行了分析比較；綜述了目前較為先進的機械生物預(yù)處理技術(shù)(MBT)的主要研究進展并對其在巴西、西班牙的應(yīng)用情況作了簡介；最后提出了我國運用MBT技術(shù)處理廚余垃圾的意義及相關(guān)問題。

廚余垃圾；現(xiàn)狀；MBT技術(shù)

1 國內(nèi)外廚余垃圾概況

截止到2016年，我國平均每個城市垃圾年產(chǎn)量大約在1.7億t左右，人均垃圾產(chǎn)量達(dá)0.4t/a。按照目前每年8%～10%的增長速度。估計到2030年中國的固廢年產(chǎn)生量將增長8倍(從2004年的1.9×108t/a增長到2030年的3.8×109t/a)[1]。其中約有40%為廚余垃圾，占城市生活垃圾中較大的比重，目前有效地處理手段是將廚余垃圾中80%左右的水分去除，并將其中的粗蛋白、粗纖維、油類和鹽類進行資源化利用[2]。目前我國尚未形成完善的廚余垃圾處理管理體制和系統(tǒng)處理技術(shù)方法，最常用的手段是與普通垃圾一起進行焚燒填埋或堆土施肥[3]。為了尋求廚余垃圾更有效的資源化和無害化處理，2017年發(fā)改委、住建部公布正式文件《“十三五”全國城鎮(zhèn)生活垃圾無害化處理設(shè)施建設(shè)規(guī)劃(2016-2020)》進行循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展專業(yè)項目。隨著不斷探索，一些新的技術(shù)慢慢替代傳統(tǒng)方法。例如好氧堆肥制作動物飼料、厭氧發(fā)酵降低危害等。

美國廚余垃圾僅2.6%的回收率，低于城市生活垃圾回收利用率3.1%(AVG)。鑒于美國的國情出發(fā)，估計有5000萬美國人沒有足夠的食物，美國更多的是通過措施，組織向食物銀行或食物拯救組織捐贈安全和健康的食物，并減少送往垃圾填埋場的食物。從而減少廚余垃圾，從源頭控制垃圾的增長。不可避免產(chǎn)生的廚余垃圾，就通過工業(yè)途徑，提煉脂肪、油和油脂，并將其轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品或生物燃料，土地堆肥，將食品廢物變成有價值的土壤改良劑、厭氧消化等方式解決。經(jīng)過多年的改造得到了顯著的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益[4]。

表1 國外廚余垃圾處理方式

2 MBP技術(shù)研究進展

機械生物預(yù)處理(Mechanical Biological Pretreatment，MBP)技術(shù)[5]是對已收集的城市生活垃圾通過機械裝置處理、配合生物反應(yīng)為垃圾填埋、焚燒、堆肥等后續(xù)處理做鋪墊的預(yù)處理過程[6]。最早研究人員通過煙道式處理工藝，優(yōu)先除去25%～35%的有機垃圾，剩余的60%左右的垃圾通過填埋處置，達(dá)到較好預(yù)處理效果。其中運用機械破碎、機械分選等設(shè)備，結(jié)合生物厭氧消化、生物好氧堆肥等技術(shù)。該項技術(shù)不僅可以作為單項垃圾處理，還可作為填埋、焚燒等技術(shù)的預(yù)處理過程。該技術(shù)的應(yīng)用在歐洲已有30多年的歷史，是處置城市生活垃圾的典型技術(shù)。

2.1 MBT技術(shù)研究進展

在1980年，MBT處理技術(shù)是管道式堆肥工藝運用于堆肥廠處理混合垃圾，由此發(fā)展起來。與填埋堆肥降低可生物降解物料含量的目的不同，MBT技術(shù)的目的在于回收貴重金屬、生產(chǎn)垃圾燃料，降低焚燒過程中造成的環(huán)境污染，減小填埋固化后二次泄露的可能性[7]。20世紀(jì)后期MBT技術(shù)得到廣泛的推廣，重點發(fā)展的是在封閉系統(tǒng)中配以機械設(shè)備促進原生垃圾的生物降解，不僅減少環(huán)境污染和提高效率。2016年，我國杭州首次引入生活垃圾機械生物消融技術(shù)(EMBT)中試項目，通過將垃圾中的有機質(zhì)水解，然后與固相物料分離；進行厭氧消化處理；干化獲得RDF燃料，這是有利于生態(tài)能源的應(yīng)用。

3 MBT技術(shù)研究概況

3.1 MBT技術(shù)組成

3.1.1 機械技術(shù)

機械技術(shù)由篩分、選取、渦電流分離、近紅外檢測(NIR)分選等組成[8]。MBT技術(shù)通過機械裝置配合生物反應(yīng)形成工藝，見表2。

表2 MBT處理技術(shù)過程

NIR(近紅外光譜)分選技術(shù)運用光譜學(xué)、化學(xué)計量學(xué)于計算機中快速高效的篩選出不同材料；再經(jīng)機械粉碎大粒徑的原料顆粒，有利于進步一分選等；與以往篩分不同，主要利用滾筒振動篩動態(tài)的分離不同徑粒；攪拌促進好氧或厭氧生物過程物料的均勻化和粒徑改變；在智能機器無法識別物料分離時，采用人工的方式進行分選。

3.1.2 生物技術(shù)

目前最為常用的生物技術(shù)，分別是厭氧生物技術(shù)與好氧生物技術(shù)，其中好氧技術(shù)以倉式、露天條垛式、隧道式等為主。將垃圾與水混合進行滲濾后將濾液充分懸浮并進行厭氧消化制沼氣，厭氧消化后的沼液返回濾液進行再滲濾。同時對固體殘留物好氧處理，產(chǎn)生的殘渣儲存后商業(yè)化利用，示意圖見圖1。

圖1 滲透處理過程示意圖

4 國外成熟的MBT技術(shù)

4.1 巴西

目前南美洲一些國家處理生活垃圾為傳統(tǒng)的填埋方式，生物發(fā)酵、焚燒發(fā)電等處理方式仍然未有普及，通過MTB預(yù)處理技術(shù)是未來可繼續(xù)發(fā)展的重要手段，而且能夠促進生活環(huán)境的改善。巴西埃斯特雷拉MBT處理策略如圖2所示。

圖2 巴西埃斯特雷拉MBT處理策略

Fig.2 Brazilian estrella MBT treatment strategy

Alberto Bezama等研究員為解決城市固體廢棄物垃圾的處理在巴西埃斯特雷拉進行MTB技術(shù)的試驗(如圖2所示)，總量為92.5 t的城市固體廢棄物垃圾在傳送帶上通過風(fēng)選、磁選等方式進行，回收可再次利用物料30%，剩余的大量有機物料，再通過孔徑不同的一系列動態(tài)篩分選取分類。該過程中減重效率達(dá)50%，降容率達(dá)65%左右。大大提高填埋效果，并降低了運行成本，產(chǎn)生巨大經(jīng)濟效益。

4.2 西班牙

巴塞羅那市區(qū)的生活垃圾主要由Ecoparc de Montcada垃圾MB預(yù)處理廠進行資源化處理，年處理能力為24萬t/a。

圖3 巴塞羅那MBT處理廠工藝示意圖

處理工藝主要分機械生物預(yù)處理、厭氧消化、好氧堆肥等過程，見圖3。其中機械生物預(yù)處理主要對金屬、塑料等進行機械分離并回收。主要包括：機械滾筒篩，磁選機。生物有機垃圾在4個約3200 m3的封閉發(fā)酵池中厭氧發(fā)酵。沼氣回灌配合物料攪拌，在35℃下固態(tài)發(fā)酵21 d。最后在厭氧發(fā)酵階段，將膨松劑與厭氧消化得到的物料按2∶1進行均勻混合，送入管道式系統(tǒng)完成好氧堆肥，在經(jīng)過幾周穩(wěn)定化和無害化后，對反應(yīng)過程中的操作參數(shù)進行監(jiān)測和控制。

5 結(jié)語

目前我國依然是通過填埋方式處理各種垃圾，雖然個別發(fā)達(dá)城市推行出垃圾分類的政策和培養(yǎng)居民廚余垃圾與其他垃圾分開放置的意識，但是由于政策的實施管理問題和居民過往的生活習(xí)慣，垃圾分類回收的觀念沒有得到很好的普及[9]。改變居民的“習(xí)慣”需要更好的城市管理政策，配合實施符合我國

國情的MTB處理工藝，才能解決我國混合回收垃圾產(chǎn)生污染等環(huán)境問題。MBT處理技術(shù)作為一種預(yù)處理技術(shù)，減少了傳統(tǒng)垃圾處理產(chǎn)生的各種污染問題，目的在于把生活垃圾無害化、資源化和減量化，防止二次污染的發(fā)生，使得廢氣垃圾在物質(zhì)利用、能量利用和填埋處置方面得到提升。我國到“十三五”末，力爭新增餐廚垃圾處理能力達(dá)3.44萬t/d，城市基本建立起餐廚垃圾回收和再生利用體系，城鎮(zhèn)生活垃圾無害化處理設(shè)施建設(shè)總投資約2518.4 億元，在相關(guān)文件中廚余垃圾被單獨列出，并為其設(shè)立專項資金，說明我國加大了在廚余垃圾資源化利用方面的投入，有力的推動了廚余垃圾科學(xué)的綜合利用。

[1] Hoornweg D,Lam P.Waste Management in China:Issues and Recommendations[J]. Waste: The Social Context,2005(1):261.

[2] 徐 棟,沈東升,馮華軍. 廚余垃圾的特性及處理技術(shù)研究進展[J].科技通報,2011(1):130-135.

[3] 劉海力.廚余垃圾的燃燒與熱解特性研究[D].廣州:華南理工大學(xué),2014.

[4] Li Yangyang,Jin Yiying,Li Jinhui,et al. Current situation and development of kitchen waste treatment in China[J]. Procedia Environmental Sciences,2016,31:40-49.

[5] Norbu T,Visvanathan C,Basnayake B. Pretreatment of municipal solid waste prior to landfilling[J]. Waste Management,2005,25(10):997-1003.

[6] Hogg D,Gibbs A,North J. Meeting Ireland's waste targets: The role of MBT [M].Dublin:Ltd E R C Engineers T C,2008.

[7] Our View of MBT：MBT evolved from "in-vessel" composting [M].[s.n.]∶[s.n.],2009.

[8] Archer E,Baddeley A,Klein Makers. Processes,policies & marketsetal. mechanical-biological-treatment-A guide for decision[M].Marz:Juniper Consultancy Services Ltd,2005.

[9] 鞠茂偉.混合垃圾機械生物預(yù)處理燃燒和填埋特性研究[D].大連:大連理工大學(xué),2012.

(本文文獻(xiàn)格式：黃嘉晉，張啟揚，沈耿哲，等.國內(nèi)外廚余垃圾處理現(xiàn)狀及MBT處理技術(shù)[J].山東化工,2017,46(7):217-219.)

Current Situation of Kitchen Waste Treatment at Home and Abroad and MBT Treatment Technology

HuangJiajin,ZhangQiyang,ShenGengzhe,LiYan*,JieYingzhi,TanYutian,RuanJiazheng

(Guangdong University of Petrochemical Technology,Maoming 525000,China)

This paper focuses on the analysis and comparison of the output,processing status,recycling and utilization of kitchen waste in China and the United States. In this paper,the main progresses of advanced biological pretreatment technology (MBT) are reviewed,and their applications in Brazil and Spain are summarized. Finally,the significance of using MBT technology to treat kitchen waste and the related problems are put forward.

kitchen waste；status；MBT technology

2017-02-26

2016年廣東石油化工學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)校級培育計劃項目(2016pyA011)

黃嘉晉(1993—)，男，廣東韶關(guān)人，本科生，主要研究石油化工；通訊作者：李 燕(1969—)，女，碩士，副教授，主要從事化學(xué)工程教學(xué)與科研工作。

X705

A

1008-021X(2017)07-0217-03