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放錯地方的資源,如何“歸位”?

發布時間:2019-07-12來源:浙江日報作者:黃慧仙 曾福泉 柯溢能0

  上海市“史上最嚴”垃圾分類工作連日來持續推進。住建部發布了杭州、寧波等全國46個重點城市基本建成垃圾分類處理系統的時間表——就在2020年。眼下,越來越多的人開始思考并逐漸接受把垃圾分類真正當成自己新的生活方式。

  在多年從事垃圾處理研究的科學家們眼中,這是個令人欣慰的趨勢。垃圾分類只是整個垃圾安全處理和高效利用流程中早期的一環。“垃圾是放錯地方的資源”,但怎么利用這些資源?對專家而言,有許多實際問題比網上段子更值得關心。

  在垃圾分類并未真正付諸實施的這些年里,科研人員已經發明出多種辦法來處理極具自身特點的城市生活垃圾,他們是怎么做的?從末端處理角度出發,垃圾怎么分類才合理?分好類的垃圾,最終又是如何為我們所用的?

分過類的垃圾才能變資源

  紙巾再濕也是干垃圾,瓜子殼再干也是濕垃圾;花生殼和核桃殼不能一起扔……初看這樣的分類標準,難免讓人有無事生非的懷疑。但專家告訴我們,“分清你是什么垃圾”的靈魂拷問,實在是后續垃圾處理和回收利用不可或缺的。

  浙江大學環境污染防治研究所所長吳偉祥教授表示,垃圾分類的落腳點是資源回收利用和分質處理。在日本,喝完的瓶裝飲料,瓶身、瓶蓋、包裝紙要拆開并分別投入3個不同的垃圾桶,就是為了提高不同材料回收利用效率。

  我國目前尚無法做到如此高效地回收利用廢物,主要的垃圾處理方法有填埋和焚燒兩種。填埋的弊端顯而易見:隨著填埋量的不斷增加,“垃圾圍城”不可避免,簡單填埋還存在污染隱患;垃圾焚燒可用來發電,相比填埋能產生經濟效益。但我國目前仍有約60%的垃圾為填埋處理,就是因為垃圾普遍未經分類,屬于“劣質燃料”,不適宜焚燒,只好一股腦兒填埋了事。

  多年從事固體垃圾燃燒技術研究的浙大熱能工程研究所蔣旭光教授說,垃圾是否適宜焚燒,主要視其“熱值”高低。熱值用來描述燃燒物的品質,煤的熱值約為每千克5000“大卡”(千卡路里),石油更高,都是理想的燃料。“我國很多城市的生活垃圾平均熱值僅為每千克1000大卡,甚至更低,燃燒產生的熱能就很少了。”蔣旭光說,焚燒這樣的垃圾,不僅過度消耗輔助燃料,增加焚燒爐負擔,還容易產生大量危險廢物——飛灰。

  垃圾的熱值上不去,除了含有金屬等高熔點材料,最主要的原因是水分含量過高。蔣旭光團隊分析了全國多個城市的垃圾,發現垃圾含水量普遍在50%以上,這主要歸因于其中的廚余垃圾。如菜葉的含水量高達90%。焚燒水分含量如此高的垃圾,等于一多半的能量其實是用來燒水了。

  含水量高的廚余垃圾不僅不合適焚燒,即便填埋也易產生滲濾液,從而加重污水處理系統的負擔。“因此,廚余垃圾需要得到特殊‘照顧’,現在一般采用厭氧產沼或好氧堆肥等辦法,將其變為可再利用的資源。”吳偉祥說。現在杭州一天產生的約12000噸垃圾中,有一半是廚余垃圾,如都能分類出來并得到適當處理,垃圾填埋場的壓力將極大減輕。

  蔣旭光表示,分類之后的垃圾各自找到去處:塑料、紙張、橡膠等高熱值垃圾可焚燒,鐵、鋁等金屬垃圾可回收,廚余垃圾可堆肥,其他垃圾可填埋……這樣垃圾才能變成資源。

  “分好類的垃圾更有利于焚燒發電資源化利用。一噸未經分類的混合垃圾焚燒后只能產生不到300度電,而分類之后的同等規模干垃圾可產生約500度電。”吳偉祥說。數據顯示,在德國,通過分類可以回收利用三分之二的生活垃圾,垃圾處理的年收益可達到700億歐元。

被“逼”出來的創新焚燒技術

  垃圾分類工作達到理想狀態還有很長的路要走。在此之前,不斷創新的垃圾處理技術能幫助我們盡可能降低垃圾污染危害,提高垃圾資源回收與利用率。

  蔣旭光所在的浙大垃圾焚燒技術創新團隊多年來成功地把各種固體廢棄物投入焚燒爐,從城市生活垃圾到污泥、危廢等物品,均實現了安全高效處理,相關技術成果多次榮獲國家科技獎。

  “在有效實施垃圾分類之前,我國城市生活垃圾組成成分多,水分高,熱值低。簡單從西方發達國家引進的焚燒設備無法處理這些垃圾,要探索適合中國國情的技術路線。”蔣旭光說。浙大團隊自主研發出利用循環流化床焚燒生活垃圾的技術和裝備,目前應用于全國48家垃圾焚化廠。

  循環流化床原本是一種化工領域所用的反應器,這種裝備如何讓低熱值的垃圾在850℃的高溫下穩定高效燃燒?“這就像炒栗子,不能把栗子直接扔進鍋里,那樣肯定有的炒焦、有的不熟——而是先投進砂子,再用滾燙的砂子來把栗子炒熟。”蔣旭光說,循環流化床中也有類似砂子的高比重物質,并且在強風作用下形成氣固兩相流。把這些“砂子”加熱至高溫,再投入“栗子”——垃圾——上下“翻炒”混合,就實現了均勻穩定的燃燒。科研人員還發現,在焚燒時摻雜輔助煤,能夠有效遏制二噁英生成,還能明顯減輕受熱面高溫腐蝕,從而延長了相關設備的使用壽命。

  可以說,這項成果是被滯后的垃圾分類習慣逼出來的發明。蔣旭光介紹,為了進一步提升能源利用效率,一些垃圾焚燒廠想方設法降低我國生活垃圾中的含水量,提高熱值,近年來引進了生物干化和機械生物處理技術。垃圾經初步破碎后進入干化倉,含水率可從近60%降低到30%,熱值從每千克1000多大卡提高到2500大卡左右。最后,再分選出合適的垃圾可燃份,用輸送機輸送至成品垃圾庫。“如果垃圾分類做好了,焚燒廠就可以節省這筆投資。”蔣旭光說。

關鍵是為廚余垃圾找去處

  目前,我國垃圾處理的最大痛點就是廚余垃圾“沒處去”——焚燒技術的艱難攻關即證明了這一點。吳偉祥介紹,各領域專家都在積極開動腦筋,開發出了不少處理廚余垃圾的新方法。

  當前比較主流的是厭氧產沼和好氧堆肥技術。所謂厭氧產沼,是在無氧條件下,通過厭氧微生物菌群的作用,將有機易腐垃圾生物降解轉化為甲烷、二氧化碳的過程。“一噸易腐垃圾大約能產生80立方米沼氣,而以一立方米沼氣產生兩度電來計算,易腐垃圾厭氧發酵產生的沼氣帶來的電能是很可觀的。”吳偉祥說。厭氧產沼局限性也很明顯,它需要上規模的垃圾才能進行,同時這種處理方式產生的沼渣和高濃度沼液出路問題也對這一技術的應用帶來了挑戰。

  好氧堆肥則是在有氧情況下,通過好氧微生物的作用,將有機易腐垃圾轉化成為腐殖質類物質的過程。該處理過程產出的堆肥物質可用作農業生產、園林綠化等的肥料。好氧堆肥過程也同樣存在污水和臭氣處理等的問題。可腐垃圾并不直接等同于有機肥料。由垃圾轉化而來的肥料,其質量如何來判別?吳偉祥說,理論上,這些肥料在投入使用前還需過種子發芽的“檢驗”關。植物種子對肥料質量是最為敏感的,肥料質量的好壞與否可以通過植物種子發芽指數來得到驗證。真正合格的肥料腐熟度高,植物種子發芽指數在60%以上。

  更新的一項技術,則請來昆蟲做幫手。在杭州余杭區有一個面積達3000多平方米的“昆蟲農場”。每天一大早,各村各莊的保潔員們開著電動環衛車,把一筐筐餐廚垃圾集中運到這里。扮演清道夫角色的是黑水虻幼蟲,它們放開胃口大吃垃圾,除去動能消耗外,經過它們的生物轉化,餐廚垃圾的80%成為高質量的昆蟲蛋白,余下的20%成為富含養分的蟲糞有機肥。

  “黑水虻喜食腐物,我們加以進行馴化,培養成大規模、可飼用的昆蟲,并利用幼蟲的乞食特性,來降解轉化餐廚垃圾等有機廢棄物。”浙大張志劍副教授說,黑水虻學名亮斑扁角水虻,生命周期很短,其成蟲幾乎不進食,也不愛動,一周不到就會交配、產卵、死亡,不會對環境造成負面影響。

  “昆蟲農場”目前實際日均消納約11噸餐廚垃圾。每10噸餐廚垃圾,可以養殖收獲1.2到1.5噸黑水虻幼蟲,同時產生2-3噸虻糞有機肥。3噸鮮蟲烘干成1噸蟲干,可添加到飼料中。

  “蟲體飼料是各類飼料蛋白的理想原料,可以供應給生態甲魚養殖場、水產、寵物等行業。”張志劍表示,蟲體還能提取多糖、殼聚糖等物質,用于食品、保健品及生物制藥領域;蟲糞有機肥則是發展有機、綠色農業的理想肥料。


《浙江日報》2019年7月12日09版


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