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【第八期】大工技述:李爱民教授要用机械生物预处理技术实现“生活垃圾洁净生活”

2017-09-19  点击:[]

随着生活水平的不断提高,城镇化的高速推进,我国生活垃圾产生量逐年增加,年清运量平均增长率为10.0%以上,至2016年,全国生活垃圾清运量约为21500.5万吨。

在这些生活垃圾组成中,厨余垃圾占了将近60%。厨余垃圾是有机垃圾的一种,分为熟厨余包括剩菜、剩饭、菜叶;生厨余垃圾包括果皮、蛋壳、茶渣、骨、贝壳;泛指家庭生活饮食中所需用的来源生料及成品(熟食)或残留物。广义的厨余垃圾还包括用过的筷子,食品的包装材料等。

受当前经济发展和社会文化水平等限制,我国尚未建立大范围的垃圾分类收集体系。这使得含水率高、有机物含量高的厨余垃圾未被分类出来,不仅得不到有效利用,还会造成环境的污染。所以从生活垃圾的处理总量和后续处理可循环利用的角度上来看,如何妥善处理厨余垃圾是实现生活垃圾减量化、资源化、无害化的重点内容,同时也是难点所在。

 

面对该问题,我校环境学院热能工程专业博士生导师李爱民教授提出了他的解决之道:以机械生物预处理设备为核心,对生活垃圾进行减量提质处理。

机械生物预处理设备是专为处理高含水率生活垃圾而设计的,具有生活垃圾快速减量50%以上、运行方便、冷凝液处理简单、出口垃圾热值提高一倍等优点,非常适合国内生活垃圾的减量化处理。

此项技术利用微生物代谢过程中产生的生物热蒸发水分,实现低温、原位水分的快速脱除,有效避免传统热干化过程中由于传质传热限制带来的高能耗问题,也有效解决了高温热风干燥过程中有机物分解造成的污染控制难题。

从技术性能以及适用领域来看:

依托此技术研发的生物干化设备机械化及自动化程度较高,生物干化周期较短,设备运行稳定可靠,能耗较低,可以使占生活垃圾总量一半以上的厨余垃圾得到就地处理和消纳,同时可解决混合垃圾在储存、运输过程中产生的渗滤液、臭味等污染问题,在国内及国际处于领先地位。

该技术属于生活垃圾处理领域,适用于混合生活垃圾/餐厨垃圾/厨余垃圾的脱水干化。

从技术创新与现实收益来看:

依托此技术研发的生物干化设备机械化及自动化程度较高,生物干化周期较短,设备运行稳定可靠,能耗较低,可以在垃圾中转站或小区内进行应用,使厨余垃圾得到就地处理和消纳,同时可解决混合垃圾在储存、运输过程中产生的渗滤液、臭味等污染问题,可降低垃圾运输费用50%以上,且可彻底解决垃圾输运和处理处置过程产生的渗滤液、臭味等污染问题。

同时,该技术也可应用于垃圾焚烧厂,实现入炉垃圾量减少一半,减少锅炉总容量,并且分离后的垃圾热值从3,000-4,700kJ/kg提高到8,000-10,000 kJ/kg以上,可实现自持高效清洁焚烧处理,解决当前原生垃圾焚烧经济性差和二噁英、重金属、渗滤液等污染控制难的问题。同时使垃圾焚烧量和最终处置量大幅降低。

 

2013年,李爱民教授与大连泰达环保有限公司合作,建立一套以机械生物预处理技术为核心的生物干化示范工程,整套生物干化工艺运行状态良好,实现生活垃圾减量50%以上,干化后的垃圾热值从3,000-4,700kJ/kg提高到8,000-11,000 kJ/kg,彻底解决渗滤液处理的难题。2016年,整个示范工程顺利完成验收。

以机械生物预处理技术为核心的生物干化示范工程主要包括以下工艺单元:

(1)采用破碎机生活垃圾进行机械破碎,破碎粒径约30-70 mm,便于生物干化处理;(2)采用机械生物预处理这新型高效减量提质技术对高含水量的生活垃圾进行干燥处理,降低物料含水率,提高物料的热值,同时辅以机械处理,提高系统的传质效率;(3)工艺处理过程中产生的冷凝水,其水质远低于渗滤液水质,可实现废水的低成本达标排放。废气采用吸附生物除臭方法实现废气的达标排放。

放到现实投产来看,以某区为例,该区内生活垃圾量为1000 t/d,若采用本机械生物预处理设备为主设备作为该区生活垃圾转运站减量提质的工程化应用,整套转运站减量化项目建设期为一年,第二年投产,运营负荷为100%,运营期为25年,计算期为26年,该项目生活垃圾转运年处理费用为4000万元。

经过上面的介绍大家可以发现,该技术不仅能够成功解决垃圾中厨余类有机垃圾的源头或前置减量化和资源化利用的问题,更能够与现行的后续垃圾处理有机结合,可以解决当前我国生活垃圾处理产业面临的关键难题。

生活垃圾机械生物预处理技术在国内外相同领域均属于前沿科技,这不仅是因为它的科研技术性,更是因为其能够便捷生活的社会意义。也正是由于李爱民教授及其研究团队严谨认真的科学素养,立足现实生活的社会情感,才能够建立起这样一种极具应用前景的垃圾处理新模式,让洁净便利的大众生活更为可能,用先进的技术让我们的生活变得更加美好。

 

责任编辑:刘  涛

资料来源:李爱民课题组

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