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城市果蔬垃圾处理再利用

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2016-08-31 14:18:34

苏州艾和环境科技在有机废弃物垃圾再利用资源化方面下大力开发探索: 
以郊区绿色农业为背景,以容易分类收集和规模化处理的商业果蔬垃圾为例,分析得出了制约城市果蔬垃圾处理与循环利用的主要瓶颈问题,分别是中转预处理带来的土地成本高、贮运环节多、单向物流运量大、效率低。
总结有机蔬菜产销经验,提出按照蔬菜产销与果蔬垃圾返乡循环利用一体化布局的产业模式对商业果蔬垃圾进行资源化处理,引导和推动郊区无公害蔬菜进城直销与果蔬垃圾返乡堆肥还田直接对接、双向交流、循环利用、融合发展。    
城市果蔬垃圾,主要指的是水果蔬菜及其食品在市场流通过程中产生的水果蔬菜废物,其与公共餐厨垃圾、居民家庭厨余垃圾一样,都是城市生活垃圾中可生物降解的有机垃圾。
其中,蔬菜混合废物弱酸性,pH值为5.9;主要养分为水分、蛋白质、脂肪、糖类和N、P、K,含量分别为86.41%、12.9%、4.99%、8.31%、2.06%、0.44%、1.96%[1];西瓜皮含水率>90%,主要营养成分有果糖、葡萄糖、维生素A、B、C、赖氨酸、蛋氨酸、钙、磷、镁、钾。
尤其是钾盐丰富[1]。可以直接饲喂畜禽。西瓜皮青贮渗出液BOD较原液高200倍,达到90 000mg/L,即:西瓜皮压榨原液BOD并不高,450mg/L。
另外,西瓜皮青贮300d后(15~25℃密封真空),pH降至3.3~3.4;BOD从90 000mg/L降至2 500~3 000mg/L,去除率高达96.67%~97.22%。
蛋白质含量从16.07%下降至13.21%,去除率只有17.49%[2]。
总之,城市果蔬垃圾含水率高、木质素含量低、富含N、P、K养分和可降解的碳水化合物,其既可以密封厌氧水解酸化青贮保鲜,也会因为高温露天堆放酸败发臭困扰城市公共环境卫生。    
城市果蔬垃圾具有废物与资源的双重特性。废弃则成为环境污染,利用则成为生物质资源。
解决商业果蔬垃圾的根本出路在于按照“减量化、无害化、资源化”的原则,以独立收运为基础、以土地利用创新为支撑,以产业化推进为动力,以政策法规为保障,通过生态环保政策的引导、政府和民间资金的进入,建立城乡一体化循环利用体系,发展产业化处理与循环利用。    
1 郊区绿色生态农业背景    
   绿色农业,是广义的“大农业”,其包括:绿色动植物农业、白色农业、蓝色农业、黑色农业、菌类农业、设施农业、园艺农业、观光农业、环保农业、信息农业等。
是指以生产并加工销售绿色食品为轴心的农业生产经营方式。
绿色农业生产的食品主要有3大类:无公害农产品、绿色食品和有机食品。
总之,绿色农业本质就是在绿色环境条件下,利用绿色技术生产绿色产品,对于郊区绿色农业而言,无公害蔬菜是其主导产品,也是其最典型绿色产品。因此,无公害蔬菜生产与绿色环境和绿色生产技术息息相关。其中,绿色环境是生产无公害蔬菜的基础,也是郊区绿色农业的基石,更是郊区蔬菜基地规划选址和保护管理的重点。    
无公害蔬菜生产供应的安全、高效,不但要求生产出来的蔬菜是高品质的,而且要求交到市民手中的蔬菜也是高质量的。通常,原产蔬菜品质主要取决于种子、气候、土壤、水、空气和肥料,销售蔬菜品质主要取决于原产蔬菜品质和物流贮运条件。
其中,在同一地区采用同样的种子、设施、水源、处于同样的气候和空气条件下,原产蔬菜品质主要受土肥条件影响;对于同类原产高品质蔬菜销售而言,销售蔬菜品质主要取决于物流贮运条件,而销售量和销售价格则取决于产品认证、品牌信誉和渠道口碑。
因此,无公害蔬菜生产供应的安全、高效,主要取决于4点,即:绿色土肥管理、绿色产品认证、绿色品牌树立和绿色产品销售渠道建设。    
目前,我国城市郊区绿色农业刚刚起步,走在前面的是绿色蔬菜产业。就绿色蔬菜产业而言,走在前面的又是绿色土肥管理、至于绿色产品认证、绿色品牌树立和绿色产品销售渠道建设则刚刚起步。至于绿色土肥管理的长足进步,则完全得益于国家半个世纪持续推进绿色土肥技术。
为了更好地减少高能耗的化肥投入、改良土壤、增强地力、减少水肥资源消耗,我国农业部门从20世纪70年代末先后组织实施了3大技术推广项目,一是合理施肥、提高肥料利用率、减少化肥面源污染的“测土配方施肥”技术、二是改善土壤性能、提高肥效和地力的“提升土壤有机质”技术、三是节水节肥、提高劳动效率且增产增收的“水肥一体化”技术。另外,20世纪70年代组织推广的农业有机废弃物厌氧消化产沼气生物能联产沼渣沼液有机肥技术,直到最近还经久不衰、推陈出新、已经成为环保农业的重点、生态农业的核心。而配方施肥升级版的“水肥一体化”技术,不但破解了与作物生长同步精准施肥技术难题,而且为沼液低成本高效率大面积控制施肥奠定了基础。北京、浙江等地在蔬菜生产中,已经将节水省工的滴灌系统和水肥一体化配方施肥技术广泛用于沼液(畜禽粪便沼气发酵液)施肥,并实现了增产增收。    
2 果蔬垃圾收运处理与资源利用现状与问题    
2.1 蔬菜基地蔬菜垃圾收运处理与资源利用 作为蔬菜基地的蔬菜垃圾处理而言,其源头处理与循环利用位于同一个地点,且属于同一个行政主管部门,易于协调管理。这里的蔬菜垃圾处理站是蔬菜基地的配套设施,负责整个基地的蔬菜垃圾处理和堆制有机肥供应,蔬菜垃圾回收与自制有机肥供应在蔬菜垃圾处理站和蔬菜田块之间可以通过利用一套物流系统形成双向交互满载配送,提高贮运效率、降低贮运成本。果蔬垃圾处理站规模可大可小,工艺也可以多样化选择,且服务半径可达10km。其中,厌氧消化系统可以联产沼气、沼渣和沼液,沼气可作为基地民用燃气管道化利用,沼液过滤处理后也能作为蔬菜追肥进行管道化配水滴灌,实现水肥同灌、节水高效。而低温阴雨雪天气沼气管道化送入蔬菜大棚点沼气灯,更是能增温增光补碳(CO2),有利于加强光合作用,增产增收。事实上,上海等地多采用好氧堆肥处理后用作蔬菜基肥,无锡等地多采用兼氧堆肥处理后用作蔬菜基肥,而北京等地除了采用好氧堆肥处理后用作蔬菜基肥外,还有与畜禽粪便混合大规模沼气发酵联产沼肥综合利用的成功案例[3](其中,沼液采用滴灌设备实现水肥一体化)。总之,蔬菜垃圾在蔬菜基地内好氧或兼氧堆肥处理,简易可行、经济合理,适合小规模蔬菜垃圾处理利用,蔬菜垃圾与畜禽粪便混合沼气发酵联产沼肥综合利用,技术经济性好,适合较大规模蔬菜垃圾处理利用,但一次性投资大。需要蔬菜垃圾处理与蔬菜生产用肥一体化。   
2.2 果蔬批发市场的果蔬垃圾收运处理 作为果蔬批发市场的果蔬垃圾处理而言,源头处理与循环利用不但位于不同地点,而且分属于不同行政主管部门,协调管理困难。这里的果蔬垃圾处理站是果蔬批发市场的配套设施,负责整个市场内果蔬垃圾的处理和堆制有机肥的运销。城市果蔬垃圾处理站和果蔬基地之间只有堆制有机肥的单向满载配送,物流贮运效率低、贮运成本高。这对于含水率高、附加值较低的果蔬垃圾资源化产品普通堆肥和沼肥的贮运来说,是一个致命的弱点。可以说居高不下的物流贮运成本与市场寸土寸金的用地成本,构成了果蔬批发市场的果蔬垃圾资源化循环利用的经济瓶颈。目前,国内果蔬批发市场果蔬垃圾处理利用走在最前面的是全国着名的北京新发地果蔬批发市场。他们在果蔬垃圾处理方面已经实行了3次升级改造,其资源化产品也已经从单一的普通堆肥,升级改造为高附加值的叶面肥和生物质天然气(替代汽油)。可以说这是一线大城市果蔬批发市场果蔬垃圾场内循环处理利用的方向。但应注意到:对于高附加值的叶面肥来说,本地市场容量是有限的,即:当郊区农业有机废弃物大量生物堆肥处理或沼气发酵联产沼肥综合利用后,其本地市场容量将急剧萎缩、此时产销平衡困难,大部分产品的出路还有待于外地市场的开拓。    2.3 农贸市场和超市的果蔬垃圾处理与资源利用 作为农贸市场和超市的果蔬垃圾处理而言,源头收运、集中处理与循环利用也是位于不同地点,分属于不同行政主管部门,难以协调管理。这里的果蔬垃圾压缩中转站负责片区内果蔬垃圾的上门收运、站内处理和贮运。果蔬零售市场、果蔬压缩中转站、生物肥厂和果蔬基地之间都是单向满载配送,使得整个果蔬垃圾循环处理利用过程的物流贮运效率低、贮运成本高。这对于含水率高、附加值较低的果蔬垃圾资源化产品普通堆肥的贮运来说,是一个致命的弱点。以往,垃圾分类试点城市都是将该类果蔬垃圾与居民厨余垃圾混合收运处理。现在,北京、上海开始试点果蔬垃圾单独收运处理。其中,北京采用的是在果蔬垃圾中转站直接快速高温好氧发酵辅助热风消毒干燥预处理后,送郊区生物肥厂生产生物菌制剂;上海则是分类加工成脱水果蔬废渣和果蔬废液。果蔬废渣经快速高温好氧发酵预处理后,送郊区生物肥厂堆肥腐熟;果蔬废液外送生物肥厂生产液体生物肥。由于果蔬废渣含水率仍高达75%左右,导致快速高温好氧发酵预处理离不开大比例的菌料返混和热风干燥灭菌,故综合能耗较高。因此,高耗能的干燥灭菌成本、居高不下的单独物流贮运成本和市区寸土寸金的用地成本,构成了此类果蔬垃圾资源化循环利用的经济瓶颈。相比较而言,果蔬垃圾异地分段分类处理成生物堆肥和生物液体肥料,循环利用经济效益较好,不失为一线大城市城区流通市场果蔬垃圾资源化循环利用的方向。但应注意到:对于高附加值的生物液体肥来说,本地市场容量是动态变化的,即:当郊区农业有机废弃物大量生物堆肥处理或沼气发酵联产沼肥综合利用后,其本地市场容量也将面临萎缩、此时产销平衡也会发生困难。    综合分析,果蔬垃圾资源化循环利用的难点主要在于城市商业果蔬垃圾处理与资源利用的经济性和协调性,即制约城市果蔬垃圾资源化利用可持续性的瓶颈主要是经济瓶颈(居高不下的多级单向物流贮运成本、城区寸土寸金的用地成本和高耗能的干燥灭菌成本)和政策瓶颈(源头收运、集中处理与循环利用分属于城乡的不同地区及其行政主管部门)。    
3 商业果蔬垃圾收运处理与资源利用瓶颈破解    
3.1 物流贮运成本瓶颈及其破解 城市果蔬垃圾资源化处理与利用的物流贮运,以农贸市场果蔬垃圾贮运为例,其有3个环节,一是从特定的农贸市场到辖区内的果蔬垃圾中转预处理站,由环卫部门组织收运;二是从果蔬垃圾中转预处理站到郊区的生物有机肥厂,由生物有机肥厂组织转运;三是从生物有机肥厂到农业生产基地(如蔬菜基地),由第三方物流组织外运。显然,前两个环节都是时效性要求较严的单向运输,一般无法利用经济高效的第三方双向物流,这是此种农贸市场果蔬垃圾资源化处理与利用模式物流贮运成本居高不下的主要原因。相比较而言,将生物有机肥厂设在蔬菜基地,与蔬菜基地联姻共同组建第三方物流,协调蔬菜进城和垃圾回乡的双向物流配送,可以提高物流效率、降低贮运成本,构建经济高效的绿色蔬菜及其废弃物循环利用产业。    
3.2 城区用地成本瓶颈及其破解 城区果蔬垃圾中转预处理站用地因其环境污染重而存在选址难、用地贵。相比较而言,取消果蔬垃圾中转预处理站,代之以在农贸市场原地将果蔬垃圾粉碎、压滤成果蔬废渣(外送蔬菜基地堆肥或沼气发酵联产沼渣)和果蔬废液(就近排入城市污水管网),可以节约果蔬垃圾中转预处理用地、减少果蔬垃圾贮运环节、贮运量及其物流成本。    
3.3 干燥灭菌能耗瓶颈及其破解 城市果蔬垃圾资源化预处理干燥灭菌以高温好氧发酵为主,辅以热风灭菌干燥,其综合能耗较高。相比较而言,取消果蔬垃圾高温好氧发酵及其热风灭菌干燥,代之以在农贸市场原地将果蔬垃圾与果蔬废液乳酸菌发酵液混合青贮、粉碎、压滤成酸性果蔬废渣(外送蔬菜基地堆肥或沼气发酵联产沼渣)和酸性果蔬废液(回用青贮和就近用于厕所粪便冲洗和尿液除臭),可以节约果蔬垃圾干燥灭菌能耗和高效利用果蔬废液,减少果蔬垃圾贮运环节、贮运量及其物流成本。    
4 果蔬垃圾资源化循环利用对策与建议    
4.1 对策
(1)鼓励郊区在蔬菜基地配建果蔬垃圾处理站,统筹解决基地内蔬菜垃圾和来自城镇果蔬垃圾的的肥料化循环利用。
(2)鼓励城市在果蔬批发市场、农贸市场、生活超市配建果蔬垃圾减量处理点,原地将果蔬垃圾粉碎青贮、压滤成酸性果蔬废渣(外送蔬菜基地堆肥或沼气发酵联产沼渣)和酸性果蔬废液(回用青贮和就近用于厕所粪便冲洗和尿液除臭)。
(3)鼓励依托蔬菜基地建立第三方物流企业,专业承运蔬菜进城和果蔬垃圾回乡。
(4)鼓励建立绿色蔬菜基地,并扶持他们进行绿色产品认证、注册品牌、进城建立销售终端,将绿色蔬菜进城直供和果蔬垃圾回收返乡循环利用相结合,构建经济高效的绿色蔬菜及其废弃物循环利用产业。
(5)鼓励利用郊区农村现有沼气发酵系统和秸秆燃料灰(碱性钾肥、酸性中和剂),对城乡果蔬垃圾进行进行厌氧消化联产沼气、沼渣和液体钾肥,并就近资源利用。    
4.2 建议
(1)将城市果蔬垃圾资源利用纳入城市环保规划中的生态农业规划章节,进行规划引领。    (2)将城市果蔬垃圾资源利用纳入整个城乡废弃有机物农业循环利用规划,由市农业主管部门牵头组织实施。
(3)适度开放城市果蔬垃圾回收处理市场,促进城市果蔬垃圾在城乡间的资源化循环利用。

苏州艾和环境科技在果蔬有机废弃物再利用方面有500kg-2000kg的成套设备,处理后的产物可以作为土壤改造微生物有机肥来使用。
变废为宝,循环经济,生态回归。 

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