有機廢棄物綜合利用新思路
1、前言
有機廢棄物數(shù)量巨大,全世界每年產(chǎn)生超過10億噸的廢棄物,城市生活廢棄物中有機物含量超過50%[1],這些廢棄物露天堆放、圍困城市、影響景觀、污染環(huán)境、威脅健康,被稱為“垃圾”,并成為城市發(fā)展中的棘手問題。人們采取多種方法對“垃圾”進行處理,老問題得不到徹底解決,又產(chǎn)生一些新問題。例如,焚燒釋放二惡英、呋喃等有毒氣體和有害的爐渣及灰塵等;填埋是為了防止污染,事后發(fā)現(xiàn)再收集填埋氣,資源利用率僅40-70%,且不能根除污染,填埋殘余物一旦暴露出來,其擴散和污染的速度遠遠大于不填埋,某種程度上說是一種污染的轉移甚至加劇。面對“垃圾”處理存在的種種問題,為了避免造成更多人力、物力的無謂投入,和資源的浪費,及時調整人們對有機廢棄物的認識,找到有機廢棄物的綜合利用方案,而不是作為垃圾的暫時處理方案,是非常必要的。
2、有機廢棄物的認識基礎
對有機廢棄物的認識基礎,決定了對有機廢棄物的處理方式和得到的結果。對有機廢棄物的認識可粗分三個階段:
第一階段:作為廢物進行處理。直到20世紀70年代,有機廢棄物一直被隨意丟棄,積累到一定數(shù)量,對人們的生活環(huán)境產(chǎn)生了極其惡劣的影響。例如,1831年,英國和其他許多歐洲國家爆發(fā)了死亡慘重的流行性霍亂,這一事件促成了有機廢棄物從隨地丟棄到集中處理的轉變。該階段有機廢棄物被認為是沒有用處的垃圾,并逐漸從被漠視的角色演變成困擾人們生活的一大難題。
第二階段:作為廢物進行處理并從中獲取有用物。從20世紀70年代至21世紀初,有機廢棄物因其龐大的數(shù)量以及帶來的環(huán)境危害引起了世界范圍的關注,從環(huán)保的角度開發(fā)出了焚燒、填埋、堆肥等處理方法。為了降低處理成本,人們希望在處理的過程中獲得一些補償,尤其是70年代西方發(fā)生能源危機后,一些發(fā)達國家開始重視城市生活垃圾的資源化利用,大力推行垃圾分類收集,開發(fā)垃圾焚燒發(fā)電、填埋氣回收等技術[2]。該階段人們在處理有機廢棄物的同時,回收利用其中的資源。
第三階段:作為資源進行利用。從近幾年開始,隨著煤、石油等不可再生資源日益減少,能源危機日益嚴重,有機廢棄物也將為自己正身,承擔起作為資源的使命。任何物質都是有用的,沒找到利用他的方式和技術不代表它就是廢物。將有機廢棄物作為生產(chǎn)沼氣、電等能源的原料,可充分發(fā)揮其價值。該階段人們將有機廢棄物作為資源進行開發(fā)和利用。
3、有機廢棄物資源的特點
基于有機廢棄物是資源的認識起點,從數(shù)量、質量和分布上看,將有機廢棄物資源與傳統(tǒng)資源(比如煤、石油等)作比較,有以下特點:
特點一,有機廢棄物資源的數(shù)量不斷增加。據(jù)有關資料顯示,全世界垃圾年均增長速度為8%-9%,西方發(fā)達國家以2%-5%的增長率遞增,我國以8%-10%的速度增長[2];據(jù)世界能源會議統(tǒng)計,世界已探明可采煤炭儲量共計15980億噸,預計還可開采200年。探明可采石油儲量共計1211億噸,預計還可開采30~40年。占世界目前耗能80%的化石燃料(煤炭、石油、天然氣)的最終可采量相當于33730億噸原煤,而世界能耗正以年5%的速度增長,預計只夠人類使用一二百年[3]。
特點二,有機廢棄物資源的質量不斷提高。有關資料表明,垃圾質量與經(jīng)濟發(fā)展水平有著密切關系,經(jīng)濟越發(fā)達,人們生活水平越高,垃圾中有機物的含量越高,已逐漸由原來的30%左右增高到50-70%[1],熱值也越高,美國城市垃圾的熱值最高達11640kJ/kg[2]。而煤和石油的質量卻在不斷降低,因開發(fā)技術和手段越來越先進,優(yōu)質富礦的存量越來越少。
特點三,有機廢棄物資源分布廣泛。有機肥廢棄物在城市主要以生活垃圾的形式存在,包括餐廚垃圾、工業(yè)有機廢棄物等,在農(nóng)村主要以農(nóng)業(yè)廢棄物的形式存在,包括畜禽糞便、農(nóng)業(yè)秸稈、農(nóng)產(chǎn)品加工廢棄物等。全世界各地區(qū)都有豐富的有機廢棄物資源,而全世界擁有煤炭資源的國家大約70個,其中儲量較多的國家有中國、俄羅斯、美國、德國、英國、澳大利亞、加拿大、印度、波蘭和南非地區(qū),它們的儲量總和占世界的88%。我國的煤炭資源主要分布在山西、內蒙、陜西、貴州、寧夏、安徽等。
綜上所述,有機廢棄物資源是一種分布廣泛、質量和數(shù)量都在不斷提升的能源資源。
4、有機廢棄物資源的清潔利用技術
傳統(tǒng)線性經(jīng)濟模式下資源的利用方式為資源 產(chǎn)品 廢棄物。把廢棄物作為資源是循環(huán)經(jīng)濟的理念,應以3R原則為指導選擇工藝技術,要求盡量少消耗額外的不可再生能源,并使原來的廢棄物不產(chǎn)生二次污染。利用自然界中的生物能可滿足該需求,因利用自然界的生物來分解廢棄物資源并得到能源,可做到不額外再消耗其它資源、產(chǎn)生其它廢物,符合能源消耗減量化和無害化原則,故廢棄物資源化利用應首選生物技術。
生物技術不同,生產(chǎn)的效率和效益不同,高效厭氧生物發(fā)酵技術既可產(chǎn)生沼氣,又可使用發(fā)酵殘余物生產(chǎn)有機肥,將廢棄物資源全部實現(xiàn)向能和肥轉化,沼氣可用于發(fā)電并網(wǎng)、車用燃料等,有機肥直接用于綠色有機食品的種植,利用國家相關的可再生能源補貼政策和有機肥生產(chǎn)優(yōu)惠政策,可實現(xiàn)較高的經(jīng)濟效益。
應用高效厭氧生物技術有兩點需要注意:一、實踐證明不同原料的復配和不同的厭氧方式能大大提高產(chǎn)品的產(chǎn)量。比如,將餐廚垃圾、城市污泥、糞便、污水等不同原料進行復配,采用高溫厭氧消化技術,同單一原料和中低溫發(fā)酵相比,可以使沼氣的產(chǎn)量提高一倍以上;二、高效厭氧生物技術產(chǎn)品以能(沼氣)和肥(有機肥)為主,其中有機肥產(chǎn)生的效益是不可忽視的重要部分,如不重視有機肥的生產(chǎn),難以在經(jīng)濟上實現(xiàn)盈利。
5、有機廢棄物資源化的商業(yè)模式
對有機廢棄物的認識由垃圾到資源,商業(yè)觀念也應該做相應的調整,針對不同的主體分析如下:
政府觀念的轉變。不當作垃圾就不是包袱,當資源就可以利用它來招商引資,提供產(chǎn)品,無需建市政排放系統(tǒng),應該建生產(chǎn)利用系統(tǒng)。
企業(yè)觀念的轉變。資源是企業(yè)的原料,通過投資資源生產(chǎn)產(chǎn)品實現(xiàn)盈利。由于該資源價值低,企業(yè)效益差,可通過整合資源和利用優(yōu)惠政策來解決。例如,把城市的糞便、生活污泥、周邊養(yǎng)殖場豬糞、牛糞、餐廚垃圾、垃圾填埋場的滲濾液聯(lián)合起來消化產(chǎn)生沼氣,不但產(chǎn)氣率高,而且還收獲處理費用和政策補貼,經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益均較可觀。
把原來城市要建的幾個系統(tǒng)(污水收集、處理、排放系統(tǒng),垃圾收集、運輸、填埋系統(tǒng),市政糞污收集、處理、利用系統(tǒng)等)合而為一,提供水、能源和有機肥等,不僅節(jié)省建設投資,而且?guī)硎找?,相對原來單獨治理的小市政模式,這種新型商業(yè)模式可稱為統(tǒng)一運營的大市政模式。
6、結束語
有機廢棄物綜合利用的新思路,建立在有機廢棄物是資源的認識基礎上,對緩解環(huán)境危機和能源危機有一定的促進作用。該綜合利用思路不僅限于有機廢棄物領域,所有廢棄物以及其它被視作垃圾的物質本質上都是資源,只是暫時沒有找到合適的使用方法,對待這些物質的出發(fā)點都應是利用,而非處理,否則容易走彎路,浪費資源。
傳統(tǒng)環(huán)保產(chǎn)業(yè)主要以環(huán)境污染控制、污染物減排和處理等防治手段為主[4],對廢棄物的新認識賦予了環(huán)保產(chǎn)業(yè)的新內涵,將污染防治變成資源利用,可使環(huán)保產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)由防治到生產(chǎn)的轉變。
參考文獻:
[1] 趙由才、宋玉.生活垃圾處理與資源化技術手冊,北京:冶金工業(yè)出版社,2007.2-14.
[2] 袁振宏、吳創(chuàng)之、馬隆龍等,生物質能利用原理及技術,北京:化學工業(yè)出版社,2005.364-367.
[3] 熊尚春,以科學發(fā)展觀統(tǒng)領新能源技術全面提高替代能源自主研發(fā)新水平,大眾科技報,2008.5.29.
[4] 張坤民,溫宗國. 中國可持續(xù)發(fā)展與環(huán)保產(chǎn)業(yè),重慶環(huán)境科學,2002,24(2):24.
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