餐厨垃圾转化为生物质能的“宁波模式”与效益评价

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宁波市作为长江三角洲南部的副省会级城市,经济高速发展且相对发达。经济社会发展的同时,餐厨垃圾的产量也与日俱增。餐厨垃圾既是垃圾又是一种资源,如何合理处置与利用已成为了解决经济与环境、经济与能源之间不容忽视的问题。本文归纳总结了国内外生物质能与餐厨垃圾厌氧消化的研究成果,在能源性评价相关知识的基础上,详细介绍了宁波市餐厨垃圾处理模式,包括宁波市餐厨垃圾的现状及收运处置情况,运用指数平滑法与增长率法预测了餐厨垃圾产量,分析了餐厨垃圾处理与利用的未来趋势,研究了餐厨垃圾高温干式厌氧消化产生物质能的可行性,建立了餐厨垃圾生物质能评价方法,得出了产生物质能的经济、环境、社会效益。概括如下:(1)大量文献综述得出:餐厨垃圾产生物质能的研究与技术主要集中在中温、湿式厌氧消化产沼气技术,这也是“宁波模式”目前采用技术,但该技术存在产气效率低、占地面积大、沼液产量大等不足,因此,“宁波模式”在技术方面需要拓展与提升,即开展餐厨垃圾高温干式厌氧消化技术的研究。(2)通过现有餐厨垃圾处理“宁波模式”的分析,得出了该模式虽然较好地解决了餐厨垃圾混入生活垃圾综合处理造成的生物质浪费的问题,但因缺乏科学的评价机制,其产能源后的经济、环境、社会效益不够清晰。因此需要建立科学的评价体系,对餐厨垃圾进行能源性评价。(3)调查分析了宁波市餐厨垃圾的现状及收运处置情况,运用指数平滑法与增长率法2种模型预测了餐厨垃圾产量,分析了餐厨垃圾处理与利用的未来趋势;预测结果显示:至2018年餐厨垃圾产生量将达到426.6t/d~574t/d。(4)对餐厨垃圾高温干式厌氧消化技术进行了系统研究。详细探讨了产生物质能过程中含固率、总碳、总氮、碳氮比、氨氮、乙醇、VFA、气体随时间的变化情况。结果表明:其含固率(TS)、总碳(TC)、总氮(TN)均有不同程度的下降;碳氮比(C/N)比在厌氧消化后期有所上升;氨氮(NH3-N)浓度在系统内呈现不断升高的趋势;系统内挥发性有机酸(VFA)和乙醇的浓度同产生物质能有密切关系,产生物质能阶段甲烷含量最高时能达到60%以上,当系统稳定运行时,产气负荷率可达到26.828L/kg。(5)建立了餐厨垃圾生物质能评价方法,提出了评价指标,实证分析了宁波市餐厨垃圾生物质能的社会属性,并结合餐厨垃圾高温干式厌氧消化技术研究结果,系统评价了餐厨垃圾产生物质能的经济、环境与社会效益,从而有益拓展与充实了餐厨垃圾处理的“宁波模式”。
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