同济大学研究报告

1. 食物垃圾处理器在上海推广应用的 环境经济损益研究评估报告 编制单位:同 济 大 学 城市污染控制国家工程研究中心 二零一零年十二月 1
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9. 编制单位简介 同济大学 同济大学是教育部直属重点大学。她创建于 1907 年,早期为德国医生在上海创办的德文医 学堂,取名"同济"意蕴同舟共济。1912 年增设工学堂,1923 年被批准改名为大学,1927 年正式 定为国立同济大学。1952 年院系调整后,同济大学成为国内土木建筑领域最大、专业最全的工 科大学。目前是一所拥有理、工、医、文、法、哲、经济、管理、教育 9 大学科门类的综合性大 学。作为研究型大学,学校是首批被国务院批准成立研究生院的高校之一;作为全国重点大学, 学校被列入国家财政立项资助的"211 工程"、“985 工程”和国家教育振兴行动计划与地方重点共 建的高水平大学行列。 城市污染控制国家工程研究中心 城市污染控制国家工程研究中心(以下简称为“中心”)筹建于 1995 年,是依托同济大学建 立的环保高新科技成果转化和推广的研发实体与产学研平台。2003 年 3 月和 11 月分别通过国家 发改委、教育部的预评估和项目建设竣工验收。2005 年 1 月转制为由同济大学控股的上海城市 污染控制工程研究中心有限公司。在国家发改委组织的 2007 年和 2009 年全国性工程中心检查、 评估中,城市污染控制国家工程研究中心均取得优秀成绩。 同济大学的工科特色鲜明,其中环境工程是国家重点学科,具备对中心主干发展方向的学科 支撑,为中心的快速和可持续发展奠定了坚实基础。 中心是开放型的国家级产学研平台,具有一流的科技创新和成果转化能力,具备优良的试验 研究及工程化验证条件,研究开发了一批产业关键共性技术与设备,获得专利授权百余项、国家 级和省部级科技进步奖几十余项。如“稠油污水循环利用技术与应用”获 2008 年度国家科技进 步二等奖,成果首先在中国石油辽河油田广泛应用,随后在新疆、胜利、河南等油田推广;“城 市污水生物脱氮除磷技术与控制措施研究”获 2007 年度国家科技进步二等奖,已推广应用于全 国 42 家大中型污水处理厂;“大型源水生物预处理工程工艺研究与应用”获 2004 年度国家科技 进步二等奖,已应用到世界规模最大的东江——深圳供水渠源水生物预处理工程中;“电场水处 理新技术与设备开发”获 2003 年度教育部科技进步二等奖,已推广应用到德国、瑞士、俄罗斯 等国。中心还为政府重大工程决策提供技术支撑,如在上海市苏州河综合整治工程建设中做出重 要贡献,节约资金近十亿元,得到上海市人民政府的通报嘉奖。 9
10. 主旨报告 本报告实验所用食物垃圾处理器设备为艾默生公司提供 的爱适易食物垃圾处理器。 本报告通过开展调研、实验分析对在上海推广使用食物垃圾处理 器带来的收益和可能出现的问题,得出以下结论: 1. 上海市生活垃圾源头分类质量不高,对分类收集体系缺乏监 督机制和经济激励手段,分类收集效率较低。而食物垃圾处理器的推 广能够实现垃圾分流,方便垃圾的分类投放,提高垃圾分类处理工作 的效率,从而提高垃圾管理水平,推动垃圾分类处理回收利用的技术 发展,逐步解决我国生活垃圾难处理的问题。 10
11. 根据环保部、住建部、发改委联合发布的文件《关于加强生活垃 圾处理和污染综合治理工作的意见》的精神和上海市政府发布的《关 于进一步加强本市生活垃圾管理的若干意见》的精神,食物垃圾处理 器的推广使用可以帮助实现源头减量,分类收集,符合了政府的政策 性导向。 11
12. 政府的导向 食物垃圾处理器的应用符合了政府的政策性导向 源头减量 分类收集 研究新技术 开发新工艺 推广新设备 《关于加强生活垃圾处理和污染 《关于进一步加强本市生 综合治理工作的意见》 活垃圾管理的若干意见》 环保部 住建部 发改委 上海市政府 2. 食物垃圾处理器的普及有利于上海生活垃圾减量化的推进, 减少了垃圾收运成本,节省了劳动力,当普及率为 1%、5%、10%、 100%时,生活垃圾减少量分别为 130、650、1300、13000t/d。 生活垃圾减少量(t/d) 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 130 0 1% 13000 1300 650 5% 10% 普及率 100% 12
13. 3. 上海生活垃圾含水率较高,低位热值较低,不符合垃圾焚烧 及填埋的要求,而食物垃圾混入生活垃圾是导致上海生活垃圾高含水 率、低热值的重要原因。使用食物垃圾处理器后,食物垃圾经粉碎后 排入污水处理系统,使生活垃圾含水率有所降低,热值有所升高。 食物垃圾处理器对垃圾处理系统的影响—对垃圾理化性质的影响 食物垃圾混入生活垃圾 含水率高 低位热值低 使用食物垃圾处理器后 水分减少,热值升高 对填埋的影响 对焚烧的影响 减少 填埋 用地 减少 渗滤 液产 生量 降低 填埋 费用 降低 运输 费用 减少 外加 辅助 燃料 提高 焚烧 厂发 电量 减少 渗滤 液产 生量 减少填埋场的建设与运行费用 减少焚烧厂的建设与运行费用 4. 食物垃圾处理器的普及提高了垃圾焚烧性能,减少了垃圾焚 烧时外加辅助燃料用量,提高了焚烧厂发电量,减少了焚烧厂贮仓内 的渗滤液产生量,提高了垃圾焚烧厂的收益。假设上海市产生的生活 垃圾全部进行焚烧处理,根据目前约有 20%的生活垃圾未妥善处理 的现状,在食品垃圾处理器普及率为 1%、5%、10%、100%时,每 13
14. 天直接减少的垃圾焚烧厂处理费用分别为 9.11、45.13、89.86、277.50 万元,并可一次性节省新建焚烧厂投资 0.52、2.6、5.2、16 亿元人民 币,折算为每天间接降低的焚烧厂基建费用分别为 0.71、3.56、7.12、 21.92 万元。 减少的费用(万元/d) 300 直接减少的焚烧厂处理费用(万元/d) 250 间接减少的焚烧厂基建费用(万元/d) 200 150 100 50 9.110.71 0 1% 45.13 3.56 89.86 7.12 5% 10% 普及率 277.5 21.92 100% 5. 食物垃圾处理器的普及减少了垃圾填埋场内的填埋用地量, 减少了填埋垃圾渗滤液产生量,降低了垃圾填埋场的运行费用。假设 生活生活垃圾全部用于填埋处理,当其普及率为 1%、5%、10%、 100%时,每天直接降低的垃圾填埋场处理费用分别为 1.39、6.95、 13.90、138.98 万元,间接减少的新增库容投资可折算成每天节省新 增库容费用分别为 0.26、1.30、2.60、8.00 万元。 14
15. 费用(万元/d) 160 140 直接减少的填埋场处理费用(万元/d) 138.98 120 减少的新增垃圾填埋场库容费用(万元/d) 100 80 60 40 20 1.39 0.26 0 1% 6.95 1.3 13.9 2.6 5% 10% 普及率 8 100% 6. 当食物垃圾处理器普及率小于 10%时,上海城市污水厂进水 水质污染物浓度指标仍在污水厂设计水质浓度允许范围之内,不会对 污水处理系统造成冲击;普及率大于 10%时污水有机负荷将对污水 处理系统造成冲击,而 SS、NH3-N、TP 和 TN 仍在设计容量允许范 围内。 15
16. 食物垃圾处理器对污水处理系统的影响—上海污水处理概况 • 目前污水处理富余容量:25% • 未来十年污水厂将继续改扩建 • 污染物实际明显浓度低于 设计浓度 上海市污水处理系统具有较大富余容量 16
17. 食物垃圾处理器对污水处理系统的影响—上海市污水水量 水量(万t/d) 使用FWD后 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 用水用电增量 人均用水量增量 4.45% 居民水费增量 0.02 元/(人·天) 耗电量 0.119 度/(人·天) 折合电费 0.073元/(人·天) 上海污水排放总量(万t/d) 1% 5% 10% 100% 富余容量 食物垃圾处理器的使用对于用水量用电量、污水排放总量的影响 基本上可以忽略不计 故保守建议,认为食物垃圾处理器在上海的普及率应控制在 10%以下,在其普及率为 10%时,上海污水排放增量为 1.583 万 t/d; 污水中 COD、BOD5、SS、NH3-N、TP 浓度分别为 306、132、88、 25、4.4mg/L。 7. 上海污水处理厂 COD, BOD5 浓度很低,属于低碳源进水,营 养比例失调,而食物垃圾处理器的普及提高了污水的 C/N,进而改善 了污泥的营养比例,更有利于污泥的厌氧消化过程。 17
18. 食物垃圾处理器对污水处理系统的影响—对上海生活污水水质的影响 普及率 项目 BOD5/N BOD5/P 普及率 项目 不同普及率下上海市污水进水BOD5/ N、BOD5/P比值 0% 1% 5% 10% 3.65 28.84 3.67 28.96 3.75 29.42 3.85 30.06 食品垃圾处理器不同普及率下污水COD/N 0% 1% 5% 10% 100% 5.48 38.57 100% COD/N 8.53 8.57 8.73 8.92 12.10 污泥厌氧消化产沼要求C:N:P达到100:5:1为宜,而上海污水处理厂进水 C:N和C:P均过低,而食物垃圾处理器的应与提高了污水的C:N和C:P ,进 而改善了污泥的营养比例,更有利于污泥的厌氧消化过程。 8. 新增污泥量为 181.8 t/d,这部分污泥厌氧产沼处理可新增沼气量 7563 m3/d,若这部分沼气全部用来发电,则可新增发电量 13613 度/ 天,折合电费收益 0.84 万元/天。 18
19. 食物垃圾处理器对污水处理系统的影响—对上海城市污泥量及产沼性能的影响 食物垃圾处理器的使用有利于改善城市污水厂的污泥产沼性能 9. 依据理论分析,结合相关的实验验证,针对用户的不同操作习惯, 记录一个月内 5 户家庭的食物垃圾经食物垃圾处理器粉碎前后弯管 塞子盖及其内部沉积物的重量,并观察实验过程中及实验结束时弯管 塞子盖中沉积物和管道内壁上的油垢油脂的变化情况,得出如下结 论: (1)使用食物垃圾处理器后,SS 虽大幅度增加,但通常最大颗粒 直径≤5mm,油脂平均厚度大约在 1 ~2mm 左右,而目前一般家庭排 水管道直径通常为 75 ~110mm,最小直径≥50mm,即使将油脂厚度 和悬浮物颗粒最大直径均考虑在内,亦不会对下水道造成堵塞。此外, 19
20. 即使在食物垃圾处理器普及率达到 100%时,食物垃圾处理器出水进 入合流制或改造后的合流制后会被大量水所稀释,SS 浓度大幅度降 低,亦不会对小区整体排水系统造成堵塞。 (2)食物垃圾处理器的使用不会单个家庭室内排水系统造成堵塞 隐患。使用食物垃圾处理器前,短期内单个家庭室内排水系统不存在 堵塞问题,但存在堵塞隐患,如:大块食物垃圾穿过洗涤池中的排水 漏网(如漏网故障或用户洗菜时忘记放漏网)进入排水系统从而造成 管道堵塞,食物垃圾处理器的使用则会杜绝此类隐患。 食物垃圾处理器对污水处理系统的影响—对小区排水系统的的影响分析 食物垃圾处理器不同普及率与上海市污染物浓度增量(mg/L)的关系 普及率 项目 1% 5% 10% 100% SS 0.77 3.82 7.64 74.35 VSS 0.46 2.31 4.61 44.88 可沉降SS 0.30 1.52 3.03 29.46 1~2mm 5mm 食物垃圾处理器普及率在1% 10%之间时,对上海市排水系 统造成的影响几乎可以忽略不 计。食物垃圾处理器普及率达 到100%,SS虽大幅增加,但如 右图可见,即使油脂厚度和悬 浮物颗粒最大直径均考虑在 内,也不会对下水道造成堵 塞隐患。 (3) 从长远来看,使用食物垃圾处理器能够解决沉积物和油脂油 垢造成的管道堵塞问题。使用食物垃圾处理器前,弯管内沉积物和管 20
21. 道内壁上的油垢油脂会随时间推移越积越厚,最终造成管道堵塞。使 用食物垃圾处理器后,也会在弯管内产生沉积物和在管道内壁上的形 成油垢油脂,但污水混合液的高速流动会形成较大的冲击力,使沉积 物和油垢油脂处于不断更新中,从而保持其质量和厚度在固定的数值 附近波动,不会因为时间累积而产生管道堵塞问题。 (4)未使用食物垃圾处理器时,若排水系统运行时间过长,弯管 底部塞子盖内沉积物质量过大,会导致塞子盖涨裂,造成污水外溢, 污染室内环境卫生。而使用食物垃圾处理器后,弯管底部塞子盖内沉 积物质量始终平均每户每月 2.5g 附近波动,不存在上述塞子盖涨裂 导致的卫生隐患。因此使用食物垃圾处理器对单个家庭室内排水系统 的排水通畅及室内卫生会有一定的贡献。 食物垃圾处理器对污水处理系统的影响—对单个家庭排水系统的影响分析 易沉积部位 →通过实验得到: ●使用食物垃圾处理器前,平均 每月每户塞子盖中沉积物的质量为 3.10g; ●使用食物垃圾处理器后,平均每月每 户塞子盖中沉积物的质量为2.50g。 →对实际用户调查发现: 使用食物垃圾处理器后,管道内 壁粘附的油垢、油脂会受到较大冲击 力下而剥落。由此,即从实验上验证 了使用食物垃圾处理器不会对排水系 统造成堵塞,有利于弯管内沉积物和 油脂的去除。 ●使用食物垃圾处理后沉积物腐烂度较小,臭味也较小。 ●使用食物垃圾处理器后管道内壁粘附的油垢、油脂会受到较大冲击力而剥落, 一个月内油垢油脂处在不断的更新中,因此油垢油脂较新鲜。 食物垃圾处理器的使用有利于弯管内沉积物和油脂的去除 21
22. 总结 食物垃圾处理器的使用有什么好处? ● 实现垃圾分流,有利于上海生活垃圾减量化 ● 使生活垃圾含水率大幅降低,热值明显升高 ,易于后续处理处置 ● 经济上显著减少了焚烧厂和填埋场的费用 ● 环保上减少了垃圾处理中有害物质(渗滤液、二噁英等)的排放 ● 可以提高污水的C:N、C:P比,进而改善了污泥的营养比例 ● 可以改善城市污水处理厂的污泥产沼性能 ● 有利于国家和地方节能减排、产能减碳目标的实现 22
23. 总结 食物垃圾处理器的使用存在什么隐患吗? 用水量和用电量增加很大吗? 食物垃圾处理器的使用对于用水量用电量、污水排放总量的 影响很小。 下水道会堵塞吗? 使用食物垃圾处理器不会对排水系统造成堵塞风险。 排放的污染物质会不会超过城市污水处理厂的负荷呢? 食物垃圾处理器的普及率控制在10%以内时,上海城市污水厂 进水水质污染物浓度指标仍在污水厂设计水质浓度允许范围 之内,不会对污水处理系统造成冲击 。而上海的城市污水处 理事业是在不断发展和进步的,且现有的食物垃圾处理器普及 率很低,0.1%还不到,因而在可预计的将来不会超过城市污水 处理厂的运行负荷。 23
24. 建议: 面对“垃圾围城”的调整,如何找到行之有效的解决方法? 这是目前热烈探讨的话题。 通过以上的实验调研论证,我们认为,推广使用食物垃圾处 理器是一种比较好的解决方法之一,这种方法有益于目前的填埋垃圾 的减量和分类,有益于焚烧的热值提高和减少二噁英的排放,与政府 的环境保护导向相一致,帮助提升处理垃圾的主要方法的质量和成本 节省,对市政排污系统造成的影响微小可控,对于单个家庭的用电用 水的增量很少,不会造成下水管道油脂和杂质沉积。 纵观全局,我们建议政府在新建小区可以优先推广使用食物 垃圾处理器,来解决目前“垃圾围城”的问题。 放眼未来,随着环境保护的国际化趋势和国内生态城的崛 起,类似白龙港厌氧处理的污水处理厂也会成为城市污水处理的主 力,这对于在城市中广泛推广食物垃圾处理器奠定了基础,也将真正 实现“变废为宝,垃圾变能源”的环保目标。 24
25. 食物垃圾处理器在上海这样一个特大型城市中推广 普及,将明显降低生活垃圾的产生量和含水率,减 碳效益显著,建议政府宣传引导。 条行之有效的 食物垃圾处理器的普及可以为上海市的垃圾处理系 统带来巨大的经济效益和环保效益,建议有关政府 部门可以考虑专题研究并逐步试点、推广。 建议在新建小区和采用分质供排水系统的生态社区 中优先推广应用。食物垃圾处理器也符合了未来 城市污水处理系统发展的方向。 25
26. 目录 序 言 ........................................................................................................32 1 政府的难题 ..................................................................................32 2 解决的方法 ..................................................................................34 3 政府的导向 ..................................................................................35 4 存在的问题 ..................................................................................35 一、上海市垃圾和污水处理现状调研 ..................................................37 1 上海市生活垃圾处理处置概况 ..................................................37 1.1 上海市生活垃圾理化特点 ...............................................38 1.2 上海市生活垃圾处理概况 ................................................40 1.3 上海市生活垃圾处理处置政策导向 ...............................45 小结........................................................................................... 46 2 上海市生活污水处理概况 ..........................................................47 2.1 上海市排水体制 ...............................................................47 2.1.1 直排式合流制排水系统 ........................................48 2.1.2 直排式合流制为主/不完全分流制为辅 ...............49 2.1.3 完全分流制和直排式合流制并存 ........................49 2.1.4 截流式合流制排水系统成为主体 ........................50 2.1.5 截流式合流制和雨污分流制组合系统 ................50 小结 ..................................................................................50 26
27. 2.2 上海市生活污水处理概况 ...............................................51 2.2.1 上海市生活污水处理能力及处理量 ....................51 小结 ..................................................................................55 2.2.2 上海市城市污泥处理处置概况 ............................55 小结 ..................................................................................57 二、 食物垃圾处理器对上海市垃圾处理系统的影响评估................60 1 食物垃圾处理器对上海垃圾分类体制的影响 ..........................60 1.1 上海城市生活垃圾分类方法 ...........................................61 1.2 上海城市生活垃圾收集形式 ...........................................63 1.2.1 分类收集与上门收集相结合 .................................63 1.2.2 分类收集与使用垃圾生化处理机和废品回收相结 合 ......................................................................................64 1.2.3 分类收集与压缩收集站相结合 ............................64 小结........................................................................................... 66 2 食物垃圾处理器对上海垃圾减量化的影响 ..............................66 2.1 对生活垃圾产生量及成分的影响 ....................................66 2.2 对垃圾收运费用的影响 ....................................................68 小结........................................................................................... 69 3 食物垃圾处理器对上海生活垃圾理化性质的影响 ..................70 3.1 食物垃圾处理器对上海垃圾焚烧性能的影响 ...............72 3.1.1 减少外加辅助燃料费用 ........................................72 27
28. 3.1.2 增加发电量及电费收益 ........................................74 3.1.3 减少渗滤液产生量及处理费用 ............................75 3.1.4 经济收益分析 ........................................................78 3.2 食物垃圾处理器对上海垃圾填埋处置的影响 ...............81 3.2.1 减少垃圾渗滤液产生量及处理费用 ....................81 3.2.2 减少的其他运行费用 ............................................83 3.2.3 经济收益分析 ........................................................85 小结........................................................................................... 86 4 结论...............................................................................................89 三、 食物垃圾处理器对上海市污水处理系统的影响评估................93 1 食物垃圾处理器对上海生活污水量的影响 ..............................93 1.1 人均用水用电增量 ...........................................................94 1.2 上海污水排放增量 ............................................................95 小结........................................................................................... 70 2 使用食物垃圾处理器对下水管道的影响分析 ..........................97 2.1 对小区排水系统的的影响分析 ........................................97 2.2 对单个家庭排水系统的影响分析 ....................................99 2.2.1 对家庭厨房排水管道的影响分析 .........................99 2.2.2 对单个家庭排水弯管的影响分析 .......................102 2.3 对排水系统避免堵塞风险的实验评估 ..........................103 小结......................................................................................... 107 28
29. 3 食物垃圾处理器对上海生活污水水质的影响 ........................108 3.1 人均污染物排放增量 .....................................................108 3.2 上海市污染物浓度增量 .................................................109 3.3 污染物排放增量与污水厂污染物富余处理量对比分析 ................................................................................................. 111 3.4 食物垃圾处理器使用前后污水厂进水水质对比分析 .112 3.5 食物垃圾处理器对污水厂污水生物处理性能的影响 .114 小结......................................................................................... 115 4 食物垃圾处理器对上海城市污泥量及产沼性能的影响 ........115 4.1 污泥量的变化 .................................................................115 4.2 污泥厌氧消化性能的变化 ...............................................91 4.3 污泥产沼量的变化 .........................................................118 4.4 上海城市污泥厌氧消化工艺应用现状及规划 .............119 小结......................................................................................... 121 5 结论.............................................................................................122 四、 主旨报告 ......................................................................................100 附 1 上海市主要垃圾处理处置设施 ...................................................142 1.1 老港废弃物处置场(一、二、三期)........................................142 1.2 老港垃圾填埋场四期 .............................................................143 1.3 浦东新区黎明生活垃圾应急填埋场 .....................................145 1.4 浦东新区美商生活垃圾生化处理厂 .....................................146 29
30. 1.5 浦东新区御桥生活垃圾焚烧发电厂 .....................................149 附 2:上海市主要污水处理厂概况 .....................................................153 2.1 石洞口污水处理厂 .................................................................153 2.2 白龙港污水处理厂 .................................................................158 2.3 竹园第一污水处理厂 .............................................................162 2.4 竹园第二污水处理厂 .............................................................166 2.5 松江西部污水处理厂 .............................................................167 2.6 龙华污水处理厂 .....................................................................169 2.7 曹杨污水处理厂 .....................................................................171 2.8 彭浦污水处理厂 .....................................................................172 2.9 闵行区污水处理厂 .................................................................172 2.10 泗塘污水处理厂 ...................................................................173 2.11 东区污水处理厂....................................................................174 附 3 国家政策 ........................................................................................175 —关于加强生活垃圾处理和污染综合治理工作的意见 ............175 附 4 上海市政策 ...................................................................................187 —关于进一步加强本市生活垃圾管理的若干意见 ....................187 附 5:垃圾取样家庭名单 .....................................................................196 附 6:污水部分实验记录 .....................................................................198 附 7:垃圾部分实验记录 .....................................................................225 30
31. 附 8:生活垃圾各项指标测定方法 .....................................................243 31
32. 序言 1 政府的难题 据上海市环境保护局统计,2008 年上海生活垃圾产生量为 678 万吨,其中 522 万吨得到妥善处理。2002 年以来,上海生活垃圾产 生量逐年增加,目前,每天清运的生活垃圾量已超过 2.0 万吨。上海 市垃圾处置能力与目前垃圾产生量相比,尚有不足。另外,目前严格 符合国家现行卫生填埋标准的只有松江垃圾填埋场;老港和黎明垃圾 填埋场的处置标准,仍然达不到 1997 年的国家标准。每天约 7000 吨未经处理的生活垃圾在郊区 200 多个临时堆点裸露堆放,污染农 田、水体、空气,孳生蚊蝇,成为影响上海市生态环境、市民生活质 量以及制约城市可持续发展的因素之一。 根据 2009 年 5 月发布的上海市环境保护“十一五”规划中期评 估报告,尽管相关设施在短期内扩建,实现了现代化改造,但是 2008 年上海生活垃圾的安全处理率只达到 77%。目前,上海市有 64%的生 活垃圾进行填埋和焚烧处理。填埋场地的限制以及焚烧的负面影响日 益突出,使垃圾出路问题日益严峻。 上海作为中国最大的城市经济中心、贸易港口和综合性工业城 市,垃圾填埋的选址困难日益突出。另外,上海垃圾的高含水率特点, 导致垃圾填埋产生大量渗滤液。垃圾渗滤液作为一种特殊废水,其处 理的投资、运行成本远远高于一般城市、工业污水,这主要是由于渗 滤液中的氨氮浓度和有机物浓度都很高,导致处理工艺复杂,设备繁 多。渗滤液由于在垃圾体已经经历了厌氧过程,其可生化性相对较差, 生物处理的水力停留时间较长,导致设施、设备的投资较大。而处理 32
33. 量一般相对较小,导致处理设施的折旧、维修费较高。 焚烧法虽然是一种最有效的垃圾减容化方法,利用垃圾焚烧发电 也是资源化的一种途径。但上海生活垃圾高混杂、高含水率、高无机 物、低热值的典型特征影响了焚烧技术在上海的发展。焚烧垃圾过程 中会产生有毒有害物质二恶英,二恶英是世界公认的一级致癌物,对 人体危害很大。垃圾焚烧厂建成后,必然会对周围的居民生活产生很 大的影响,故对于垃圾焚烧厂的建立附近居民大多强烈反对,如在广 州引起很大社会反响的番禹垃圾焚烧厂建设事件。 2009 年 10 月,广州市番禺区有关部门发布通告,决定在番禺区 建立一座日焚烧能力达到 2000 吨的生活垃圾焚烧发电厂,消息传出 后,附近的居民们强烈反对,甚至有上千居民上街游行抗议。2009 年 11 月初,广东省省情调查研究中心对垃圾焚烧厂规划地周边居民 开展了快速抽样问卷调查,在回收的 1550 份有效调查问卷中,97.1% 的受访居民不赞成在该规划地址建设垃圾焚烧发电厂,由于项目在环 评阶段遭到多数人反对,此垃圾焚烧发电厂项目已经停止。今后有关 垃圾处理的问题,必须得到大多数人同意或达成共识,才能进行。 但是番禺垃圾年产量 2008 年为 60 万吨,2010 年估计达 70 多万 吨。番禺目前的垃圾处理能力现有卫生填埋场 1 座(日处理约 1200 吨),简易小型垃圾堆填场及简易垃圾焚烧厂 5 座(日处理约 600 吨)。 若处置能力维持现状,番禺两三年内将可能会出现垃圾围城的现象。 不仅是广州市番禹区,中国很多城市在建设垃圾焚烧厂时发生过 类似的情况,如何科学地处理处置越来越多的生活垃圾,成了各级地 方政府的一大难题。 33
34. 2 解决的方法 在上海居民生活垃圾中,食物垃圾所占的比例为 50%~70%,且 随着生活垃圾产生总量的逐年增加,食物垃圾的产生总量也呈上升趋 势。预计到 2015 年,上海市食物垃圾的产生量将达到 1.5~1.8 万吨/ 天。如果能够解决餐厨垃圾的问题,上海市的现有垃圾处理能力在无 需扩建的基础上可实际扩容一倍以上,具有重大意义。 另外,上海垃圾混杂度高、含水率高、热值低,其中食物垃圾混 入生活垃圾是一个很重要的原因。食物垃圾的含水率较高,低位热值 较低,其混杂在生活垃圾中必然会对其含水率、低位热值产生影响, 这对于目前上海生活垃圾主要采用的两种处理处置方法——填埋和 焚烧技术的应用,均造成了不利影响。 为了更好地处理处置生活垃圾,上海市居民小区内设置了很多收 集容器分别对干、湿垃圾进行回收,但源头分类效果甚微,后续流程 也未实现垃圾分类处置。普通居民家庭产生的餐厨垃圾大部分都混入 了生活垃圾中,与其它无机垃圾一起作填埋或焚烧处置。 对此,有专家提议逐步普及、推广使用食物垃圾处理器来改善上 海生活垃圾处理处置的现状。 食物垃圾处理器(Food Waste Disposers)是一种装在厨房水盆排水 口下面的一种机械小装置,可以将食物垃圾粉碎成极细小的颗粒后直 接冲入排水系统。由于使用食物垃圾处理器后食物垃圾经粉碎后全部 排入下水管道,故对于居民生活而言,餐后清理更加方便,餐厨垃圾 几乎完全消失,有效地避免厨房尤其是存放垃圾桶的隐藏式橱柜内散 发的臭味;消除了孳生蟑螂、蚊蝇、细菌的可能性。 对环卫部门和物业管理来说,食物垃圾处理器的推广可显著减少 34
35. 生活垃圾中的水分,改善环卫作业环境;能大幅度减少垃圾产量;可 方便垃圾的分类投放,提高垃圾分类处理工作的效率,减少垃圾收运 处理的成本。 对垃圾处理系统来说,食物垃圾处理器的推广使用将显著减少生 活垃圾产生量,上海市的现有垃圾处理能力在无需扩建的基础上可实 际扩容一倍以上,能够显著节省垃圾收集、运输、处理处置成本以及 垃圾处理设施建设费用,并大量减少土地占用。与此同时,食物垃圾 从生活垃圾中脱离出来有利于降低上海生活垃圾含水率、有机质含 量,提高垃圾低位热值,将有效提高垃圾焚烧性能,显著降低垃圾填 埋和焚烧的渗滤液产生量,并降低垃圾收集、中转和运输难度,改善 市容环境。 3 政府的导向 根据国家部委发布的《关于加强生活垃圾处理和污染综合治理工 作的意见》(见附录 3)“十二五”政策以及上海市政府在 2010 年发布 的《关于进一步加强本市生活垃圾管理的若干意见》(见附录 4),政 府已经意识到垃圾的源头减量、分类收集的重要性以及垃圾填埋场和 焚烧场存在的问题,倾向于开发新技术、新工艺和推广新设备来达到 源头减量、降低运输成本、减少垃圾填埋和焚烧量的目的,从而达到 将上海市生活垃圾年增长率控制在 3%左右、城市生活垃圾产生量增 长率逐年下降以及到“十二五”末人均生活垃圾产生量实现零增长等 目标,建立健全生活垃圾处理政策体系和污染综合治理监管体系,减 量化、无害化和资源化水平进一步提高,生活垃圾污染得到有效控制。 4 存在的问题 由第 2 节中描述可见,食物垃圾处理器的普及有利于实现生活垃 35
36. 圾的无害化、减量化。结合第 3 节中描述的政府对于垃圾的无害化、 减量化提倡新技术、新工艺、新设备的政策性导向可见,食物垃圾处 理器的普及迎合了政府的政策性导向,且在垃圾回收处理中可以带来 很大的环境效益和社会效益,逐步解决我国生活垃圾处理处置难的问 题。 然而对于食物垃圾处理器的推广,政府及居民也有不少担忧,譬 如,食物垃圾的粉碎必然会增加生活用水量,水量的增加会不会对上 海污水处理系统造成冲击?食物垃圾中的有机物含量较高,经粉碎通 过排水系统进入污水处理厂后会不会超过其进水污染物设计浓度? 进水浓度升高对污水厂的运行及其污泥处理处置有何影响?食物垃 圾处理器的使用会不会导致排水管道的堵塞?等等。 本报告针对这些可能出现的问题,以及使用食物垃圾处理器带来 的收益开展调研、实验及分析,主要内容将包括以下三部分: 1、对上海市主要的城市污水处理设施进行调研,分析上海的排 水体制、污水处理能力以及城市污泥处理处置概况,分析上海市几个 大型城市污水处理厂的污水处理工艺、污泥处理工艺、进水的水质指 标、处理能力、水质承受度、设计指标等;对上海的垃圾处理处置现 状进行调研,分析上海生活垃圾的理化性质、处理处置导向等。 2、对上海市居民生活垃圾及餐厨的产生量、主要成分、理化性 质、低位热值、灰分、水分、有机质含量进行实地调研及检测分析, 分别评估食物垃圾处理器在居民家庭中使用的普及率为 1%、5%、 10%、100%时,对上海城市生活垃圾的产生量、理化性质产生的影响, 对垃圾焚烧性能、填埋处置系统的影响以及对生活垃圾分类回收系统 的影响。 36
37. 3、选取 30 户不同家庭背景和居住环境的上海普通居民每日产生 的生活垃圾为研究对象,通过实验室模拟实验,研究使用食品垃圾处 理器后污水水量、水质指标(COD,BOD5,SS,TN,TP,NH3-N) 的变化,分别评估食物垃圾处理器普及率为 1%,5%,10%、100%时, 对上海生活污水水量、水质、城市污泥产量及产沼潜力的影响。 最后,形成推广使用食品垃圾处理器的环境经济损益评估报告, 作为政府决策的参考。 一、上海市垃圾和污水处理现状调研 1 上海市生活垃圾处理处置概况 目前,上海整体上尚未实现垃圾分类收集,公共场合虽然设置收 集容器分别对可回收物(或将可回收物单独按纸张、金属、塑料、玻 璃进行分类)和其它垃圾进行收集,但源头分类效果甚微,后续流程 也未实现垃圾分类处置。生活垃圾的收集、处理流程如下图所示: 居民家庭 投弃 (产生源) 收集 收集容器 清运 运输车 运输 中转站或处置 点 图(1收-1 集上)海市生活垃圾收集及处理处置流程示意图 目前,我国的餐厨垃圾主要处置方式是:城市近郊的农民或者个 体贩运者回收餐馆饮食行业产生的餐厨垃圾,然后运至城郊的小型饲 养场,用以喂养家畜;普通居民家庭产生的餐厨垃圾大部分都混入生 活垃圾,作填埋或焚烧处置。 37
38. 1.1 上海市生活垃圾理化特点 根据上海市市容环境卫生管理局关于“上海市固体废弃物处置现 状及对策”报告中的相关数据显示,近年来,上海市生活垃圾成分逐 渐发生变化。上海市把生活垃圾分为:金属、渣石、玻璃、竹木、布 类、纸张、塑料、果皮、和餐厨垃圾。根据统计数据,从 1990 年到 2003 年,塑料垃圾从 4.0%升至 13.33%,纸类垃圾从 4.0%升至 9.23%, 果类垃圾 10.8%升至 14.08%,餐厨垃圾从 71.9%降至 51.82%。 图 1-2 上海市生活垃圾构成变化图 虽然食品垃圾在生活垃圾中所占比例呈下降趋势,而且随着生活 水平﹑食品结构的变化, 以及净菜上市率的提高, 生活垃圾中的食品 废弃物所占比例会有所减少,但未来十几年内,生活垃圾中的食品废 弃物仍占主导地位(50%~60% ),且随着生活垃圾产生总量的逐年增 加,食品垃圾的产生总量仍然呈上升趋势(见图 1-3)。预计到 2015 年,上海市食品垃圾的产生量即将达到 1.5~1.8 万吨/天。如果能够解 决餐厨垃圾的问题,上海市的现有垃圾处理能力在无需扩建的基础上 38
39. 可实际上扩容一倍以上,具有重大意义。 垃圾量(104t/d) 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 2000 生活垃圾 2002 2003 2005 食品垃圾 2007 2010 2015 图1-3 上海市生活垃圾及其中食品垃圾产生量及预测 另外,据对上海市生活垃圾的成分测定和分析,目前生活垃圾含 水率高达 60~70%左右,大大高于许多发达国家生活垃圾的含水率 30~40%,食品垃圾混入生活垃圾是一个重要原因。 上海市食品垃圾含水率高,水分占到垃圾总重量的 80~90%,这 对垃圾的收集和运输都带来了难题,如果与普通的生活垃圾混在一 起,使生活垃圾有机物含量升高,在春、夏、秋季,很容易腐烂变质, 产生臭味,对收集地点附近的居民健康以及市容环境均产生不利影 响。另外,食品垃圾的也提高了普通垃圾的含水率,降低了热值,对 于目前上海的生活垃圾主流处理处置方法——填埋和焚烧技术的应 用均造成不利影响。 就垃圾填埋来说,适应垃圾进场含水率小于 30%,无机成分大于 60%。上海市生活垃圾的高含水率和高有机质含量使垃圾渗滤液产生 量高达 20~30%生活垃圾进厂量。 39
40. 就焚烧来说,适应垃圾地位热值 4000~7500KJ/kg,不可燃分小 于等于 25%,垃圾含水率小于 55%。而上海生活垃圾的地位热值约 3800 KJ/kg,含水率 60~70%左右,不利于焚烧处理。垃圾中的含水 率每增加 20%,1 吨垃圾将少发电 120 千瓦时。上海市生活垃圾具有 高混杂、高含水率、高无机物、低热值的典型特征,这使得上海垃圾 焚烧过程中产生一些列问题:产生大量贮仓沥滤液(发达国家产生量 为垃圾量的 0~4%,上海为垃圾量的 10~30%),热利用率低,能耗大 (目前上海市大部分焚烧厂靠政府补贴维持运营)。 1.2 上海市生活垃圾处理概况 据上海市环境保护局统计,2008 年生活垃圾产生量为 678 万吨, 其中 522 万吨得到妥善处理。此外,生活垃圾产生量数据包括建筑垃 圾和家庭、商业活动产生的垃圾,而通过社区回收系统得以收集的部 分并没有在政府统计中得到反映。2002 年以来,上海生活垃圾产生 量逐年增加(见图 1-4 ),目前,每天清运的生活垃圾量已超过 2.0 万吨。 图 1-4 上海市垃圾年产生量(2000~2007) 到 2008 年,上海人均生活垃圾的产生量约为 1 千克/日。2002 年 40
41. 至 2007 年,人均生活垃圾的产生量基本稳定,而垃圾总产量的增长 很大程度上源于人口的增长。 到 2005 年时,上海共有 3 座填埋场,日处理能力 6400 吨/日,2 座焚烧厂,日处理能力 2000 吨/日,1 座生化处理厂,日处理能力 1000 吨/日(见图 1-5)。预计到今年年底或明年,上海将达到焚烧厂 5 座、 填埋场 3 座、综合处理场 7 座、堆肥及生化处理厂 6 座、危险废物填 埋场 1 座(见图 1-6),处理能力将达到 1.6~1.8 万吨。而目前,生活 垃圾量已超过 2.0 万吨/日。上海市垃圾处置能力与目前垃圾产生量相 比,尚有不足(上海市生活垃圾主要处理设施如表 1-1 所示,各设施 简介见附 1)。另外,目前严格符合国家现行卫生填埋标准的只有淞 江垃圾填埋场;老港和黎明垃圾填埋场的处置标准,仍然达不到 1997 年的国家标准。 图 1-5 2005 年上海市生活垃圾主要处理设施分布图 41
42. 图 1-6 2010~2011 年上海生活垃圾主要处理设施分布图 根据 2009 年 5 月发布的上海市环境保护“十一五”规划中期评 估报告,尽管相关设施在短期内扩建,实现了现代化改造,但 2008 年上海生活垃圾的安全处理率只达到 77%,由下图可以看出,目前, 上海市 64%的生活垃圾进行填埋和焚烧处理。填埋场地的限制以及焚 烧的负面影响日益突出,使垃圾出路问题日益严峻。 42
43. 图 1-7 上海生活垃圾处理方法比例图 上海作为中国最大的城市经济中心、贸易港口和综合性工业城 市,垃圾填埋的选址困难日益突出。另外,上海垃圾的高含水率特点 产生大量渗滤液。垃圾填埋渗滤液作为一种特殊废水,其处理的投资、 运行成本远远高于一般城市、工业污水,这主要是由于渗滤液氨氮浓 度很高、有机物浓度高,导致处理工艺复杂,设备繁多。渗滤液由于 在垃圾体已经经历了厌氧过程,其生化性相对较差,生物处理的停留 时间较长,导致设施、设备的投资较大。而处理量一般相对较小,导 致折旧、维修费较高。 焚烧法虽然是一种最有效的垃圾减容化方法,利用垃圾焚烧发电 也是资源化的一种途径。但上海垃圾高混杂、高含水率、高无机物、 低热值的典型特征严重阻碍了焚烧技术在中国的发展。 43
44. 表 1-1 上海主要生活垃圾处理处置设施 编号 处理厂名称 1 废弃物老港处置场 (一、二、三期) 2 老港垃圾填埋场四 期 3 浦东新区黎明生活 垃圾应急填埋场 4 浦东新区美商生活 垃圾生化处理厂 占地面积 (hm)2 410 330 33 8 5 浦东新区御桥生活 8.2 垃圾焚烧发电厂 6 江 桥 生 活 垃 圾 焚 烧 13.3 厂 7 闵 行 生 活 垃 圾 焚 烧 12.4 厂 处理规模 (t/d) 9000 处置方式 填埋 利用 6300 高危填埋 沼气发电 1500 临时填埋 1000 1000 生物堆肥,自动 热能转换,回 分选,―三废‖治 收 理 焚烧 余热发电 1500 焚烧 余热发电 3000 焚烧 余热发电 44
45. 1.3 上海市生活垃圾处理处置政策导向 生活垃圾处理和污染综合治理是城市管理及公共服务的重要组 成部分,是建设资源节约型、环境友好型社会的重要内容,是关系民 生的基础性公益事业。近年来,在党中央、国务院高度重视下,我国 生活垃圾处理和污染防治工作取得了长足发展,政策法规不断完善, 资金投入不断加大,处理能力和无害化处理率大幅提高。然而,随着 城镇化进程加快以及人民生活水平提高,我国生活垃圾产生量不断增 长,而与此同时,生活垃圾分类、回收和处理及污染防治能力与水平 相对滞后,已成为实现全面建设小康社会目标的一个薄弱环节。 在全国加速推进生活垃圾减量化、无害化、资源化的背景下,上 海市针对其日益严峻的垃圾出路问题(源头分类滞后,填埋和焚烧两 种主流处理方式的发展遭遇重重技术困难和社会障碍),在贯彻我国 环境保护部、住房和城乡建设部、国家发展和改革委员会拟定的《关 于加强生活垃圾处理和污染综合治理工作的意见》(附 3)的基础上, 制定了《关于进一步加强本市生活垃圾管理的若干意见》(附 4),作 为今后生活垃圾管理及治理规划调整的依据。 上海市在关于提高生活垃圾无害化处理能力的近期规划中,明确 指出:1. 构建餐厨垃圾资源利用体系,进一步规范餐厨垃圾产生、 收集、运输和处置行为,多元化改进和提高现有餐厨垃圾处理工艺及 处理能力;2. 提高生活垃圾资源化利用率,支持采用焚烧发电、生 物气利用等处理技术;3. 严格控制“二次污染”,加强填埋场、焚烧 45
46. 厂、综合处理厂 处理设施的渗滤液、恶臭废气及焚烧尾气的治理; 4. 全面关闭区、镇级生活垃圾简易填埋场,加快老港一二三期填埋 场及区、镇级简易堆场等处理设施的环境综合治理和生态修复工程, 对已投入运营、在建、规划建设的大型生活垃圾处置设施周边,实施 规划控制,严格控制人流聚集性项目开发;5. 加大粪便纳管力度, 到“十二五”末期,中心城区的粪便污水逐步实现纳管处理。 可见,食品垃圾处理器的推广与上海市生活垃圾的处理处置发展 方向一致,对上海市生活垃圾的减量化和无害化处理具有重要意义。 小结 通过分析上海生活垃圾及食品垃圾的特点及其对垃圾填埋和焚 烧技术的影响,可以初步预测: (1)上海市大范围推广食品垃圾处理器将显著减少生活垃圾产生 量,上海市的现有垃圾处理能力无须扩建的基础上可实际上扩容一倍 以上,能够显著节省垃圾收集、运输、处理处置成本以及垃圾处理设 施建设费用,并大量减少土地占用。 (2)食品垃圾从生活垃圾中脱离有利于降低上海生活垃圾含水 率、有机质含量,提高垃圾低位热值,将有效提高垃圾焚烧性能,显 著降低垃圾填埋和焚烧的渗滤液产生量,并降低垃圾收集、运输难度, 改善市容环境。 (3)食品垃圾处理器的推广与上海市生活垃圾管理及处理处置发 展方向一致,对上海市生活垃圾的减量化和无害化处理具有重要意 46
47. 义。 2 上海市生活污水处理概况 根据中国环境统计年鉴数据显示,近十年来,随着经济的发展和 居民生活水平的提高,我国废水、污水排放总量呈逐年上升趋势,其 中,生活污水排放量的增长速度大于工业废水排放量的增长速度。“十 一五”以来,城市生活污水中主要污染物(化学需氧量、氨氮)以及 工业废水重要污染物(石油类、挥发酚、氰化物、5 类重金属)的年 排放总量均呈下降趋势,说明我国的污水处理能力在逐步提高。 上海作为中国最大的城市经济中心、贸易港口和综合性工业城 市,其废水排放组成中生活污水占绝大部分(约 78%),年排放总量 和污染物排放量变化趋势与全国一致。值得注意的是,在 2008 年全 国各省废水年排放量排序中,上海排名第 12 位,而在各省废水中污 染物念排放量排序中,上海的化学需氧量排名第 22,氨氮排名第 17。 可见,在中国,上海的总体污水处理能力较强、处理水平较高,是推 广食品垃圾处理器的首选地区。 为深入了解上海市的污水处理现状和潜力,并进一步明确项目后 续相关实验及评估工作的侧重点,项目组对上海市的污水处理体制、 处理现状和处理能力进行了调研和分析。 2.1 上海市排水体制 与我国其他大中型城市污水收集方式一样,上海市居民污水排至 下水道后,进入小区或街道化粪池进行初步沉淀。沉淀的污泥经过 3 47
48. 个月以上的厌氧消化,使有机物分解并稳定化,降低含水率。每隔 3~12 个月定期清掏外运,沉淀污泥被填埋或用作肥料,上清液排入 城市排水干管,最终进入污水处理厂(如下图所示)。 居民污水 下水道 化粪池 排水干管 污水处理厂 出水 图 1-8 居民污水流向示意图 城市排水系统是城市基础设施建设的重要组成部分,通常由排水 管网和污水处理厂组成。对于生活污水、工业废水和雨水所采用的不 同排除方式所形成的排水系统,称作排水系统体制。作为特大型城市 的上海,拥有排水管道 9732 公里。近 150 年来, 随着城市化进程不 断加快,地下管线也不断更新,在新建的采用雨污分流排水系统的同 时,也存在大量的老的雨污合流排水系统。目前多种排水体制管道共 存的局面是上海市排水体制变迁和发展的结果。 2.1.1 直排式合流制排水系统 上海开埠前,城区建有传统的排水沟渠,雨、污水就近排入河道。 开埠初,租界在辟路的同时,只在路旁挖明沟或暗渠。1862 年起, 英、法租界相继开始规划和建设雨水管道。这些管道都是以黄浦江、 苏州河、虹口港和肇嘉浜等作为泄水河道。当时各地区各自为政,采 48
49. 用的设计原则和标准各不相同,管网不成系统,设计标准偏低,排水 不畅,在暴雨期间很多地区积水严重。 2.1.2 直排式合流制为主/不完全分流制为辅 20 世纪初,西式建筑启用卫生水厕,大量未经处理的污水排入 河道,造成严重水质污染。1921 年起,公共租界相继埋设粪便污水 管道,建造北区污水处理厂等 3 座采用活性污泥法的污水处理厂,部 分地区实行雨、污水不完全分流制,全市多数地区的排水管网为雨、 污水合流制。到 1949 年,共有雨水管道 531.5km,雨水泵站 11 座, 排水能力为 16m3/s;污水管道 117km,污水处理厂 3 座,日处理能力 为 3.55 万立方米;排水系统网络不全。 2.1.3 完全分流制和直排式合流制并存 50 年代,市政府先后作出开辟新居住区、近郊工业区和卫星城 的建设部署并确定新区建设时,采用雨、污水分流制的排水体系。后 来,在新居住区建设 6 个污水排放系统和 6 座小型污水处理厂;在新 建工业区中建有闵行、桃浦等 3 个污水系统和处理厂。同时还对原有 3 座污水处理厂进行技术改造。1983 年,市政府对污水治理提出“综 合治理,管治并举”的方针,采取分流制和合流制并存,集中和分散 相结合的原则,以集中治理为主进行建设。为住宅建设服务,新建、 改建曲阳、天山、龙华、闵行等中型规模污水处理厂,以及泗塘、吴 淞等 4 座小型污水处理厂,城市污水处理工程得到相应重视。 49
50. 2.1.4 截流式合流制排水系统成为主体 80 年代,国民经济迅速发展,市区污水未经任何处理通过合流 管道直接排入黄浦江、苏州河等河道,以致严重污染了河水水质。为 此合流污水治理一期工程、污水治理二期工程相继动工,分别截流苏 州河两岸及黄浦江沿岸的合流污水和生活污水,并排放至长江大水体 扩散稀释。已经投入使用的污水治理三期工程是又一重大截污治污工 程,该工程建成后,使污水收集、处理系统在整个中心城区覆盖面扩 大,形成石洞口、竹园、白龙港等污水排放系统,极大地削减了黄浦 江、苏州河和中小河流的污染压力,为水生态环境的修复奠定扎实的 基础。 2.1.5 截流式合流制和雨污分流制组合系统 随着上海经济的发展,上海已分别在三个最大的外排系统末端建 设污水处理厂,使其达到一定的要求后排入接纳水体。上海市为充分 利用新建污水收集系统,将合流一期、二期污水收集系统附近的污水 处理厂取消,原有污水管网纳入合流一期、二期系统,保留了 8 座离 污水收集主干网较远的城市污水处理厂,将其改建,增加脱氮除磷功 能。 小结 鉴于上海市排水体制的复杂性,在该项目的相关实验及分析中, 50
51. 食品垃圾处理器在一定范围内推广对上海排水管道的影响应侧重以 下几方面考虑: (1). 无论是分流制还是合流制系统,其出流污染的主要来源均为 管道沉积、地表径流、旱流污水,其中约 60%的出流污染负荷来自管 道沉积物的冲刷。因此,后续研究应根据上海排水体制的特点,分别 考察旱流和满流状态下食物垃圾粉碎后在排水干管中的沉降、流动和 降解情况。 出流污染 管道沉积(60%) 地表径流 旱流污水 (2). 由于防汛压力大、河道污染严重,上海在排水系统规划中着 重于及时排除雨、污水,防止市区内涝和集中处理污水、达标排放、 防止公共水域水质污染这两项功能。在对待雨水问题上,并未充分考 虑其循环利用。因此,后续相关研究应充分考虑雨水对管道的冲刷作 用和由此产生的冲击负荷。 2.2 上海市生活污水处理概况 2.2.1 上海市生活污水处理能力及处理量 目前,上海已建成 52 座污水处理厂,处理能力达 686 万立方米/ 51
52. 天,污水实际处理量约 520 万立方米/天,处理率达 85%以上,局全 国首位。2009 年污水总量 630.4 万立方米/天,日均处理量 497.6 立方 米/天,全市污水处理率达到 78.9%左右。 上海的城市污水处理厂大多数是 70 年代后期建成的,至 90 年 代初,已建成 23 座城市污水处理厂。到 2000 年,增至 31 座,规模 都较小,污水处理能力仅 99.6 万立方米每天。近年来污水处理水质 水量与设计容量的对比如图 1-9 所示。 104m3/d 浓度(mg/L) 污水处理能力 实际污水处理量 800 700 600 500 400 300 200 100 0 2007 2009 2010 设计浓度 实际浓度 400 350 300 250 200 150 100 50 0 BOD5 SS 图 1-9 上海污水处理能力与实际处理情况对比 现有的污水处理厂,大多是两级污水处理厂,处理工艺基本采用 活性污泥法、生物滤池法和 A/O、A2/O 生物脱氮处理法。在设计和 扩建污水处理厂时,采用了一些新的工艺,如 A/ B 法工艺和序批式 活性污泥法(SBR) 等。上海市污水处理系统规划分区、污水厂及主干 管分布情况如图 1-3 所示,主要污水处理厂信息如表 1 所示(具体介 绍见附 1)。可以看出,目前仍有较多污水处理厂未满负荷运行,全 52
53. 市污水处理设施尚有富裕容量 25%。 图 1-10 上海市污水处理系统规划分区、污水厂及主干管分布情况 自 2000 年起,上海市开始实施每三年一轮的环保行动计划, 2000~2009 年,每年环保投入占同期 GDP 的 3%以上,累计超过 2700 53
54. 多亿元(如下图所示)。 500 环 保 400 投 入 300 ( 亿 200 元 ) 100 0 460 423 366 281 311 225 192 142 153 162 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 图 1-11 上海市环保计划年投入 至 2008 年底,第三轮环保计划(2006~2008 年)已基本落实, 在水环境治理和保护领域,3 年共新建或改、扩建污水处理厂 26 座 (其中列入第三轮计划的有嘉定新城、松江、松江东部和青浦污水厂 扩建等 12 座郊区污水处理厂),新增污水日处理能力达 202 万立方米, 中心城区污水收集管网基本实现全覆盖。郊区共建成 1800 余公里污 水收集管线,城镇污水收集处理系统初步形成,污水处理率达 75.5%, 全市污水日处理能力达 673 万立方米。 随着第四轮环保计划(2009~2011 年)的实施,水环境治理与保 护专项中金山鹏鹞污水厂、奉贤东部污水厂星火开发区输送干线等项 目已完成,竹园污水处理厂和白龙港污水处理厂升级改造工程正按计 划节点施工,届时污水日处理能力将提高 100 万立方米以上。 54
55. 小结 根据上海市污水处理能力现状及其预期发展趋势,可初步认为: (1)食品垃圾处理器在一定范围内推广所增加的排水量,整体上 将不会对上海的污水处理设施造成冲击。 (2)另外,食品垃圾进入排水系统是否会增加生活污水的有机污 染物浓度,不仅与产品推广程度和上海食品垃圾特点密切相关,而且 与排水体制以及产品可能引起的排水量增加程度有很大关系,还有待 进一步实验分析。 (3)随着各大污水厂陆续提标升级改造,增加了脱氮除磷功能, 可初步预测,食品垃圾处理器的逐步推广可能在一定程度上改善上海 污水碳源不足、营养比例失调的问题,提高污水的生物处理能力。 2.2.2 上海市城市污泥处理处置概况 随着污水处理量的逐年增加,上海城市污泥量也呈上升趋势,目 前上海市城市污泥产量为 860 吨/天(干固体),折合含水率 80%污泥泥 饼为 1075 吨/天。 从表 1-2 和附 2 信息可以看出,上海市现有污水处理厂(中心城 区、外围城镇)的污泥处理处置现状,可概括为以下 3 类:(1)污泥 经重力浓缩后,进湿污泥池,湿污泥用船外运、土地处置;(2)污泥 经重力浓缩后,机械脱水(带式压滤机、离心机),脱水后泥饼或土 地处置或进入城市固体废弃物处理处置系统;(3)工业废水含量较多 55
56. 的污水处理厂污泥,经重力浓缩、机械脱水后焚烧。 上海市污泥处理处置管理战略的指导思想是:根据上海市的实际 情况,寻求满足近期、中期、远期总体要求的最优经济技术策略,并 实现环境保护的目标。通过若干年的努力,在合理利用现有设施的基 础上,充分利用上海市的可利用资源,适应上海市的经济发展状况, 实现污泥―处理分散化、处置集约化、技术多元化、目标阶段化‖的处 理处置战略。 值得一提的是,随着污水厂的不断新建、改建、扩建,相应的污 泥处理设施也不断完善,随着第四轮环保行动计划(2009~2011 年) 的实施,水环境治理与保护专项中的嘉定安亭污泥处理工程、南汇污 泥处理工程等项目已完成。青草沙水源地建设工程和西干线改造工程 进展顺利,竹园污水处理厂升级改造工程和白龙港污水处理厂污泥处 理处置工程即将竣工。 原则上讲,污泥的最终处置出路只有两条:一是使污泥脱离自然 物质循环(如填埋、焚烧);二是使污泥参与自然物质循环过程(如 农用、厌氧产沼、好氧堆肥等)。如今,随着环保标准的日益严格和 土地、资源的日益紧缺,污泥的资源化利用技术逐渐得到重视。与发 达国家相比,我国污泥中有机质含量相对偏低在一定程度上限制了污 泥厌氧产沼、好氧堆肥等技术的长足发展。 56
57. 小结 在本项目研究中,可以初步预测: (1)食品垃圾处理器的推广,将主要从以下两方面增加上海的城 市污泥产量。第一,污水中可沉降性固体浓度的升高将增加城市污水 厂初沉池污泥量;第二,污水中有机污染物的增加可能使剩余污泥量 增大。 食品垃圾处 理器的推广 污水中可沉降性固体浓度的升高将增 加城市污水厂初沉池污泥量 污水中有机污染物的增加可能使剩余 污泥量增大 (2)食品垃圾处理器的推广将提高城市污泥中的有机质含量,这 将一定程度上促进污泥厌氧产沼技术和好氧堆肥技术的发展。该产品 的推广程度将如何改善城市污泥的产沼性能,还需后续实验验证。 (3)由于食品垃圾处理器的推广将同时改变污泥量和污泥性质, 而污泥性质的改变将影响污泥处理处置方式的选择。因此,由于本产 品推广产生的污泥增量是否会影响现有污泥处理设施,以及可能产生 的超过处理容量部分造成的负面影响是否能够通过有机质含量对污 泥资源化技术的促进作用来消除,仍需后续评估。 57
58. 表 1-2 上海市主要污水处理厂信息汇总表 编 号 处理厂名称 占地面积 (m2) 1 石洞口污水处理厂 661170000 2 白龙港污水处理厂 1200000 3 竹园第一污水处理厂 31790000 4 竹园第二污水处理厂 200000 5 松江西部污水处理厂 66667 6 龙华污水处理厂 7 曹杨污水处理厂 56000 301000 处理规模 (104m3/d) 40 172 170 50 10 10.5 3 服务面积 (km2) 79116 271.7 190 37.33 138 12 58 服务人口 (104 人) 污水性质 93116 工业废水 40% 生活污水 60% 355.76 293 93. 56 35 35 81.4 工业废水 40% 生活污水 60% 生活污水 70% 工业污水 30% 生活污水 85% 工业废水 15% 生活污水 80% 工业废水 20% 生活污水 70% 工业污水 30% 工业废水 40% 污水处理工艺 二级加强生物除磷脱氮 高效生物处理 污泥处理 工艺 处置 浓缩、脱 水、干化、 灰渣填 焚烧 埋 储泥池、 脱水、卫 生填埋 填埋 化学生物絮凝强化一级处理 浓缩脱水 填埋 改良型 A/O 法 浓缩脱水 填埋 倒置式 A/A/O 污水处理工艺 浓缩脱水 填埋 活性污泥法 AB 法二级污水处理工艺 浓缩脱水 填埋 浓缩脱水 填埋 58
59. 8 彭浦污水处理厂 14700 0.57 9 闵行区污水处理厂 38000 3.2 10 东区污水处理厂 26700 1.7 上海市松江桐泾污水 11 处理厂 36000000 2.7 上海松东水环境净化 12 有限公司 700 7 上海市中纺污水处理 13 厂 3200 14 青浦第二污水处理厂 54000 6 15 曲阳水质净化厂 353 00 7.5 16 天山水质净化厂 45333 7.5 20 9.25 16 13 10 生活污水 60% 生活污水 80% 工业废水 20% 工业废水 40% 生活污水 60% 工业废水 40% 生活污水 60% 生物膜法 浓缩脱水 填埋 A/O 法和三槽式氧化沟常规 活性污水处理 重力浓缩 堆肥 活性污泥法 浓缩脱水 填埋 30 A/0 工艺 浓缩脱水 填埋 100 22 MSBR 活性污泥法 浓缩脱水 填埋 100 22 活性污泥法 浓缩脱水 填埋 工业废水 40% 86.7 45.3 生活污水 60% 卡罗赛尔氧化沟工艺 浓缩脱水 填埋 生活污水 70% 6.5 20 工业污水 30% 活性污泥二级处理法 浓缩脱水 填埋 6.70 32 工业废水 40% 生活污水 60% 鼓风机曝气活性污泥法二级 处理法 浓缩脱水 填埋 59
60. 二、 食物垃圾处理器对上海市垃圾处理系统的 影响评估 使用食品垃圾处理器后,食物垃圾经粉碎后排入污水处理系统, 由此,居民丢弃的生活垃圾的主要成分、理化性质等必然发生很大的 变化,因此会影响到上海城市生活垃圾的产生量、垃圾理化性质等因 素。本报告旨在评估食物垃圾处理器的推广、使用对上海生活垃圾处 理系统的影响,主要研究内容如下: 对上海市居民生活垃圾及厨房垃圾的产生量、主要成分、理化性 质、低位热值、灰分、水分、有机质含量进行实地调研及检测分析, 数据来自于上海市环卫局和 30 个典型家庭的实地取样检测;评估食 物垃圾处理器普及率为 1%、5%、10%、100%时,对上海城市生活垃 圾的产生量、垃圾理化性质的影响,对垃圾焚烧性能、填埋处置的影 响以及对生活垃圾分类回收系统的影响。 调研选取 30 个典型家庭,范围分为上海的市区和郊区,其中市 区又分为高、中、低档小区。调研内容包括:生活垃圾的产生量、种 类、主要组分,家庭厨房垃圾的产生量、种类、主要组分以及其所占 的比例,垃圾低位热值、灰分、水分、有机质含量等。 1 食物垃圾处理器对上海垃圾分类体制的影响 由以上描述可见,上海垃圾混杂度高、含水率高、热值低,食物 垃圾混入生活垃圾是一个重要原因。食物垃圾的含水率较高,低位热 值较低,其混杂在生活垃圾中必然会对其含水率、低位热值产生影响, 60
61. 对于目前上海的生活垃圾主流处理处置方法——填埋和焚烧技术的 应用均造成不利影响。 故目前上海垃圾收集均将干、湿垃圾分类,将家庭厨余等湿垃圾 纳入单独的收集体系,细化生活垃圾分类。而使用食物垃圾处理器后, 食物垃圾经粉碎排入污水处理系统,其普及会实现垃圾分流,减轻上 海垃圾分类收集的负担。本节将介绍上海居住小区内垃圾分类回收的 方式,以及食物垃圾处理器对上海垃圾分类体制的影响。 截止 2004 年 6 月底,中心城区生活垃圾分类收集覆盖居住小区 已达到 2092 个,占居住小区数的 56.5%,其中焚烧厂服务区域覆盖 率达到 90%以上,主要集中在新建及设施较好的小区,郊区城镇地区 分类覆盖率超过 40%。全市共回收各类可利用物资约 99443 吨,其中, 累计分类回收废玻璃 13840 吨、废纸张 46245 吨、废塑料 20437 吨、 废金属 18921 吨,另外回收有害垃圾 333 吨,其中废电池 311.5 吨(1163 万节),过期药品 22.3 吨。 上海新一轮―环保三年行动计划‖在固体废物处置与利用方面提 出―贯彻‗减量化、资源化、无害化‘原则,中心城区实现生活垃圾分类 收集,郊区基本形成生活垃圾收集系统‖的目标。进一步推进生活垃 圾分类收集,建立合理的生活垃圾分类收集系统,成为加快上海城市 发展进程的关键环节。 1.1 上海城市生活垃圾分类方法 目前上海市居民垃圾分类方法是由所在地区生活垃圾处理处置 61
62. 方法确定的,全市 19 个区县被划为焚烧厂服务区和填埋场、综合利 用厂服务区两大块,具体服务区县见表 2-1。 表 2-1 上海城市生活垃圾处理处置服务区域划分 服务区 处理设施 服务区县 焚烧厂服务区 江桥焚烧厂(一期) 御桥焚烧厂 黄浦区、静安区、普陀区 浦东新区 填埋场、综合利用厂服务地区 老港填埋场等 其余区县 注:普陀区系混合服务区,生活垃圾进入综合处理厂,干垃圾分拣后的残渣进焚烧厂,分类 为干垃圾、湿垃圾、废玻璃和有害垃圾四类。 除大件垃圾外,居民生活垃圾分类方法是:焚烧厂服务区按有害 垃圾、废玻璃和可燃垃圾进行分类;填埋场、综合利用厂服务区按湿 垃圾、干垃圾和有害垃圾进行分类(图 2-1),混合服务区按干垃圾、 湿垃圾、废玻璃和有害垃圾进行分类。 图 2-1 填埋场、综合利用厂服务地区(杨浦区)垃圾分类收集宣传牌 62
63. 1.2 上海城市生活垃圾收集形式 目前,上海各区生活垃圾分类收集形式主要有分类收集与上门收 集结合、分类收集与使用垃圾生化处理机和废品回收结合、分类收集 与压缩收集站结合这三种方式,但总体执行效果不佳。 1.2.1 分类收集与上门收集相结合 高层建筑实行分类收集可以通过对日常生活垃圾实行上门收集 加以推广,在每个楼层设置分类收集容器,居民将分类后的垃圾投放 至收集容器内,保洁人员定时收集。一方面方便居民投放垃圾、培养 垃圾分类自觉性,另一方面也有利于对分类质量进行监督。图 2-2、 2-3 为杨浦区垃圾分类收集桶。 图 2-2 杨浦区生活垃圾分类收集桶 63
64. 图 2-3 杨浦区生活垃圾分类收集桶 1.2.2 分类收集与使用垃圾生化处理机和废品回收相结合 对条件较好、居民分类意识较强的居住小区,可以设置小型有机 垃圾生化处理机,对湿垃圾进行就地消纳;同时也可以实行废品回收。 有条件的地方,建设分类收集、废品回收和生化处理三结合的综合处 理站,实现功能整合。 1.2.3 分类收集与压缩收集站相结合 对现有或规划中的小型压缩站进行合理布局、调整,实行干垃圾、 湿垃圾的分类压缩,形成生活垃圾分类收集、分类压缩以及分类运输 系统。图 2-4 为虹口区某小型垃圾压缩站,主要集中压缩处理附近五 六个新建小区的居民生活垃圾。 64
65. 图 2-4 虹口区小型垃圾压缩站 由此可见,上海垃圾收集均将干、湿垃圾分类,将家庭厨余等湿 垃圾纳入单独的收集体系,细化生活垃圾分类。然而,上海市生活垃圾 源头分类质量不高,对分类收集体系缺乏监督机制和经济激励手段。 分类收集效率较低,宣传力度不足,公众参与和支持意识不高。大量 食物垃圾与其他生活垃圾混合收集,进入垃圾终端处理系统,浪费了 生物质资源,还降低了垃圾热值,影响焚烧的经济性,增加了填埋场的 渗滤液。 而使用食物垃圾处理器后,食物垃圾经粉碎排入污水处理系统, 其普及会实现垃圾分流,方便垃圾的分类投放,提高垃圾分类处理工 作的效率;由于垃圾方便分类,从而能提高资源回收率,最大限度地 避免食物垃圾成分对垃圾中可回收成分的污染,促进资源回收利用。 食物垃圾处理器可作为“分类收集”的配套设施,为“分类收集”继 65
66. 续深入开展提供突破口,从而提高垃圾管理水平,推动垃圾分类处理 回收利用的技术发展,逐步解决我国生活垃圾难处理的问题。 小结 通过对上海垃圾收运系统流程的调研,得出以下结论: (1)上海市生活垃圾源头分类质量不高,对分类收集体系缺乏监 督机制和经济激励手段。分类收集效率较低宣传力度不足,公众参与 和支持意识不高。大量食物垃圾与其他生活垃圾混合收集,进入垃圾 终端处理系统,浪费了生物质资源,还降低了垃圾热值,影响焚烧的经 济性,增加了填埋场的渗滤液。 (2) 食物垃圾处理器的推广能够实现垃圾分流,方便垃圾的分类 投放,提高垃圾分类处理工作的效率,从而提高垃圾管理水平,推动垃 圾分类处理回收利用的技术发展,逐步解决我国生活垃圾难处理的问 题。 2 食物垃圾处理器对上海垃圾减量化的影响 2.1 对生活垃圾产生量及成分的影响 2010 年 7~8 月,通过对 30 户典型家庭的实地调研分析,得出, 该季节,上海生活垃圾人均日产量为 1.51kg,其中食物垃圾的人均日 产量为 1.23kg,占生活垃圾的 81.5%。30 户居民的生活垃圾组成如图 2-5 所示。 66
67. 塑料垃圾 9% 纸类垃圾 7.5% 其他 2% 果类垃圾 22.5% 厨余垃圾 59% 图 2-5 上海居民生活垃圾组成比例 由图 2-5 可见,上海市生活垃圾中含量最高的是餐厨垃圾,占 59%;其次是果类垃圾,占 22.5%;再次是塑料,占 9%。 由于食物垃圾处理器可以粉碎几乎所有的餐厨垃圾和果类垃圾, 故其普及必然会影响上海生活垃圾产生量及其组成。7、8 月份取样 调研显示居民生活垃圾中餐厨垃圾及果类垃圾所占比例为 81.5%,前 期文献显示上海市生活垃圾中餐厨垃圾所占比例为 55~65%,考虑到 取样调研的季节性,以生活垃圾中餐厨垃圾所占比例为 65%为计算参 数。据估计,目前上海市生活垃圾的产生量已超过 20000 吨,以目前 生活垃圾产生量为 20000 吨计,假设其全部经食物垃圾处理器粉碎后 排入污水处理系统,则在食物垃圾处理器普及率为 0%、1%、5%、 10%、100%时,上海生活垃圾处理量如图 2-6 所示。 67
68. 上海居民生活垃圾总量(t/d) 25000 20000 20000 15000 10000 5000 0 0 19870 19350 18700 1% 5% 10% 普及率 7000 100% 图 2-6 食物垃圾处理器不同普及率下上海生活垃圾总量(t) 由图 2-6 可见,食物垃圾处理器不同普及率下,上海市生活垃圾 总量有不同程度的减少,当普及率为 1%、5%、10%、100%时,生活 垃圾减少量分别为 130、650、1300、13000t/d。可见,食物垃圾处理 器的普及对于垃圾减量化意义重大。 2.2 对垃圾收运费用的影响 由于食物垃圾处理器的普及减少了上海生活垃圾收运量,因此节 省了垃圾收集、运输的成本。 垃圾收运成本包括收集车辆(机动车和小型驳运车)的折旧成本、 劳动力(司机和清洁人员)成本、车辆燃油和维修成本及车辆保险成本 等。垃圾收运成本大约为 75 元/t,故食物垃圾处理器不同普及率下每 天节省的垃圾收运成本如表 2-2 所示。 表 2-2 食物垃圾处理器不同普及率下节省的垃圾收运成本 普及率 指标 1% 5% 10% 100% 68
69. 节省成本(万元/d) 0.98 4.88 9.75 97.50 由图 2-7 可见,食物垃圾处理器的普及大大减少了垃圾收运成本, 节省了劳动力,当其普及率为 1%、5%、10%、100%时,每天收运生 活垃圾节省的成本分别为 0.98、4.88、9.75、97.50 万元。 节省的收运垃圾成本(万元/d) 120 100 97.5 80 60 40 20 0.98 0 1% 4.88 9.75 5% 10% 普及率 100% 表 2-7 食物垃圾处理器不同普及率下每天收运生活垃圾节省的成本(万元/d) 小结 通过调研分析,得出以下结论: (1)食物垃圾处理器的普及有利于上海垃圾减量化,在其不同 普及率下,上海市生活垃圾收运量有不同程度的减少,当普及率为 1%、5%、10%、100%时,生活垃圾减少量分别为 130、650、1300、 13000t/d。 69
70. 生活垃圾减少量(t/d) 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 130 0 1% 13000 1300 650 5% 10% 普及率 100% (2)食物垃圾处理器的普及大大减少了垃圾收运成本,节省了 劳动力,当其普及率为 1%、5%、10%、100%时,每天收运生活垃 圾节省的成本分别为 0.98、4.88、9.75、97.50 万元。 节省的收运垃圾成本(万元/d) 120 100 80 60 40 20 0.98 0 1% 4.88 9.75 5% 10% 普及率 97.5 100% 3 食物垃圾处理器对上海生活垃圾理化性质的影响 实验以 30 个典型家庭每天产生的生活垃圾为研究对象,分别检 测居民总生活垃圾、食物垃圾及其他剩余垃圾的低位热值、灰分、有 机质、含水率,研究食物垃圾处理器的普及对垃圾理化性质产生的影 响。居民生活垃圾基本理化性质如表 2-3 所示。 70
71. 指标 种类 生活垃圾 食物垃圾 剩余垃圾 表 2-3 上海居民生活垃圾理化性质 低位热值 含水率 有机质 /(kJ/kg) /% /% 3743 73.40 88.10 996 84.10 86.60 14532 37.30 92.80 灰分 /% 7.26 7.46 3.91 就垃圾填埋来说,适应垃圾进场含水率应小于 30%,就焚烧来说, 适应垃圾低位热值 4000~7500kJ/kg,不可燃分小于等于 25%,垃圾含 水率小于 55%。 而由表 2-3 可见,上海居民生活垃圾低位热值为 3743kJ/kg,低 于垃圾焚烧低位热值 4000~7500kJ/kg 的要求,含水率为 73.40%,远 高于垃圾填埋及焚烧对含水率的要求,而居民生活垃圾高含水率、低 热值,食物垃圾混入生活垃圾是一个重要原因。食物垃圾的含水率较 高,为 84.10%,低位热值较低,为 996 kJ/kg,其混杂在生活垃圾中 必然会对其含水率、低位热值产生影响,对于目前上海的生活垃圾主 流处理处置方法——填埋和焚烧技术的应用均造成不利影响。 使用食物垃圾处理器后,食物垃圾经粉碎后排入污水处理系统, 故上海生活垃圾的理化性质必然会发生相应的变化。实验前 5 天,将 每天所取生活垃圾中的食物垃圾分别取出 1%,5%,10%,100%,剩 余垃圾送交嘉定污水处理厂混匀,测其各项理化性质指标,此数据即 为当食物垃圾处理器普及率为 1%、5%、10%、100%时,居民生活垃 圾理化性质指标,如表 2-4 所示。 71
72. 指标 普及率 0% 1% 5% 10% 100% 表 2-4 食物垃圾处理器不同普及率下居民生活垃圾理化性质 低位热值 含水率 有机质 灰分 /(kJ/kg) /% /% /% 3743 73.40 88.10 7.26 3766 73.30 88.10 7.26 3860 73.00 88.20 7.25 3987 72.50 88.20 7.24 15810 26.40 94.70 6.38 由表 2-4 可见,食物垃圾处理器的普及使上海居民生活垃圾的低 位热值有所升高,含水率有所降低,当食物垃圾处理器普及率为 1%、 5%、10%、100%时,低位热值由 3743 kJ/kg 分别升至 3766、3860、 3987、15810kJ/kg,含水率由 73.40%分别降至 73.30%、73.00%、 72.50%、26.40%。 3.1 食物垃圾处理器对上海垃圾焚烧性能的影响 假设生活生活垃圾全部用于焚烧处理,在食物垃圾处理器不同普 及率下,产生的直接及间接经济效益评估如下。 3.1.1 减少外加辅助燃料费用 一般认为, 垃圾热值达到 4000kJ/kg 以上, 采用焚烧方式对其进 行处理时不用添加辅助燃料。而餐厨垃圾的低位热值较低,导致生活 垃圾的热值小于 4000kJ/kg,焚烧时需外加辅助燃料。由表 2-5 可知, 食物垃圾处理器的普及使生活垃圾中食物垃圾的比例有所减少,降低 了居民生活垃圾的含水率,提高了低位热值,从而使垃圾焚烧性能有 72
73. 所升高,减少了外加辅助燃料的费用。 假设以上海某生活垃圾焚烧厂为例,该厂处理生活垃圾 1500 t/ d,采用喷油的方式辅助垃圾焚烧。通常情况下,燃烧 1 t 生活垃圾需 消耗 4~8kg 柴油,以燃烧 1t 生活垃圾平均补充柴油 6kg 计,已知 0# 柴油低位热值为 40.1 MJ/kg,在食物垃圾处理器普及率为 1%时,生 活垃圾低位热值由 3743kJ/kg 升为 3766kJ/kg,则在食物垃圾处理器普 及率为 1%时燃烧 1t 垃圾所节省的外加柴油量为: 1000 (3766  3743)  0.574kg 40.1 1000 柴油单价为 6.7 元/kg,则燃烧 1t 生活垃圾节省的外加柴油费用 为: 0.5746.7  3.846元。 而当食物垃圾处理器普及率为 1%时,每天减少了 130t 垃圾量, 则每天节省的外加柴油费用为:20000×40.2-(20000-130)×(40.2-3.84) =81526(元)=8.16(万元)。 以此类推,食物垃圾处理器不同普及率下焚烧 1t 生活垃圾所节 省的外加柴油量及每天节省的外加燃料费用如表 2-5 所示。 表 2-5 食物垃圾处理器不同普及率下焚烧 1t 垃圾所节省的外加柴油量及每天节省的外 加燃料费用 普及率 指标 1% 5% 10% 100% 节省柴油量(kg/t) 0.57 2.92 6 6 节省成本(元/t) 3.84 19.55 40.20 40.20 节省成本(万元/d) 8.16 40.44 80.40 80.40 由表 2-5 可见,食物垃圾处理器的普及提高了生活垃圾的低位热 73
74. 值,大大减少了垃圾焚烧时外加辅助燃料的费用,当食物垃圾处理器 普及率分别为 1%、5%时,每燃烧 1t 生活垃圾所节省的柴油成本分 别为 3.84、19.55 元,当食物垃圾处理器普及率≥10%时,垃圾热值 ≥3987 kJ/kg,故无需外加柴油辅助垃圾燃烧,焚烧每吨垃圾节省的 辅助燃料成本为 40.20 元/t。 3.1.2 增加发电量及电费收益 食物垃圾处理器的普及提高了垃圾的低位热值,而焚烧厂垃圾焚 烧产生的热量中,一部分热量可以通过汽轮机发电,转化为电能,发 电效率为 10%~20%不等,以发电效率为 15%计,而 1 度电=3600kJ, 当食物垃圾处理器普及率为 1%时,焚烧 1t 生活垃圾提高的发电量为: (3766-3743)×1000×0.15/3600=0.96(度) 以此类推,食物垃圾处理器不同普及率下所增加的发电量及相应 电费(按照上海电费 0.617 元/度)计算如表 2-6 所示。 表 2-6 食物垃圾处理器不同普及率下焚烧 1t 生活垃圾增加的发电量及每天增加的发电 收益 普及率 指标 1% 5% 10% 100% 电量(度/t) 0.96 4.88 10.17 502.79 电费(元/t) 0.59 3.01 6.27 310.22 电费(万元/d) -0.08 -0.43 -0.78 92.10 由表 2-6 可见,食物垃圾处理器的普及提高了垃圾的低位热值, 增加垃圾焚烧产生的热量,从而使焚烧厂发电量有所增加。当食物垃 圾处理器普及率为 1%、5%、10%、100%时,焚烧 1t 生活垃圾所增 74
75. 加的发电量分别为 0.96、4.88、10.17、502.79 度,换算成电费分别为 0.59、3.01、6.27、310.22 元/t。 食物垃圾处理器普及率为 1%时,每天增加的发电收益计算方法 如下: 食 物 垃 圾 处 理 器 普 及 率 为 1% 时 上 海 每 天 生 活 垃 圾 总 量 为 20000t,每天减少的生活垃圾总量为 130t,食物垃圾处理器普及率为 1%时每吨生活垃圾增加的发电收益为 0.59 元,未使用食物垃圾处理 器 时 每 吨 生 活 垃 圾 热 值 为 3743kJ/kg , 发 电 收 益 为 3743×0.15×1000×0.617/3600=96.2 元,则每天增加的发电收益为: 19870×0.59-130×96.2= -0.08 万元。 3.1.3 减少渗滤液产生量及处理费用 垃圾焚烧厂贮仓内会产生垃圾渗滤液,它作为一种特殊废水,其 处理的投资、运行成本远远高于一般城市、工业污水,这主要是由于 渗滤液氨氮浓度很高、有机物浓度高,导致处理工艺复杂,设备繁多。 而食物垃圾处理器的普及使得生活垃圾的总量有所降低,故在垃 圾焚烧厂贮仓内的垃圾渗滤液产生量也有不同程度的减少,相应地也 会降低焚烧厂垃圾渗滤液处理费用。焚烧贮仓内垃圾渗滤液产生量随 垃圾含水率变化如表 2-7 所示。 表 2-7 焚烧贮仓内渗滤液产生量与垃圾含水率关系表 垃圾含水率 填埋场垃圾渗滤液产生量占垃圾湿重百分比 70%-80% 25% 60%-70% 20% 75
76. 50%-60% 30%-50% <30% 10% 5% 不产生渗滤液 为了考察上表中经验数据的可靠性,在实验室模拟了焚烧贮仓内 垃圾渗滤液产生量。设计容积为 1m3 的仓体,下端均匀分布小孔,使 滤出的渗滤液收集在仓体下接的计量收集装置中。首先每次加入 500kg 不同含水率的垃圾(采用不同含水率的垃圾混合配比,再测定其 含水率,使其含水率大致分布在 30%、40%、50%、60%、70%、80%), 放置 10d,读出计量装置中的渗滤液体积,来考察当含水率降到何种 程度时,不产生渗滤液。然后分别称取 500kg 食物垃圾处理器普及率 为 1%、5%、10%、100%的垃圾,放入仓体,放置 10d,读出计量装 置中的渗滤液体积,来估计在焚烧厂垃圾贮仓中渗滤液的产生量,进 而考察表 2-7 中经验数据的可靠性。 根据上述设计的实验结果得到当含水率小于 40%时,不产生垃圾 渗滤液。另一方面,食物垃圾处理器普及率为 1%、5%、10%、100% 时,其初始含水率、放置后含水率以及渗滤液产生量占垃圾湿重比例 如表 2-8 表 2-8 食物垃圾处理器不同普及率下含水率的变化和渗滤液的产生量 普及率 指标 1% 5% 10% 100% 初始含水率(%) 77.10 76.90 75.40 26.40 放置后含水率(%) 56.20 54.70 55.10 26.10 渗滤液产生量占垃 19.60 20.90 20.30 0 圾湿重百分比 76
77. 由表 2-8 可见,当食物垃圾处理器普及率为 1%、5%、10%时, 垃圾初始含水率、放置后的含水率以及渗滤液产生量占垃圾湿重百分 比均相差不大,而当食物垃圾处理器普及率为 100%时,无渗滤液产 生。其次,渗滤液产生量占垃圾湿重百分比略小于垃圾初始含水率和 放置后含水率之差,说明在放置过程中还有水分增发的情况情况。对 比表 2-7 的经验数据,在垃圾含水率在 70%-80%之间时,焚烧厂垃圾 贮仓内渗滤液产生量为垃圾湿重的 25%,实验所得的数据小于该经验 数据,考虑到实际情况下焚烧厂垃圾贮仓中有压滤存在,所以经验数 据大于实验数据是有可能的。综上所述,得到表 3-6 中的经验数据有 一定的可靠性。 由表 2-8 可见,当食物垃圾处理器普及率为 1%、5%、10%时, 垃圾含水率均在 70%-80%之间,当食物垃圾处理器普及率为 100%时, 垃圾含水率为 26.40%。由表 2-7 可知,在垃圾含水率在 70%-80%之 间时,焚烧厂垃圾贮仓内渗滤液产生量为垃圾湿重的 25%。当垃圾含 水率为 26.40%,焚烧厂垃圾贮仓不产生渗滤液。 则在食物垃圾处理器普及率为 1%时,每天减少的渗滤液产生量 为:130×0.25=32.5t。当食物垃圾处理器普及率为 100%时,垃圾不产 生渗滤液,此时每天减少的渗滤液产生量为未使用食物垃圾处理器时 垃圾渗滤液产生量。未使用食物垃圾处理器时上海垃圾总量为 20000t,每天渗滤液产生量为 20000×25%=5000t,故食物垃圾处理器 普及率为 100%时,每天减少的垃圾渗滤液产生量为 5000t。 上海垃圾焚烧厂渗滤液处理费用大约为 10~20 元/t,以平均 15 77
78. 元/t 计,则食物垃圾处理器普及率为 1%时每天节省的渗滤液处理费 用为:32.5×15=487.5 元。以此类推,食物垃圾处理器不同普及率下 每天减少的渗滤液产生量及处理费用如表 2-9 所示。 表 2-9 食物垃圾处理器不同普及率下减少的渗滤液产生量及处理费用 普及率 指标 1% 5% 10% 100% 渗滤液减少量(t/d) 32.50 162.5 325 5000 费用(万元/d) 0.05 0.24 0.49 7.50 由表 2-9 可见,食物垃圾处理器的普及减少了垃圾渗滤液及处理 费用,当食物垃圾处理器普及率为 1%、5%、10%、100%时,每天减 少的渗滤液处理费用分别为 0.05、0.24、0.49、7.50 万元。 3.1.4 经济收益分析 (1)直接经济收益分析 食物垃圾处理器的普及减少了垃圾焚烧时外加辅助燃料用量,提 高了焚烧厂发电量,减少了焚烧厂贮仓内的渗滤液产生量,提高了垃 圾焚烧厂的收益。 普及率 指标 表 2-10 食物垃圾处理器不同普及率下的直接经济收益 1% 5% 10% 收运费减少值 0.98 4.88 9.75 (万元/d) 外加燃料费减少值 8.16 (万元/d) 40.44 80.40 100% 97.50 80.40 78
79. 发电收益增加值 (万元/d) -0.08 -0.43 -0.78 92.10 渗滤液处理费减少 0.05 0.24 0.49 7.50 值(万元/d) 收益额 9.11 (万元/d) 45.13 89.86 277.50 收益部分分为减少的垃圾收运费、减少的燃料费、提高的发电费、 减少的渗滤液处理费用。在食物垃圾处理器不同普及率下,垃圾焚烧 厂直接经济收益如表 2-10 所示。 由表 2-10 可知,食物垃圾处理器的普及大大增加了垃圾焚烧厂 的收益额,当其普及率为 1%、5%、10%、100%时,每天所增加的垃 圾焚烧厂直接经济收益分别为 9.11、45.13、89.86、277.50 万元。 (2)间接收益分析 食物垃圾处理器的普及减少了生活垃圾的产生量,从而减少了焚 烧厂所需接纳的垃圾量,不仅对于已建有的垃圾焚烧厂具有减压的作 用,还可以减少规划的新建焚烧厂。不同规模的城市生活垃圾焚烧厂, 其生活垃圾焚烧处理成本(不含收运成本)构成有着一定的区别,但 其主要成本包括土建费、设备费、预备费、其他费用等。根据查阅相 关资料和调研结果,生活垃圾焚烧厂的工程投资费用参考指标如表 2-11。 工程 规模 土建费 设备费 其他费 表 2-11 生活垃圾焚烧厂的工程投资费用参考指标 万元/t 300 t/d 500 t/d 150t/d×2 100t/d×3 75t/d×4 150t/d×3 150t/d×4 1615 1795 1915 2080 2367 6680 7851 8906 9524 12500 1720 1826 1918 2309 2523 79
80. 预备费 总投资 吨投资额 2186 12201 40.67 2514 13986 46.62 2799 15538 51.79 3040 16953 37.67 3607 20997 35.00 目前,上海市约有超过 20%的生活垃圾未经妥善处理(按生活垃 圾产生量 20000t/d 计,约 4000t/d 未经妥善处理),若采用焚烧方式处 理尚未妥善处理的生活垃圾,按吨投资额 40 万元/吨计,需投资约 16 亿人民币。若采用食物垃圾处理器处理食物垃圾,将直接减少产生的 生活垃圾量,从而间接减少了需要投资建设的焚烧厂个数。当食物垃 圾处理器普及率为 1%、5%、10%、100%时,可减少的新建焚烧厂投 资如下表所示: 表 2-12 食物垃圾处理器不同普及率下减少的焚烧厂基建费用 普及率 指标 1% 5% 10% 100% 垃圾减少量(t/d) 130 650 减少焚烧厂投资费 0.52 2.6 用(亿元) 1300 5.2 13000 16 由上表可见,假设上海市产生的生活垃圾全部进行焚烧处理,根 据目前约有 20%的生活垃圾未妥善处理的现状,在食品垃圾处理器普 及率为 1%、5%、10%、100%时,可一次性节省新建焚烧厂投资 0.52、 2.6、5.2、16 亿元人民币。根据表 2-12,按吨投资额 40 万元/吨计, 假设一个焚烧厂可以使用 20 年时间,则折算到平均每天的吨投资费 用约为 40×104/(365×20)=55 元。 故食物垃圾处理器普及率为 1%时,每天减少的垃圾量为 130t, 用于焚烧厂建设费用减少:130×58.01=7541.3 元/d。同理依次计算当 食物垃圾处理器普及率为 5%、10%、100%时的减少的费用,食物垃 80
81. 圾处理器不同普及率下,减少的焚烧厂投资费用折算到平均每天节省 的费用如下表所示。 表 2-13 食物垃圾处理器不同普及率下减少的焚烧厂基建费用 普及率 指标 1% 5% 10% 垃圾减少量(t/d) 130 650 1300 100% 13000 减少费用(万元/d) 0.71 3.56 7.12 21.92 由表 2-13 可知,若采用焚烧方式处理生活垃圾,食物垃圾处理 器的普及可大大减少新建垃圾焚烧厂,间接减少总的垃圾处理费用, 当其普及率为 1%、5%、10%、100%时,可减少的焚烧厂投资费用分 别为 0.52、2.6、5.2、16 亿元,假设焚烧厂服务年限为 20 年,折算 为每天所节省的焚烧厂基建费用分别为 0.71、3.56、7.12、21.92 万元。 3.2 食物垃圾处理器对上海垃圾填埋处置的影响 假设生活生活垃圾全部用于填埋处理,在食物垃圾处理器不同普 及率下,产生的直接及间接经济效益评估如下。 3.2.1 减少垃圾渗滤液产生量及处理费用 垃圾填埋场渗滤液产生量与垃圾含水率关系如表 2-14 所示。 表 2-14 垃圾填埋场渗滤液产生量与垃圾含水率关系表 垃圾含水率 70%-80% 60%-70% 50%-60% 30%-50% <30% 填埋场垃圾渗滤液产生量占垃圾湿重百分比 35% 25% 15% 5% 不产生渗滤液 81
82. 由表 2-14 可见,当食物垃圾处理器普及率为 1%、5%、10%时, 垃圾含水率均在 70%-80%之间,当食物垃圾处理器普及率为 100%时, 垃圾含水率为 26.4%。由表 2-14 可知,在垃圾含水率在 70%-80%之 间时,填埋场垃圾渗滤液产生量为垃圾湿重的 35%。当垃圾含水率为 26.4%,填埋场垃圾不产生渗滤液。 故食物垃圾处理器普及率为 1%时,每天减少的渗滤液产生量为: 130×35%=45.5t。当食物垃圾处理器普及率为 100%时,垃圾不产生渗 滤液,此时每天减少的渗滤液产生量为未使用食物垃圾处理器时垃圾 渗滤液产生量。未使用食物垃圾处理器时上海垃圾总量为 20000t,每 天渗滤液产生量为 20000×35%=7000t 上海老港四期生活垃圾填埋场渗滤液处理费用为 12 元/t,则食物 垃 圾 处 理 器 普 及 率 为 1% 时 每 天 减 少 的 渗 滤 液 处 理 费 用 为 : 45.5×12=546 元。食物垃圾处理器普及率为 100%时每天减少的渗滤 液处理费用为:7000t×12= 84000 元。 以此类推,食物垃圾处理器不同普及率下每天减少的渗滤液产生 量及处理费用如表 2-15 所示。 表 2-15 食物垃圾处理器不同普及率下减少的渗滤液产生量及处理费用 普及率 指标 1% 5% 10% 100% 渗滤液减少量(t/d) 45.5 227.5 455 4550 费用(万元/d) 0.05 0.27 0.55 5.46 由表 2-15 可见,食物垃圾处理器的普及减少了垃圾填埋场渗滤 液产生量及处理费用,当食物垃圾处理器普及率为 1%、5%、10%、 82
83. 100%时,每天减少的渗滤液处理费用分别为 0.05、0.27、0.55、5.46 万元。 3.2.2 减少的其他运行费用 城市生活垃圾卫生填埋处理成本指城市生活垃圾处理场在生活 垃圾填埋处理过程中发生的费用。不同规模的城市生活垃圾处理场, 其生活垃圾填埋处理成本(不含收运成本)构成有着一定的区别,但 其主要成本包括直接材料费、能耗费、渗滤液处理费、检修维护费、 大修费、财务费用、工资福利、其他费用、折旧费。其中渗滤液处理 费用已在上节中分析。根据查阅相关资料和调研结果,处理容量为 200~1000t/d 生活垃圾填埋处理场运行平均成本费用参考指标如表 2-16 所示。 故食物垃圾处理器普及率为 1%时,每天减少的垃圾量为 130t, 用于填埋场建设和运行的费用减少:130×27.71=3602.3 元/d。同理依 次计算当食物垃圾处理器普及率为 5%、10%、100%时的减少的费用, 食物垃圾处理器不同普及率下每天减少的填埋场运行费用如表 2-16 所示。 成本 项目 直 接 材 表 2-16 生活垃圾填埋处理场运行成本费用参考指标 耗用 项目 覆盖用土 护坡用纺织袋 护坡用土 价格 (以元计) 4 元/立方米 0.5 元/个 4 元/立方米 耗用量 0.15 立方米/吨 1.5 个/吨 0.021 立方米/吨 83 成本费用 (元/吨) 0.60 0.75 0.09
84. 料 费 能耗费 检修维护费 大修费 工资福利 其他费用 单位经济 成本 沼气导排井 填埋区临时 道路用煤(钢) 渣、建筑渣土 防飞散网 消杀除臭剂 化验试剂 水费 电费 燃料费 辅助油费 500 元/米 煤(钢)渣: 16 元/立方米 建设渣土: 15 元/立方米 0.74 元/度 5.4 元/公升 0.002 米/吨 0.05 立方米/吨 0.05 立方米/吨 1.3 度/吨 1.35 公升/吨 1.00 0.75 0.60 1.50 0.20 0.03 0.97 7.29 0.03 2.40 1.32 9.18 1.00 27.71 表 2-17 食物垃圾处理器不同普及率下减少的填埋场运行费用 普及率 指标 1% 5% 垃圾减少量(t/d) 130 650 减少运行费用(万元/d) 0.36 1.80 10% 1300 3.60 100% 13000 36.02 由表 2-17 可知,若采用填埋方式处理生活垃圾,食物垃圾处理 器的普及可大大减少新建垃圾填埋场,间接减少总的垃圾处理费用, 当其普及率为 1%、5%、10%、100%时,每天所节省的填埋场运行费 84
85. 用分别为 0.36、1.80、3.60、36.02 万元。 3.2.3 经济收益分析 (1)直接经济收益分析 食物垃圾处理器的普及减少了填埋垃圾渗滤液产生量、运行费用 等,提高了垃圾填埋厂的收益。收益部分分为减少的垃圾收运费、减 少的填埋场运行费用、减少的渗滤液处理费用。在食物垃圾处理器不 同普及率下,垃圾填埋收益额如表 2-18 所示。 普及率 指标 收运费减少值 (万元/d) 渗滤液处理费减少 值(万元/d) 减少运行费用(万 元/d) 收益额(万元/d) 表 2-18 食物垃圾处理器不同普及率下的收益额 1% 5% 10% 0.98 4.88 9.75 0.05 0.27 0.55 0.36 1.80 3.60 1.39 6.95 13.90 100% 97.50 5.46 36.02 138.98 由表 2-18 可知,若采用填埋方式处理生活垃圾,食物垃圾处理 器的普及可大大节省垃圾填埋处理费用,当其普及率为 1%、5%、10%、 100%时,每天所节省的垃圾填埋处理费用分别为 1.39、6.95、13.90、 138.98 万元。 (2)间接经济收益分析 85
86. 食物垃圾处理器的普及减少了生活垃圾的产生量,从而减少了填 埋场所需接纳的垃圾量,不仅对于已建有的垃圾填埋场具有减压的作 用,还可以减少规划的新建填埋场。 目前,上海市约有超过 20%的生活垃圾未经妥善处理(按生活垃 圾产生量 20000t/d 计,约 4000t/d 未经妥善处理),已知填埋场库容造 价约为 12~25 元/m3,生活垃圾压实密度为 0.8~1.2t/ m3,若库容造价 按 20 元/ m3 计,压实密度按 1t/ m3 计,则,若采用填埋方式处理尚未 妥善处理的生活垃圾,需新增库容造价 4000×20=80000 元/d。若采用 食物垃圾处理器处理食物垃圾,将直接减少产生的生活垃圾量,从而 间接减少了新增填埋场库容费用。当食物垃圾处理器普及率为 1%、 5%、10%、100%时,可减少的新增填埋场库容费用如下表所示: 表 2-19 食物垃圾处理器不同普及率下减少的新增填埋场库容费用 普及率 指标 1% 5% 10% 100% 垃圾减少量(t/d) 130 650 1300 13000 减少填埋库容费用 0.26 1.3 2.6 8.0 (万元/d) 由上表可见,食物垃圾处理器的普及减少了新增垃圾填埋场库容 费用,当食物垃圾处理器普及率为 1%、5%、10%、100%时,每天减 少的新增垃圾填埋场库容费用分别为 0.26、1.3、2.6、8.0 万元。 小结 实验以 30 个典型家庭每天产生的生活垃圾为研究对象,研究食 86
87. 物垃圾处理器的普及对垃圾理化性质产生的影响,结果如下: (1)上海生活垃圾含水率较高,低位热值较低,不符合垃圾焚 烧及填埋的要求,而食物垃圾混入生活垃圾是导致上海生活垃圾高含 水率、低热值的重要原因。使用食物垃圾处理器后,食物垃圾经粉碎 后排入污水处理系统,使生活垃圾含水率降低,热值升高。食物垃圾 处理器普及率为 1%、5%、10%、100%时,含水率由 73.4%分别降 至 73.3%、73.0%、72.5%、26.4%。低位热值由 3743 kJ/kg 分别升 至 3766、3860、3987、15810kJ/kg。 80 73.4 73.3 73 72.5 70 60 含水率(%) 50 40 30 26.4 20 10 0 0 1% 5% 10% 100% 普及率 低位热值(KJ/Kg) 18000 16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 3743 0 15810 3766 3860 3987 1% 5% 10% 100% 普及率 (2)食物垃圾处理器的普及提高了垃圾焚烧性能,减少了垃圾 87
88. 焚烧时外加辅助燃料用量,提高了焚烧厂发电量,减少了焚烧厂贮仓 内的渗滤液产生量,提高了垃圾焚烧厂的收益。假设上海市产生的生 活垃圾全部进行焚烧处理,根据目前约有 20%的生活垃圾未妥善处 理的现状,在食品垃圾处理器普及率为 1%、5%、10%、100%时, 每天直接减少的垃圾焚烧厂处理费用分别为 9.11、45.13、89.86、277.50 万元,并可一次性节省新建焚烧厂投资 0.52、2.6、5.2、16 亿元人民 币,折算为每天间接降低的焚烧厂基建费用分别为 0.71、3.56、7.12、 21.92 万元。 300 直接减少的焚烧厂处理费用(万元/d) 277.5 250 间接减少的焚烧厂基建费用(万元/d) 200 减少的费用(万元/d) 150 100 50 9.110.71 0 1% 45.13 3.56 89.86 7.12 5% 10% 普及率 21.92 100% (3)食物垃圾处理器的普及减少了垃圾填埋场内的填埋用地量, 减少了填埋垃圾渗滤液产生量,降低了垃圾填埋的费用。假设生活生 活垃圾全部用于填埋处理,当其普及率为 1%、5%、10%、100%时, 每天直接降低的垃圾填埋场填埋处理费用分别为 1.39、6.95、13.90、 138.98 万元,间接减少的新增库容投资可折算成每天节省新增库容费 用分别为 0.26、1.30、2.60、8.00 万元。 88
89. 160 140 120 100 80 60 40 20 0 4 结论 费用(万元/d) 直接减少的填埋场处理费用(万元/d) 减少的新增垃圾填埋场库容费用(万元/d) 1.39 0.26 1% 6.95 1.3 13.9 2.6 5% 10% 普及率 138.98 8 100% 本实验对上海市居民生活垃圾及厨房垃圾的产生量、主要成分、 理化性质、低位热值、灰分、水分、有机质含量进行实地调研及检测 分析,评估食物垃圾处理器普及率为 1%、5%、10%、100%时,对 上海城市生活垃圾的产生量、垃圾理化性质产生的影响,对垃圾焚烧 性能、填埋处置的影响以及对生活垃圾分类回收系统的影响。得出以 下结论: (1)上海市生活垃圾源头分类质量不高,对分类收集体系缺乏监 督机制和经济激励手段,分类收集效率较低。而食物垃圾处理器的推 广能够实现垃圾分流,方便垃圾的分类投放,提高垃圾分类处理工作 的效率,从而提高垃圾管理水平,推动垃圾分类处理回收利用的技术 发展,逐步解决我国生活垃圾难处理的问题。 (2)食物垃圾处理器的普及有利于上海生活垃圾减量化的推进, 减少了垃圾收运成本,节省了劳动力,当普及率为 1%、5%、10%、 100%时,生活垃圾减少量分别为 130、650、1300、13000t/d。 89
90. 14000 13000 12000 生活垃圾减少量(t/d) 10000 8000 6000 4000 2000 130 0 1% 1300 650 5% 10% 普及率 100% (3)上海生活垃圾含水率较高,低位热值较低,不符合垃圾焚 烧及填埋的要求,而食物垃圾混入生活垃圾是导致上海生活垃圾高含 水率、低热值的重要原因。使用食物垃圾处理器后,食物垃圾经粉碎 后排入污水处理系统,使生活垃圾含水率降低,热值升高。 食物垃圾混入生活垃圾 含水率高 低位热值低 使用食物垃圾处理器 含水率降低,热值升高 (4)食物垃圾处理器的普及提高了垃圾焚烧性能,减少了垃圾 焚烧时外加辅助燃料用量,提高了焚烧厂发电量,减少了焚烧厂贮仓 内的渗滤液产生量,提高了垃圾焚烧厂的收益。假设上海市产生的生 活垃圾全部进行焚烧处理,根据目前约有 20%的生活垃圾未妥善处 理的现状,在食品垃圾处理器普及率为 1%、5%、10%、100%时, 90
91. 每天直接减少的垃圾焚烧厂处理费用分别为 9.11、45.13、89.86、277.50 万元,并可一次性节省新建焚烧厂投资 0.52、2.6、5.2、16 亿元人民 币,折算为每天间接降低的焚烧厂基建费用分别为 0.71、3.56、7.12、 21.92 万元。 300 250 200 150 100 50 0 减少的费用(万元/d) 直接减少的焚烧厂处理费用(万元/d) 间接减少的焚烧厂基建费用(万元/d) 9.110.71 1% 45.13 3.56 89.86 7.12 5% 10% 普及率 277.5 21.92 100% (5)食物垃圾处理器的普及减少了垃圾填埋场内的填埋用地量, 减少了填埋垃圾渗滤液产生量,降低了垃圾填埋场的运行费用。假设 生活生活垃圾全部用于填埋处理,当其普及率为 1%、5%、10%、 100%时,每天直接降低的垃圾填埋场填埋处理费用分别为 1.39、 6.95、13.90、138.98 万元,间接减少的新增库容投资可折算成每天节 省新增库容费用分别为 0.26、1.30、2.60、8.00 万元。 91
92. 费用(万元/d) 160 140 直接减少的填埋场处理费用(万元/d) 138.98 120 减少的新增垃圾填埋场库容费用(万元/d) 100 80 60 40 20 1.39 0.26 0 1% 6.95 1.3 13.9 2.6 5% 10% 普及率 8 100% 92
93. 三、 食物垃圾处理器对上海市污水处理系统的 影响评估 食品垃圾处理器是一种装在厨房水盆下水口处的一种装置,可以 将食物垃圾粉碎成极小的颗粒后直接冲入下水系统,使餐后清理更方 便,也大大的改善了厨房的环境,减少厨房尤其是存放垃圾桶的橱柜 内的臭味;减少了孳生蟑螂、细菌的可能同时也使清理排放家庭垃圾 成为一项轻松干净的工作。 使用食品垃圾处理器后,食物垃圾经粉碎后排入污水处理系统, 故居民的用水量、污水处理厂进水量、污染物浓度等会发生相应的变 化,继而会影响污水处理厂污泥量及产沼性能。本报告旨在从食物垃 圾处理器对上海生活污水水量、水质、城市污泥量及产沼潜力的影响 等方面,评估食物垃圾处理器的普及对上海污水处理系统的影响。 实验选取 30 户不同家庭背景和居住环境的上海普通居民每日产 生的生活垃圾为研究对象,通过实验室模拟实验,研究使用食品垃圾 处理器后污水水量、水质(COD,BOD5,SS,TN,TP,NH3-N)的 变化,评估食品垃圾处理器普及率为 1%,5%,10%、100%时对于上 海市污水处理系统的影响。 1 食物垃圾处理器对上海生活污水量的影响 目前,上海已建成 52 座污水处理厂,处理能力最高达 686 万吨/ 天,污水实际处理量约 520 万立方米/天,即有 166 万吨/天的富余容 量,污水处理能力居全国首位。上海现有的污水处理厂,大多是 2 级 93
94. 污水处理厂,处理工艺主要采用活性污泥法(东区污水处理厂、曹杨 污水处理厂等) 、生物滤池法(彭浦污水处理厂) 和 A/O 生物脱氮处 理法(吴淞污水处理厂、长桥污水处理厂) 。在设计和扩建污水处理厂 时,采用了一些新的工艺,如 A/B 法工艺和序批式活性污泥法(SBR) 等。现上海仍有较多污水处理厂未满负荷运行,全市污水处理设施尚 有富余容量 25%。 1.1 人均用水用电增量 通过对 30 户普通居民每日产生的生活垃圾的分析研究,得出生 活垃圾人均日产量为 1.51kg,其中食物垃圾的人均日产量为 1.23kg, 占生活垃圾的 81.5%。由于使用食品垃圾处理器粉碎垃圾时需一定的 水量,故排入下水管道的污水量有不同程度的增加。通过实验室模拟 居民使用食品垃圾处理器粉碎餐厨垃圾时的情况,研究使用食品垃圾 处理器后对污水量的影响。人均污水排放增量如表 3-1 所示。 表 3-1 人均污水排放增量(L/d) 项目 最大值 最小值 平均值 排放量(L/d) 14.90 7.10 9.31 上海市民平均每人每天用水量约为 200L,如表 3-1 所示,食品 垃圾处理器的用水量平均为 9.31L/(人·天),使用食物垃圾处理器后居 民人均用水量仅增加 4.45%,幅度很小,几乎不会对居民用水量造成 影响。由于上海居民用水费收费标准为 1.33 元/立方米,排水费收费 标准为 1.08 元/立方米,合计 2.41 元/立方米,故食物垃圾处理器的使 用造成的居民水费增加值为 0.02 元/(人·天)。 94
95. 根据前期调研及实验研究显示,食物垃圾处理器粉碎食物垃圾平 均每天每户用时约 12.9 分钟,食物垃圾处理器的功率为 0.75 马力, 即 0.55KW,根据计算可得使用食物垃圾处理器的耗电量为 0.119 度 /(人·天),折合电费(按照上海电费 0.617 元/度计算)0.07 元/(人·天)。 1.2 上海污水排放增量 按上海常住人口为 1700 万计,当食物垃圾处理器普及率达到 1%、5%、10%、100%时,上海污水排放增量如表 3-2 所示: 表 3-2 上海污水排放增量(万 t/d) 普及率 项目 1% 5% 10% 100% 排放量(万 t/d) 0.16 0.79 1.58 15.83 目前上海污水实际处理量约 520 万吨/天,则当食物垃圾处理器 普及率达到 1%、5%、10%、100%时,上海污水排放总量如表 3-3 所 示,食物垃圾处理器不同普及率下水量增量与污水厂富余容量对比如 图 3-1 所示。 普及率 0% 表 3-3 上海污水排放总量(万 t/d) 1% 5% 10% 100% 负荷 负荷 增加% 负荷 增加% 负荷 增加% 负荷 增加% 污水量 520.0 520.2 0.03 520.8 0.15 521.6 0.30 535.8 2.95 由表 3-2 可知,当食品垃圾处理器普及率为 5%时,上海污水排 放增量为 0.79 万吨/天,排放总量与原污水排放量相比增加 0.15%, 排污系统增加的水力负荷几乎可以忽略不计。 95
96. 水量(万t/d) 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 1% 5% 10% 100% 富余容量 图 3-1 食物垃圾处理器不同普及率下水量增量与污水厂富余容量对比 由图 3-1 可以看出,即便是在食物垃圾处理器普及率达到 100% 的理想状态下,上海污水排放量增加 15.83 万吨/天,也远低于上海污 水处理厂 166 万吨/天的富余容量,仍然不会对污水处理系统造成影 响。 小结 鉴于使用食品垃圾处理器多产生用水量的复杂性及不确定性,在 相关的实验分析中,针对用户的不同操作习惯,对 30 户家庭的食物 垃圾进行食物垃圾处理器粉碎后用水量进行记录,得出如下结论: (1)食品垃圾处理器的用水量为 9.31L/人·天,使用食物垃圾处理 器后居民人均用水量仅增加 4.45%,居民水费增加 0.02 元/(人·天), 几乎可以忽略不计。故食品垃圾处理器的推广不会对居民用水量造成 很大的影响;食品垃圾处理器的耗电量为 0.119 度/(人·天),折合电费 (按照上海电费 0.617 元/度计算)0.073 元/(人·天)。 (2)食品垃圾处理器的普及率对整个上海市污水排放总量的影响 96
97. 极小,即使在普及率为 100%的情况下,每天仅增加 15.83 万吨污水, 相对于原污水排放量仅增加 2.95%,且远低于上海市污水处理厂 166 万吨/天的富余容量。故可以认定,食品垃圾处理器的普及并不会给 上海市污水处理带来额外的负担及影响。 2 使用食物垃圾处理器对下水管道的影响分析 使用食物垃圾处理器后,SS 会大幅度增加,从而可能会堵塞排 水管道。本报告从以下两个方面研究食物垃圾处理器对城市排水系统 可能产生的堵塞隐患: (1) 对小区排水系统的堵塞隐患 (2) 对单个家庭排水系统的堵塞隐患 2.1 对小区排水系统的的影响分析 《室外排水规范》(GB50014-2006)规定:排水系统中污水管道 最小管径 200mm。但经验数据显示,管径 150 mm 管道的水力性能要 优于管径 200 mm 的管道。小区排水管内的设计流量通常大于管径 150 mm,最大设计充满度 0.55,最小设计坡度 0.006 时的极限通过流量(约 6.42L/s)。 表 3-4 污水管道最小管径时各参数的规定限制 项目 最小管径 最小设计坡度 管内流速/(m/s) 管内水深/mm 充满度 最大充满度时管内流速/(m/s) 150 0.006 0.47 43 0.29 0.64 200 0.004 0.64 43 0.215 0.64 管道具有一定的充满度。管径不能无原则地放大,否则会使管道 97
98. 充满度减小,流速降低,污物杂质易于沉积管底,成为堵塞原因之一。 担负 40-50 户以内的小区排水系统管段通常采用的是 D150 管径。 使用食物垃圾处理器前后 SS 发生了大幅度变化,如表 3-5、表 3-6 所示: 编号 1 2 3 表 3-5 使用食物垃圾处理器前 SS 浓度值(mg/L) SS 编号 SS 250 4 150 170 5 250 150 6 200 表 3-6 使用食物垃圾处理器后 SS 浓度值(mg/L) 项目 SS VSS 可沉降 SS 浓度 2516.3 1518.8 997 表 3-7 食物垃圾处理器不同普及率下上海市污染物浓度增量(mg/L) 项目 普及率 SS VSS 可沉降 SS 1% 0.77 0.46 0.30 5% 3.82 2.31 1.52 10% 7.64 4.61 3.03 100% 74.35 44.88 29.46 由表 3-7、表 3-8 可知, 食物垃圾处理器 普及率在 1% -10%之 间时,SS 增量较小,对上海市排水系统造成的影响几乎可以忽略不 计。食物垃圾处理器普及率为 100%时,VSS/SS=59.2%,VSS 所占比 98
99. 例虽比污水处理厂设定值(75%左右)略低,但多数城市的排水管网 采用的是合流制或改造过的合流制,因此大部分污水处理厂进水都是 经过大量水稀释的,可沉降 SS 的浓度经水稀释后也会降低。故即使 食物垃圾处理器普及率达到 100%,SS 大幅度增加,但经过合流制或 改造过的合流制的排水系统后已经被大量水稀释,所以理论上对小区 整体排水系统不存在堵塞隐患。 表 3-8 食物垃圾处理器不同普及率下上海市污染物排放增量(t/d) 项目 普及率 SS VSS 可沉降 SS 1% 3.98 2.40 1.58 5% 19.92 12.02 7.89 10% 39.84 24.05 15.79 100% 398.40 240.47 157.86 2.2 对单个家庭排水系统的影响分析 2.2.1 对家庭厨房排水管道的影响分析 厨房下水道材质多为 PVC 塑料管,一般家庭排水管道直径通常 ≥50mm.在使用食物垃圾处理器前,厨房下水道倘若出现堵塞问题, 堵塞物可能是:油脂、头发、较大块儿的鱼肉骨头、鱼鳞、菜渣混合 物等。堵塞原因可能是: 99
100. (1)由于管道及其配件的内壁存在毛刺而造成的堵塞,如在投入使 用后,管内毛刺会勾挂住一些不易融于水的如头发、餐巾纸之类杂物 而堆积于管道内堵塞(此种情况出现在刚刚投入使用的排水管道); (2)管道水平坡度不足或平坡现象也易造成堵塞或排水不畅。此项 属于施工设计原因; (3)此外,随着人们生活水平的提高,现在厨房废水(厨房洗涤废 水、清洗抽油烟机废水等)的含油率越来越高,对于城镇居民,由于 一日三餐在家做饭的时间较少,使排水管道流量和水头不足,排水管 道内的油垢不能及时冲刷,也有造成排水管道堵塞的隐患。 表 3-9 UPVC 排水横支管水力计算表 公称 外径 (mm) 壁厚 (mm) 计算 内径 (mm) 最大充满 度 h/D 水力半径 R(m) 标准坡度 i1 水力坡度 通用坡度 i2 最小坡度 i3 50 2.0 46.0 0.5 0.0115 0.026 0.020 0.012 75 2.3 70.4 0.5 0.0176 0.026 0.014 0.007 90 3.2 83.8 0.5 0.0210 0.026 0.012 0.005 110 3.2 103.6 0.5 0.0259 0.026 0.010 0.004 过水断面 管道流速 设计排水流量 粗糙系数 面积 (n) V1(m/s) V2(m/s) V3(m/s) Q1(L/s) Q2(L/s) Q3(L/s) W(m2) 0.009 0.0008 0.91 0.80 0.62 0.76 0.66 0.52 0.009 0.0019 1.21 0.89 0.63 2.36 1.73 1.22 0.009 0.0028 1.36 0.93 0.60 3.75 2.55 1.65 0.009 0.0042 1.57 0.97 0.62 6.61 4.10 2.59 100
101. 由目前现有排水系统状况以及调研情况可知,堵塞问题多是由于 大块或大件餐厨垃圾残留物所致。以下是厨房排水管道及洗涤池的各 项水力参数: 表 3-10 排水横支管承接卫生器具排水流量与 UPVC 排水横支管设计排水流量对比表 排水横支管承接卫生 UPVC 排水横支管设计排水流量(L/s) 器具 卫生器具 排水流量 公称外径 50(mm) 公称外径 75(mm) (L/s) 厨房单格 洗涤盆 0.67 标准坡度 通用坡度 最小坡度 标准坡度 通用坡度 最小坡度 (池) 厨房双格 洗涤盆 (池) 1.00 Q1=0.76 Q2=0.66 Q3=0.52 Q1=2.36 Q2=1.73 Q3=1.22 注:当采用建筑排水硬聚氯乙烯(UPVC)管道作为排水横支管时,除了采用单格洗涤盆(池) 在标准坡度下可以采用公称外径 50mm 管道外;其他情况均应采用公称外径 75mm 管道。 由以上各参数及实验数据可知,使用食物垃圾处理器一个月后, 盛放垃圾混合液的集水桶壁上所附油脂的平均厚度大约在 1 ~2mm 左 右,最厚的集水桶内壁上油脂厚度为 3mm。使用食物垃圾处理器后, SS 虽大幅度提高,但最大颗粒直径≤5mm, 而目前一般家庭排水管道 直径通常为 75 ~110mm,最小直径≥50mm,即使将油脂厚度和悬浮物 颗粒最大直径都考虑在内,亦不会对下水道造成堵塞。 食物经食物垃圾处理器处理,被粉碎后呈液体状以较大的流速排 出处理器,具有较大的动能,对附在排水管壁上的油脂油垢会产生较 101
102. 大的冲击力,从而在一定程度上克服了使用食物垃圾处理器前油垢不 能及时从管壁上冲刷掉的缺陷。换句话说,使用食物垃圾处理器不仅 不会对排水系统造成堵塞,反而会使管道堵塞的可能性较使用前更 小。 2.2.2 对单个家庭排水弯管的影响分析 易沉积部位 图 3-2 排水弯管附图 下水道弯管,水工又称为―S 弯‖ ,根据连通器原理, S 形弯管内 能够保持积水,从而阻隔了下水道里臭气外逸。通常在排水后弯管里 总会留有一段水柱,其作用有二: (1)弯管中的水柱可防止地下水道中的臭气窜入室内,也可有效地 防止害虫沿管道爬进室内; (2)弯管可使进入管中的杂物沉积于 U 型管的底部,防止杂物进 入地下水道,这段弯管常常做成活动连接式或在弯管底部装有可以卸 下的塞子,很容易打开来清除管中的杂物。S 形有蓄水作用,能够隔 102
103. 绝下水道与洗手池、洗碗池等的空气,也即隔绝了与室内空气交流, 从而防止了细菌扩散。 表 3-11 卫生器具排水的流量、当量和排水管的管径 序号 卫生器具名称 排水流量/(L/s) 当量 排水管径/mm 1 厨房单格洗涤(池) 0.67 2.00 50 2 厨房双格洗涤(池) 1.00 3.00 50 弯管处下方有一塞子,塞子盖厚约 1.5cm,塞子几乎与地面平行, 食物残渣易于在此处沉积,是出现管道堵塞的咽喉部位。 污水管道在设计充满度下最小设计流速为 0.6m/s,厨房排水流量 一定时(0.67 或 1.00L/s),食物经食物垃圾处理器粉碎后,会以较大 流速流向排水系统,产生较大的动能,从而对弯管处造成很大的冲击 力,使食物残渣颗粒不易在弯管处沉淀。对于一日三餐在家做饭次数 较少的用户,排水管道内排水流量不足,油垢不能及时冲刷。使用食 物垃圾处理器后,弯管下方的塞子盖中留存的沉积物和油脂,会在较 大冲击力下上翻,从而顺着水流经由排水系统进入污水处理厂。综上, 下水道弯管处堵塞的嫌疑可排除。 2.3 对排水系统避免堵塞风险的实验评估 上文从理论上得出了使用食物垃圾处理器不会对城市排水系统 造成堵塞的结论。为了验证该结论的可靠性,此处设计了一组模拟家 庭排水系统运行状况的实验。在食物垃圾处理器演示柜下方垃圾混合 液流出管底部安装一截如图 2-2 所示的排水管道。管道采用透明度较 好的材质,以便更好的观察记录实验现象。 103
104. 排水管道的尺寸按表 3-9、表 3-10、表 3-11 中管道的最低限值设 定。管径采用公称直径 50mm,在最大充满度 0.5 时,最小坡度定为 0.012。在以下实验中,水龙头流速控制在 0.62m/s,整体流量保持在 0.52L/s 左右。 模拟 5 户家庭使用食物垃圾处理器处理前后的排水系统运行状 况。5 户家庭是从使用食物垃圾处理器装置的家庭中随机抽选的。 实验模拟使用食物垃圾处理器前排水系统的运行状况。具体操作 步骤如下: (1)先将 5 户家庭弯管下方的塞子盖取出,清洗干净,称取并 记录质量 M1。 (2)将清洗后的塞子重新安装于弯管下方,然后记录安装时间, 一个月后卸下塞子,称量并记录其质量 M2,观察塞子盖及管道中油 垢及油脂的粘附情况。 (3)由(M2 –M1)即可推算出管道堵塞情况。 实验模拟使用食物垃圾处理器后排水系统的运行状况(模拟期间 食物垃圾处理器正常运行)。具体操作步骤如下: (1)先将 5 户正在使用食物垃圾处理器家庭的弯管下方的塞子 盖取出,清洗干净,称取并记录质量 M1。 (2)将清洗后的塞子重新安装于弯管下方,然后记录安装时间, 一月后卸下塞子,称量并记录其质量,观察塞子盖及管道中油垢及油 脂的粘附情况。 (3)由( M2 – M1)即可推算出管道堵塞情况。 104
105. 用户编号 M1 /g 1 2 3 4 5 平均值 150.80 149.70 151.00 149.20 150.30 150.20 表 3-12 弯管下方塞子盖及其内积存物质量 M2 沉积物净 用户编号 M1 M2 /g 重/g /g /g 152.20 1.40 1 150.50 151.40 151.60 1.90 2 149.30 150.70 155.80 4.80 3 150.70 154.80 152.90 3.70 4 149.10 152.30 153.80 3.50 5 150.20 153.00 153.30 3.10 平均值 149.96 152.40 沉积物净 重/g 0.90 1.40 4.10 3.20 2.80 2.50 实验称量塞子盖的质量如表 3-12 所示,前后数据对比可知: 使用食物垃圾处理器前,平均每月每户塞子盖中沉积物的质量为 3.10g; 使用食物垃圾处理器后,平均每月每户塞子盖中沉积物的质量为 2.50g。 由以上数据可以得出,使用食物垃圾处理器后塞子盖中沉积物的 质量较使用前少。在一个月内,数据变化不大(减少 0.58g),可忽略 不计,所以不存在预想的堵塞问题。而对用户调查发现,未使用食物 垃圾处理器时,排水管道从未堵塞,由此,即从实验上验证了使用食 物垃圾处理器不会对排水系统造成堵塞。 此外,实验中还发现,使用食物垃圾处理器后,弯管下方的塞子 盖中留存的沉积物在较大冲击力下上翻,继而顺着水流流出模拟段排 水管道。而使用食物垃圾处理器前几乎没有出现过类似现象。 从弯管内沉积物的物理性状对使用食物垃圾处理器前与使用后 作比较:使用食物垃圾处理器前弯管下方的塞子盖沉积物腐烂度较使 105
106. 用食物垃圾处理器后大,臭味也较大。此现象也从侧面证明了使用食 物垃圾处理器后,弯管下方的塞子盖中留存的沉积物会在较大冲击力 下上翻,继而顺着水流流出模拟段排水管道,因此一个月后取下塞子 盖,里面的沉积物为临近实验结束前几天内的食物粉碎残渣。 另外,使用食物垃圾处理器前,管道内壁上粘附的油脂油垢厚度 在 1 ~2mm 左右,但粘附度较使用食物垃圾处理器后油脂粘附度大, 油垢油脂更陈旧。使用食物垃圾处理器后,管道内壁上粘附的油脂油 垢厚度较均匀,油垢油脂较新鲜,厚度也在 1~2mm 左右。使用食物 垃圾处理器后管道内壁粘附的油垢油脂会受到较大冲击力下而剥落, 一个月内油垢油脂处在不断的更新中,因此油垢油脂较新鲜。油脂厚 度也在 1~2mm 左右。使用食物垃圾处理器前,排水管道中的油垢油 脂来源仅限于刷洗菜盘时的油脂,因此管道内壁上的油垢油脂厚度不 会太厚。使用食物垃圾处理器后,虽然管道内壁上的油垢油脂会受到 较大的冲击力,但排入下水管道中食物垃圾大幅度增多,油垢油脂量 也相应大幅度增加,因此油垢油脂仍会在管道内壁上保持一定的厚 度。综上,油垢油脂厚度在使用食物垃圾处理器前后并未发生明显变 化。可推想,在较长时间内,如一年或两年甚至更长时间,未使用食 物垃圾处理器时,弯管下方塞子盖中的沉积物及管道内壁上的油垢油 脂会不断积累,逐渐增厚增多;而使用食物垃圾处理器后,沉积物及 油垢油脂都在不断的更新中,质量和厚度即使会有所增加,但大体上 也会保持在实验中的数据左右波动,因此,使用食物垃圾处理器有可 能克服使用食物垃圾处理器前油脂油垢造成的管道堵塞问题。 106
107. 由实验数据推算可知,使用食物垃圾处理器前,平均每户弯管塞 子盖内沉积物的质量增量为 3.10g/天,37.20g/年,四年之后,质量增 量为 148.80g,几乎充满了整个塞子盖。十年增量则为 3720g,远大于 塞子盖净重 150.20g,此时有超出塞子盖负荷的危险,有可能导致塞 子盖涨裂,造成污水外溢,污染室内环境卫生。 小结 依据理论分析,结合相关的实验验证,针对用户的不同操作习惯, 记录一个月内 5 户家庭的食物垃圾经食物垃圾处理器粉碎前后弯管 塞子盖及其内部沉积物的重量,并观察实验过程中及实验结束时弯管 塞子盖中沉积物和管道内壁上的油垢油脂的变化情况,得出如下结 论: (1)使用食物垃圾处理器后,SS 虽大幅度增加,但通常最大颗粒 直径≤5mm,油脂平均厚度大约在 1~2mm 左右,而目前一般家庭排 水管道直径通常为 75~110mm,最小直径≥50mm,即使将油脂厚度和 悬浮物颗粒最大直径均考虑在内,亦不会对下水道造成堵塞。此外, 即使在食物垃圾处理器普及率达到 100%时,食物垃圾处理器出水进 入合流制或改造后的合流制后会被大量水所稀释,SS 浓度大幅度降 低,亦不会对小区整体排水系统造成堵塞。 (2)食物垃圾处理器的使用不会单个家庭室内排水系统造成堵塞 隐患。使用食物垃圾处理器前,短期内单个家庭室内排水系统不存在 堵塞问题,但存在堵塞隐患,如:大块食物垃圾穿过洗涤池中的排水 107
108. 漏网(如漏网故障或用户洗菜时忘记放漏网)进入排水系统从而造成 管道堵塞,食物垃圾处理器的使用则会杜绝此类隐患。 (3) 从长远来看,使用食物垃圾处理器能够解决沉积物和油脂油 垢造成的管道堵塞问题。使用食物垃圾处理器前,弯管内沉积物和管 道内壁上的油垢油脂会随时间推移越积越厚,最终造成管道堵塞。使 用食物垃圾处理器后,也会在弯管内产生沉积物和在管道内壁上的形 成油垢油脂,但污水混合液的高速流动会形成较大的冲击力,使沉积 物和油垢油脂处于不断更新中,从而保持其质量和厚度在固定的数值 附近波动,不会因为时间累积而产生管道堵塞问题。 (4)未使用食物垃圾处理器时,若排水系统运行时间过长,弯管 底部塞子盖内沉积物质量过大,会导致塞子盖涨裂,造成污水外溢, 污染室内环境卫生。而使用食物垃圾处理器后,弯管底部塞子盖内沉 积物质量始终平均每户每月 2.5g 附近波动,不存在上述塞子盖涨裂 导致的卫生隐患。因此使用食物垃圾处理器对单个家庭室内排水系统 的排水通畅及室内卫生会有一定的贡献。 3 食物垃圾处理器对上海生活污水水质的影响 3.1 人均污染物排放增量 表 3-13 污染物浓度增量 项目 NH3-N TP TN 浓度 (mg/L) 65 31.1 92 SS 2516 可沉 溶解性 可沉降 VSS 降 SS COD COD BOD5 1518 997 3570 1660 2618 通过对上述家庭新增用水量水质的实验室分析,得出一户三口之 108
109. 家使用食品垃圾处理器后,一天的 NH3-N、TP、TN、SS、VSS、可 沉降 SS、溶解性 COD,可沉降 COD 及 BOD5 的浓度及排放增量如表 3-13、表 3-14 所示。 项目 NH3-N TP 含量(g/d) 0.6 0.3 表 3-14 人均污染物排放增量 可沉降 TN SS VSS SS 溶解性 COD 可沉降 COD BOD5 0.9 23.4 14.1 9.3 33.2 15.5 24.4 由表 3-14 可知,使用食物垃圾处理器导致的人均 NH3-N、TP、 TN 排放增量较小,而 SS、COD、BOD5 增量较大,这主要与食物垃 圾有机质含量高有关。目前,上海市的排水管网多采用的是合流制或 改造过的合流制,因此大部分污水处理厂进水都是经过大量水稀释 的,使得 COD, BOD5 浓度很低,属于低碳源进水,营养比例失调, 需要外加碳源,采用食品垃圾处理器后处理餐厨垃圾后,污水 COD 浓度有了显著提高,减少了污水厂需补充外加碳源的费用。 3.2 上海市污染物浓度增量 表 3-15 不同普及率下上海市污染物排放增量(t/d) 项目 可沉降 溶解性 可沉降 普及率 NH3-N TP TN SS VSS SS COD BOD5 COD 1% 0.10 0.05 0.15 3.98 2.40 1.58 5.65 2.63 4.15 5% 0.52 0.25 0.73 19.92 12.02 7.89 28.26 13.14 20.73 10% 1.03 0.49 1.46 39.84 24.05 15.79 56.52 26.28 41.45 109
110. 100% 10.34 4.92 14.63 398.40 240.47 157.86 565.24 262.78 414.54 2010 年上海常住人口为 1700 万,污水实际处理量约 520 万吨/ 天。当食品垃圾处理器普及率达到 1%、5%、10%、100%时,上海污 水中污染物增量及浓度增量如表 3-15、表 3-16 所示。 目前上海市的 COD 日排放量为 722t/d,食物垃圾处理器普及率 为 10%时 COD 增量为 56.52+26.28=82.8 t/d,为目前上海市的 COD 日排放量的 12%,增值较大。而上海市 NH3-N 日排放量为 62 t/d,食 物垃圾处理器普及率 10%时 NH3-N 增量为 1.03t/d,为目前上海市的 NH3-N 日排放量的 2%,几乎可以忽略不计。可见,食物垃圾处理器 的普及对上海市污染物总量的影响主要在有机物及悬浮固体方面,对 NH3-N、TP 等影响很小。 表 3-16 中的数据表明,食物垃圾处理器的普及使上海污水处理 厂的进水污染物浓度有不同程度的增加,NH3-N、TP、TN 浓度增量 较小,SS、COD、及 BOD5 相对增量较大,这与食物垃圾中有机物含 量高有关。 项目 表 3-16 不同普及率下上海市污染物浓度增量(mg/L) 可沉降 溶解性 可沉降 NH3-N TP TN SS VSS SS COD COD BOD5 1% 0.02 0.01 0.03 0.77 0.46 0.30 1.09 0.51 0.80 5% 0.10 0.05 0.14 3.82 2.31 1.52 5.43 2.52 3.98 10% 0.20 0.09 0.28 7.64 4.61 3.03 10.84 5.04 7.95 110
111. 100% 1.93 0.92 2.73 74.35 44.88 29.46 105.49 49.04 77.36 3.3 污染物排放增量与污水厂污染物富余处理量对比分析 未使用食物垃圾处理器时的水质以上海白龙港污水处理厂为例。 白龙港污水处理厂是上海市最大的污水处理厂,其规模为 172 万 m3/d,服务面积 271.7 km2,进水水质如表 3-17 所示: 表 3-17 上海白龙港污水处理厂进水水质(mg/L) 项目 COD BOD5 SS NH3-N TP TN 实际进水水质 290 124 80 25 4.3 34 设计进水水质 320 130 170 30 5 42 由于上海白龙港污水处理厂实际进水浓度小于设计进水浓度,故 其实际污染物处理量小于设计处理量,由表 3-15 可知,食品垃圾处 理器的普及会增加污染物排放总量,当此排放总量≦污水处理厂的富 余处理量时, 食物垃圾处理器的普及不会对上海污水处理厂造成冲 击。经计算可得,白龙港污水处理厂污染物富余处理量如表 3-18 所 示。 表 3-18 上海白龙港污水处理厂污染物富余处理量(t/d) 项目 COD BOD5 SS NH3-N TP TN 总量 51.6 10.3 154.8 8.6 1.2 13.8 当食物垃圾处理器的使用造成的污染物排放增量等于污水厂污 染物富余处理量时,食物垃圾处理器普及率如表 3-19 所示。 111
112. 项目 普及率 表 3-19 食物垃圾处理器普及率(%) COD BOD5 SS NH3-N 6.23 2.49 38.86 83.20 TP 24.47 TN 94.06 由表 3-19 可见,当食物垃圾处理器普及率>2.49%时,BOD5 排 放量即超出设计值,但 BOD5 浓度的升高有利于改善生活污水的营养 比例,提高其生物处理性能,总体来说利大于弊。 3.4 食物垃圾处理器使用前后污水厂进水水质对比分析 若污水处理厂进水水质如上海白龙港污水处理厂所示,则使用了 食物垃圾处理器之后,污水厂实际进水水质如表 11 所示,食物垃圾 处理器普及率 10%时污水厂进水浓度与污水厂设计进水浓度比较结 果如图 3-3 所示。 浓度(mg/L) 设计浓度 实际浓度 350 300 250 200 150 100 50 0 COD BOD5 SS NH3-N TP TN 图 3-3 食物垃圾处理器普及率 10%时污水厂进水浓度与设计浓度比较 综合表 3-17、表 3-20 可知,假设由食物垃圾处理器的使用引起 的管网中污染物增量全部排入市政污水处理厂,虽然食物垃圾处理器 112
113. 的普及会使上海污水处理厂的进水污染物浓度有不同程度的增加,然 而由于污水处理厂的平均进水污染物浓度低于其设计浓度,所以当食 物垃圾处理器普及率为 10%时,除 BOD5 略高于设计浓度外,其余污 染物进水浓度仍然低于污水厂设计值,由此可得出结论,食物垃圾处 理器的普及率小于 10%时,上海城市污水厂进水水质污染物浓度指标 仍在污水厂设计水质浓度允许范围之内, 食物垃圾处理器在普及率 小于 10%不会对污水处理系统造成冲击。 普及率 0% 表 3-20 使用食物垃圾处理器后污水厂进水水质 1% 5% 10% 100% 浓度 浓度 增加 浓度 增加 浓度 增加 浓度 增加 (mg/L) (mg/L) % (mg/L) % (mg/L) % (mg/L) % COD 290 292 0.55 298 2.67 306 5.19 445 34.76 BOD5 124 125 0.64 128 3.11 132 6.03 201 38.42 SS 80 81 0.95 84 4.56 88 8.72 154 48.17 NH3-N 25 TP 4.3 25 0.08 25 0.40 25 0.79 27 7.17 4.3 0.23 4.4 1.15 4.4 2.05 5 17.62 TN 34 34 0.09 34 0.41 34 0.82 37 7.43 当普及率大于 10%时,污水的 BOD5 浓度将超过污水处理厂设计 浓度,由于此时污水的 COD 和 BOD5 污染物排放曾量已大于其富裕 容量(见表 10),因此,普及率大于 10%时污水有机负荷将对污水处理 系统造成冲击,而 SS、NH3-N、TP 和 TN 仍在设计容量允许范围内。 113
114. 3.5 食物垃圾处理器对污水厂污水生物处理性能的影响 在用活性污泥法处理污水时,为了让微生物更好的工作和繁殖, 需要一个良好的培养环境,包括营养物质,温度,pH 值等,其中营 养物质主要指碳源,氮源和含磷无机盐。通常认为活性污泥法处理污 水时进水 BOD:N:P=100:5:1 为宜。若 N,P 偏高,容易造成富 营养化;如果 N, P 偏低,微生物不能充分利用碳源合成细胞物质, 过量的碳源(能量)将被转化为多糖类以便储存。上海市污水处理厂 BOD5:N=3.65,BOD5:N=28.84,BOD5 浓度过低,需外加碳源。而 食品垃圾中有机物含量高,提高了污水中 BOD5 的浓度。 使用食品垃圾处理器普及率为 0%、1%、5%、10%、100%时, 进水 BOD/ N、BOD/P 如表 3-21 所示: 表 3-21 不同普及率下上海市污水进水 BOD5/ N、BOD5/P 比值 普及率 项目 0% 1% 5% 10% 100% BOD5/N 3.65 3.67 3.75 3.85 5.48 BOD5/P 28.84 28.96 29.42 30.06 38.57 由表 3-21 可知,食物垃圾处理器的普及使污水中 BOD5 浓度升 高,从而提高了污水中 BOD5/ N、BOD5/P 的比值。当食物垃圾处理 器普及率为 100%时,污水中 BOD5/ N 由 3.6 增至 5.48, BOD5/ P 由 28.84 增至 38.57。因此,从达到污水生物处理最佳营养比例的角度考 虑,食物垃圾处理器的大范围推广将有利于改善生活污水的营养比 例,提高其生物处理性能。 114
115. 小结 (1)上海市生活污水主要污染物指标如:NH3-N、TP、TN、SS、 COD、BOD5 等,在食品垃圾处理器大规模推广后均有较明显的上升, 但由于目前污水厂进水水质污染物浓度均大大低于设计浓度,在食物 垃圾处理器普及率小于 10%时,上海城市污水厂进水水质污染物浓 度指标仍在污水厂设计水质浓度允许范围之类,不会对污水处理系统 造成很大冲击;普及率大于 10%时,污水有机负荷将对污水处理系 统造成冲击,而 SS、NH3-N、TP 和 TN 仍在设计容量允许范围内。 (2)目前,上海市的排水管网多采用的是合流制或改造过的合 流制,因此大部分污水处理厂进水都是经过大量水稀释的,使得 COD, BOD5 浓度很低,属于低碳源进水,营养比例失调,采用食品垃圾处 理器后处理餐厨垃圾后,污水 COD 浓度有了显著提高,减少了污水 厂需补充外加碳源的费用。且当普及率为 100%时,BOD5/N 由 3.6 增至 5.48,BOD5/P 由 28.84 增至 38.57,相对原污水来说更接近 BOD5: N:P=100:5:1 的营养比例,将有利于提高污水的生物处理性能。 4 食物垃圾处理器对上海城市污泥量及产沼性能的影响 4.1 污泥量的变化 由 1 可知,当食品垃圾处理器普及率达到 1%、5%、10%、100% 时,上海污水排放量将分别增加 0.158、0.792、1.583、15.833 万吨/ 天,且污水中的 COD 浓度有了很大的提高,而污水厂每天产生的污 泥量与污水厂进水流量及污水中 COD 值息息相关。故食品垃圾处理 115
116. 器的普及必然会影响污水处理厂每天产生的污泥量。 根据经验数值,溶解性 COD 产泥率为 3:1,即 1 吨溶解性 COD 有 1/3 会转化为污泥,而可沉降 COD 产泥率为 3:2,即 1 吨可沉降 COD 有 2/3 会转化为污泥。则当食品垃圾处理器普及率达到 1%、5%、 10%、100%时,上海每天新增污泥量及污泥总量变化如表 3-22、表 3-23 所示。 项目 普及率 1% 5% 10% 100% 表 3-22 上海新增污泥量(含水率 80%)(t/d) 溶解性 COD 可沉降 COD 5.65 28.26 56.52 565.24 2.63 13.14 26.28 262.78 污泥量 (含水率 80%) 18.18 90.90 181.80 1818.01 普及率 0% 负荷 污泥量 4300 表 3-23 上海污泥总量(含水率 80%)(t/d) 1% 5% 10% 100% 负荷 增加% 负荷 增加% 负荷 增加% 负荷 增加% 4318 0.42 4391 2.07 4482 4.06 6118 29.72 由表 3-22 可见,当食物垃圾处理器普及率为 1%、5%、10%、100% 时,上海新增污泥量为 18.18、90.90、181.80、1818.01 吨/天(含水 率 80%),对比目前上海市城市污泥产量为 4300 吨/天(含水率 80%), 食物垃圾处理器的普及增加了污泥量,从而增加了因处理污泥产生的 116
117. 产沼量。 4.2 污泥厌氧消化性能的变化 污泥的厌氧消化分为三个阶段: 第一个阶段为水解发酵阶段。在该阶段,复杂的有机物在厌氧菌 胞外酶的作用下,首先被分解成简单的有机物,继而这些简单的有机 物在产酸菌的作用下经过厌氧发酵和氧化转化成乙酸、丙酸、丁酸等 脂肪酸和醇类等。参与这个阶段的水解发酵菌主要是转型厌氧菌和兼 性厌氧菌。 第二个阶段为产氢产乙酸阶段,在该阶段,产氢产乙酸菌把除乙 酸、甲烷、甲醇以外的第一阶段产生的中间产物,如丙酸、丁酸等脂 肪酸和醇类等转化为乙酸和氢,并有 CO2 产生。 第三阶段为产甲烷阶段。在该阶段中,产甲烷菌把第一阶段和第 二阶段产生的乙酸、H2 和 CO2 等转化为甲烷。 与好氧法相比,厌氧处理对污水中 N、P 的含量要求低,有资料 报导,只要达到 COD:N:P=800:5:1 即可满足厌氧处理的营养要求。 但一般来讲,要求 C/N 达到(10~20):1 为宜。如 C/N 比太高,细 胞的氮量不足,消化液的缓冲能力低,PH 容易降低;C/N 比太低, 氮量过多,PH 可能上升,铵盐容易积累,会抑制消化进程。 食品垃圾处理器不同普及率情况下污水中 COD/N 如表 3-24 所 示。 117
118. 普及率 项目 COD/N 表 3-24 食品垃圾处理器不同普及率下污水 COD/N 0% 1% 5% 10% 8.53 8.57 8.73 8.92 100% 12.10 由此可见,食品垃圾处理器的普及提高了污水的 COD/N,更有 利于污泥厌氧消化产沼的进行。且当食品垃圾处理器普及率为 100% 时,污水 COD/N 由 8.53 升至 12.10,进而改善污泥的营养比例,更 有利于污泥的厌氧消化过程。 4.3 污泥产沼量的变化 FWD 普及率分别为 1%、5%、10%、100%时,上海污水处理厂 新增干污泥量分别为 3.6、18.2、36.4、363.6t/d,VSS 含量为干污泥 量的 65%,△VSS 含量为 VSS 的 40%,每千克△VSS 产生 0.8 m3 的 沼气,故在 FWD 普及率分别为 10%时,上海新增沼气量为 36.4×65% ×40%×1000×0.8=7563 m3/d,故在 FWD 不同普及率下上海新增沼 气量如表 3-25 所示。 项目 普及率 1% 表 3-25 上海污水处理厂新增沼气量 干污泥量 VSS (t/d) (t/d) △VSS (t/d) 沼气量 (m3/d) 发电量 (度/d) 折合发电 收益 (万元/d) 3.6 2.4 0.9 756 1361 0.08 5% 18.2 11.8 4.7 3782 6807 0.42 10% 36.4 23.6 9.5 7563 13613 0.84 100% 363.6 236.3 94.5 75629 136132 8.40 118
119. 由表 3-25 可见,使用食品垃圾处理器后污泥产沼潜力巨大,当 普及率达到 100%时,每天增加的沼气量为 7.56×104m3。一立方米沼 气大约能发 1.8 度电,故当食物垃圾处理器普及率达到 1%、5%、10%、 100%时,上海可通过污泥厌氧产沼新增发电量分别为 1361、6806、 13613、136132 度/d,折合电费分别为 0.08、0.42、0.84、8.40 万元/d。 4.4 上海城市污泥厌氧消化工艺应用现状及规划 目前,随着污水厂的不断新建、改建、扩建,相应的污泥处理设 施也不断完善,随着第四轮环保计划(2009~2011 年)的实施,水环 境治理与保护专项中嘉定安亭污泥处理工程、南汇污泥处理工程等项 目已完成。青草沙水源地建设工程和西干线改造工程进展顺利,竹园 污水处理厂升级改造工程和白龙港污水处理厂污泥处置正按计划节 点施工。 目前,化学一级加强污水处理厂污泥厌氧消化工艺已应用在白龙 港和竹园污泥厌氧消化工程的工程可行性研究报告,目前这两个工可 报告已得到国家发改委的批复,这两个百万吨级的污水处理厂污泥厌 氧消化工程一旦建成,将可处理上海市约一半的污水污泥。 用厌氧 消化工艺处理白龙港和竹园两厂的化学一级加强污泥,是焚烧、好氧 发酵、填埋等几种处理工艺中最现实而经济的处理方法。由于两厂规 模大,日污水处理量都在 100 万吨以上,累计将可处理上海市约一半 的污水污泥,经济效益明显,与好氧发酵工艺相比,可节约 5000 多 万。 119
120. 其中,上海市白龙港城市污水处理厂污泥处理工程是上海 APL 二期世行贷款项目。工程的处理对象为 200 万 m3/d 污水处理厂(白 龙港城市污水处理厂)产生的化学、初沉及剩余污泥。工程总投资约 7 亿,属世界上罕见的超大型污泥处理项目。污泥厌氧消化产生的沼 气用于干化,而污泥干化所回收的热量又作为附加能源用于加热消化 污泥。由此使得污泥干化做到能源自给,不使用外来能源。在污泥稳 定化、无害化、减量化的处理过程中最大限度地利用污泥自身蕴涵的 能量,做到节能减排。干化处理后的污泥可用作园林绿化培土,是污 泥资源化的有益尝试。本工程污泥浓缩、脱水部分已于 2008 年 6 月 投入运营,污泥厌氧消化、干化部分计划于 2010 年底完工。 目前,白龙港污泥处理工程八座蛋形消化池中的最后一座主体结 构混凝土已浇筑完成,进入全面设备安装阶段。工程建成后,将对白 龙港污水厂每天处理 200 万立方米污水中产生的污泥采用浓缩、消 化、脱水、干化处理,其设计污泥处理能力近期规模为每天 204 吨干 污泥,污泥消化产生的每天约 4.5 万立方米沼气,可作为供热能源循 环利用于系统本身的干化等阶段。在整个白龙港污泥处理过程中,最 大限度地利用污泥自身蕴涵的能量,实现节能降耗,节约处理成本。 工程建成后,上海中心城区污水厂约 50%的污泥将得到有效处理。 目前日处理 150 吨干污泥的竹园污泥处理工程也正在紧锣密鼓 地建设中,等到 2013 年初,白龙港、竹园二大污泥处理工程建成正 式投运,上海中心城区污水厂的污泥将有望全部得到有效处置。 120
121. 由此可见,上海市对于污水厂污泥的处置已开始往厌氧发酵产沼 方向引导,正大力推广污泥厌氧消化技术。因此, 食物垃圾处理器 的推广所产生的新增城市污泥不但不会对当前污泥处理设施造成冲 击,相反,将有利于污泥厌氧产沼工艺的推广。 小结 (1)由于食物垃圾处理器的使用会提高污水处理厂进水流量及 水中 COD 浓度,而污水厂每天产生的污泥量与上述两因素息息相关, 故食物垃圾处理器的普及必然会影响污水处理厂每天产生的污泥量。 经实验结果及推算可知,当食物垃圾处理器普及率为 1%、5%、10%、 100%时,上海新增污泥量为 18.2、90.9、181.8、1818 吨/天(含水率 80%)。 (2)污泥厌氧消化产沼要求 C/N 达到(10~20):1 为宜,而上 海污水处理厂进水 C/N 过低,而食物垃圾处理器的普及提高了污水 的 C/N,进而改善了污泥的营养比例,更有利于污泥的厌氧消化过程。 (3)由于食物垃圾处理器的使用会使上海污水处理厂的污泥量 有所增加,故其普及也会对污水厂污泥产沼量产生一定的影响。计算 可得,当食物垃圾处理器普及率为 1%、5%、10%、100%时,上海 可通过污泥厌氧产沼新增沼气量分别为 756、3782、7563、75629m3/d, 这部分沼气可使上海每天增加发电量为 1361、6806、13613、136132 度/d,折合电费分别为 0.08、0.42、0.84、8.40 万元/d。 (4)上海市对于污水厂污泥的处置已开始往厌氧发酵产沼方向 121
122. 引导,正大力推广污泥厌氧消化技术。白龙港、竹园二大污泥厌氧处 理工程正在建设中。因此, 食物垃圾处理器的推广所产生的新增城 市污泥不但不会对当前污泥处理设施造成冲击,相反,将有利于污泥 厌氧产沼工艺的推广。 5 结论 为评估食物垃圾处理器对上海生活污水水量、水质、城市污泥量 及产沼潜力的影响,项目组在前期调研的基础上进行了实验研究,主 要评估结论如下: (1)使用食物垃圾处理器后居民人均用水量仅增加 4.45%,居民 水费增加 0.02 元/(人·天),几乎可以忽略不计;食品垃圾处理器的耗 电量为 0.119 度/(人·天),折合电费(按照上海电费 0.617 元/千瓦时计 算)0.073 元/(人·天)。 人均用水量增量 居民水费增量 耗电量 折合电费 使用食物垃圾 4.45% 处理器后 0.02 元/(人·天) 0.119 0.073 元/(人·天) 度/(人·天) (2)食品垃圾处理器的普及率对整个上海市污水排放总量的影响 极小,即使在普及率为 100%的情况下,每天增加的污水量也远低于 上海市污水处理厂 166 万吨/天的富余容量。故其普及并不会给上海 市污水处理带来额外的负担及影响。 (3)使用食物垃圾处理器后,SS 虽大幅度增加,但通常最大颗粒 直径≤5mm,油脂平均厚度大约在 1~2mm 左右,而目前一般家庭排 水管道直径通常为 75~110mm,最小直径≥50mm,即使将油脂厚度和 悬浮物颗粒最大直径均考虑在内,亦不会对下水道造成堵塞。 122
123. 1~2mm 5mm (4)食物垃圾处理器的使用不会对单个家庭室内排水系统造成堵 塞隐患,且从长远来看,使用食物垃圾处理器能够解决沉积物和油脂 油垢造成的管道堵塞问题。且能够杜绝由于沉积物过多造成的塞子盖 胀裂问题。 (5) 食物垃圾处理器普及率小于 10%时,上海城市污水厂进水水 质污染物浓度指标(NH3-N、TP、TN、SS、COD、BOD5)仍在污水厂 设计水质浓度允许范围之内,不会对污水处理系统造成冲击;普及率 大于 10%时污水有机负荷将对污水处理系统造成冲击,而 SS、 NH3-N、TP 和 TN 仍在设计容量允许范围内。 (6)上海污水处理厂 COD, BOD5 浓度很低,属于低碳源进水,营 养比例失调,而食物垃圾处理器的普及提高了污水的 C/N,进而改善 了污泥的营养比例,更有利于污泥的厌氧消化过程。 (7) 食物垃圾处理器的普及将提高上海污水处理厂的污泥量,当 123
124. 食物垃圾处理器普及率为 1%、5%、10%、100%时,上海新增污泥 量为 18.2、90.9、181.8、1818 吨/天(含水率 80%),污泥厌氧处理 可新增沼气量分别为 756、3782、7563、75629m3/d,这部分沼气可 使上海每天增加发电量为 1361、6806、13613、136132 度/d,折合电 费分别为 0.08、0.42、0.84、8.40 万元/d。 150000.0 140000.0 130000.0 120000.0 110000.0 100000.0 90000.0 80000.0 70000.0 60000.0 50000.0 40000.0 30000.0 20000.0 10000.0 0.0 136132.3 84000 75629 18.725163.631.8300 13613.2 903.798618.0564.2600 7562.98400 181.8 1818.0 1% 5% 10% 100% 新增污泥量(含水 率80%)(吨/天) 新增沼气量(m³/ 天) 沼气可使用增加发 电量(度/天) 沼气发电折合成电 费(元/天) (8)上海市对于污水厂污泥的处置已开始往厌氧发酵产沼方向引 导,正大力推广污泥厌氧消化技术。白龙港、竹园二大污泥厌氧处理 工程正在建设中。因此, 食物垃圾处理器的推广所产生的新增城市 污泥不但不会对当前污泥处理设施造成冲击,相反,将有利于污泥厌 氧产沼工艺的推广。 综上所述,由于食物垃圾处理器普及率小于 10%时,上海城市 污水厂进水水质污染物浓度指标仍在污水厂设计水质浓度允许范围 之内,不会对污水处理系统造成冲击;普及率大于 10%时污水有机负 124
125. 荷将对污水处理系统造成冲击,而 SS、NH3-N、TP 和 TN 仍在设计 容量允许范围内。故保守建议,认为食物垃圾处理器在上海的普及率 应控制在 10%以下,在其普及率为 10%时,上海污水排放增量为 1.58 万 t/d;污水中 COD、BOD5、SS、NH3-N、TP 浓度分别为 306、132、 88、25、4.4mg/L;新增污泥量为 181.8 t/d,这部分污泥厌氧产沼处 理可新增沼气量 7563 m3/d,若这部分沼气全部用来发电,则可新增 发电量 13613 度/天,折合电费收益 0.84 万元/天。 125
126. 四、主旨报告 本报告实验所用食物垃圾处理器设备为艾默生公司提供 的爱适易食物垃圾处理器。 本报告通过开展调研、实验分析对在上海推广使用食物垃圾处理 器带来的收益和可能出现的问题,得出以下结论: 1. 上海市生活垃圾源头分类质量不高,对分类收集体系缺乏监 督机制和经济激励手段,分类收集效率较低。而食物垃圾处理器的推 广能够实现垃圾分流,方便垃圾的分类投放,提高垃圾分类处理工作 的效率,从而提高垃圾管理水平,推动垃圾分类处理回收利用的技术 发展,逐步解决我国生活垃圾难处理的问题。 126
127. 根据环保部、住建部、发改委联合发布的文件《关于加强生活垃 圾处理和污染综合治理工作的意见》的精神和上海市政府发布的《关 于进一步加强本市生活垃圾管理的若干意见》的精神,食物垃圾处理 器的推广使用可以帮助实现源头减量,分类收集,符合了政府的政策 性导向。 127
128. 政府的导向 食物垃圾处理器的应用符合了政府的政策性导向 源头减量 分类收集 研究新技术 开发新工艺 推广新设备 《关于加强生活垃圾处理和污染 《关于进一步加强本市生 综合治理工作的意见》 活垃圾管理的若干意见》 环保部 住建部 发改委 上海市政府 2. 食物垃圾处理器的普及有利于上海生活垃圾减量化的推进, 减少了垃圾收运成本,节省了劳动力,当普及率为 1%、5%、10%、 100%时,生活垃圾减少量分别为 130、650、1300、13000t/d。 生活垃圾减少量(t/d) 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 130 0 1% 13000 1300 650 5% 10% 普及率 100% 128
129. 3. 上海生活垃圾含水率较高,低位热值较低,不符合垃圾焚烧 及填埋的要求,而食物垃圾混入生活垃圾是导致上海生活垃圾高含水 率、低热值的重要原因。使用食物垃圾处理器后,食物垃圾经粉碎后 排入污水处理系统,使生活垃圾含水率有所降低,热值有所升高。 食物垃圾处理器对垃圾处理系统的影响—对垃圾理化性质的影响 食物垃圾混入生活垃圾 含水率高 低位热值低 使用食物垃圾处理器后 水分减少,热值升高 对填埋的影响 对焚烧的影响 减少 填埋 用地 减少 渗滤 液产 生量 降低 填埋 费用 降低 运输 费用 减少 外加 辅助 燃料 提高 焚烧 厂发 电量 减少 渗滤 液产 生量 减少填埋场的建设与运行费用 减少焚烧厂的建设与运行费用 4. 食物垃圾处理器的普及提高了垃圾焚烧性能,减少了垃圾焚 烧时外加辅助燃料用量,提高了焚烧厂发电量,减少了焚烧厂贮仓内 的渗滤液产生量,提高了垃圾焚烧厂的收益。假设上海市产生的生活 垃圾全部进行焚烧处理,根据目前约有 20%的生活垃圾未妥善处理 的现状,在食品垃圾处理器普及率为 1%、5%、10%、100%时,每 129
130. 天直接减少的垃圾焚烧厂处理费用分别为 9.11、45.13、89.86、277.50 万元,并可一次性节省新建焚烧厂投资 0.52、2.6、5.2、16 亿元人民 币,折算为每天间接降低的焚烧厂基建费用分别为 0.71、3.56、7.12、 21.92 万元。 减少的费用(万元/d) 300 直接减少的焚烧厂处理费用(万元/d) 250 间接减少的焚烧厂基建费用(万元/d) 200 150 100 50 9.110.71 0 1% 45.13 3.56 89.86 7.12 5% 10% 普及率 277.5 21.92 100% 5. 食物垃圾处理器的普及减少了垃圾填埋场内的填埋用地量, 减少了填埋垃圾渗滤液产生量,降低了垃圾填埋场的运行费用。假设 生活生活垃圾全部用于填埋处理,当其普及率为 1%、5%、10%、 100%时,每天直接降低的垃圾填埋场处理费用分别为 1.39、6.95、 13.90、138.98 万元,间接减少的新增库容投资可折算成每天节省新 增库容费用分别为 0.26、1.30、2.60、8.00 万元。 130
131. 费用(万元/d) 160 140 直接减少的填埋场处理费用(万元/d) 120 减少的新增垃圾填埋场库容费用(万元/d) 100 80 60 40 20 1.39 0.26 0 1% 6.95 1.3 13.9 2.6 5% 10% 普及率 138.98 8 100% 6. 当食物垃圾处理器普及率小于 10%时,上海城市污水厂进水 水质污染物浓度指标仍在污水厂设计水质浓度允许范围之内,不会对 污水处理系统造成冲击;普及率大于 10%时污水有机负荷将对污水 处理系统造成冲击,而 SS、NH3-N、TP 和 TN 仍在设计容量允许范 围内。 131
132. 食物垃圾处理器对污水处理系统的影响—上海污水处理概况 • 目前污水处理富余容量:25% • 未来十年污水厂将继续改扩建 • 污染物实际明显浓度低于 设计浓度 上海市污水处理系统具有较大富余容量 132
133. 食物垃圾处理器对污水处理系统的影响—上海市污水水量 水量(万t/d) 使用FWD后 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 用水用电增量 人均用水量增量 4.45% 居民水费增量 0.02 元/(人·天) 耗电量 0.119 度/(人·天) 折合电费 0.073元/(人·天) 上海污水排放总量(万t/d) 1% 5% 10% 100% 富余容量 食物垃圾处理器的使用对于用水量用电量、污水排放总量的影响 基本上可以忽略不计 故保守建议,认为食物垃圾处理器在上海的普及率应控制在 10%以下,在其普及率为 10%时,上海污水排放增量为 1.583 万 t/d; 污水中 COD、BOD5、SS、NH3-N、TP 浓度分别为 306、132、88、 25、4.4mg/L。 7. 上海污水处理厂 COD, BOD5 浓度很低,属于低碳源进水,营 养比例失调,而食物垃圾处理器的普及提高了污水的 C/N,进而改善 了污泥的营养比例,更有利于污泥的厌氧消化过程。 133
134. 食物垃圾处理器对污水处理系统的影响—对上海生活污水水质的影响 普及率 项目 BOD5/N BOD5/P 普及率 项目 不同普及率下上海市污水进水BOD5/ N、BOD5/P比值 0% 1% 5% 10% 3.65 28.84 3.67 28.96 3.75 29.42 3.85 30.06 食品垃圾处理器不同普及率下污水COD/N 0% 1% 5% 10% 100% 5.48 38.57 100% COD/N 8.53 8.57 8.73 8.92 12.10 污泥厌氧消化产沼要求C:N:P达到100:5:1为宜,而上海污水处理厂进水 C:N和C:P均过低,而食物垃圾处理器的应与提高了污水的C:N和C:P ,进 而改善了污泥的营养比例,更有利于污泥的厌氧消化过程。 8. 新增污泥量为 181.8 t/d,这部分污泥厌氧产沼处理可新增沼气量 7563 m3/d,若这部分沼气全部用来发电,则可新增发电量 13613 度/ 天,折合电费收益 0.84 万元/天。 134
135. 食物垃圾处理器对污水处理系统的影响—对上海城市污泥量及产沼性能的影响 食物垃圾处理器的使用有利于改善城市污水厂的污泥产沼性能 9. 依据理论分析,结合相关的实验验证,针对用户的不同操作习惯, 记录一个月内 5 户家庭的食物垃圾经食物垃圾处理器粉碎前后弯管 塞子盖及其内部沉积物的重量,并观察实验过程中及实验结束时弯管 塞子盖中沉积物和管道内壁上的油垢油脂的变化情况,得出如下结 论: (1)使用食物垃圾处理器后,SS 虽大幅度增加,但通常最大颗粒 直径≤5mm,油脂平均厚度大约在 1 ~2mm 左右,而目前一般家庭排 水管道直径通常为 75 ~110mm,最小直径≥50mm,即使将油脂厚度 和悬浮物颗粒最大直径均考虑在内,亦不会对下水道造成堵塞。此外, 135
136. 即使在食物垃圾处理器普及率达到 100%时,食物垃圾处理器出水进 入合流制或改造后的合流制后会被大量水所稀释,SS 浓度大幅度降 低,亦不会对小区整体排水系统造成堵塞。 (2)食物垃圾处理器的使用不会单个家庭室内排水系统造成堵塞 隐患。使用食物垃圾处理器前,短期内单个家庭室内排水系统不存在 堵塞问题,但存在堵塞隐患,如:大块食物垃圾穿过洗涤池中的排水 漏网(如漏网故障或用户洗菜时忘记放漏网)进入排水系统从而造成 管道堵塞,食物垃圾处理器的使用则会杜绝此类隐患。 食物垃圾处理器对污水处理系统的影响—对小区排水系统的的影响分析 食物垃圾处理器不同普及率与上海市污染物浓度增量(mg/L)的关系 普及率 项目 1% 5% 10% 100% SS 0.77 3.82 7.64 74.35 VSS 0.46 2.31 4.61 44.88 可沉降SS 0.30 1.52 3.03 29.46 1~2mm 5mm 食物垃圾处理器普及率在1% 10%之间时,对上海市排水系 统造成的影响几乎可以忽略不 计。食物垃圾处理器普及率达 到100%,SS虽大幅增加,但如 右图可见,即使油脂厚度和悬 浮物颗粒最大直径均考虑在 内,也不会对下水道造成堵 塞隐患。 (3) 从长远来看,使用食物垃圾处理器能够解决沉积物和油脂油 垢造成的管道堵塞问题。使用食物垃圾处理器前,弯管内沉积物和管 136
137. 道内壁上的油垢油脂会随时间推移越积越厚,最终造成管道堵塞。使 用食物垃圾处理器后,也会在弯管内产生沉积物和在管道内壁上的形 成油垢油脂,但污水混合液的高速流动会形成较大的冲击力,使沉积 物和油垢油脂处于不断更新中,从而保持其质量和厚度在固定的数值 附近波动,不会因为时间累积而产生管道堵塞问题。 (4)未使用食物垃圾处理器时,若排水系统运行时间过长,弯管 底部塞子盖内沉积物质量过大,会导致塞子盖涨裂,造成污水外溢, 污染室内环境卫生。而使用食物垃圾处理器后,弯管底部塞子盖内沉 积物质量始终平均每户每月 2.5g 附近波动,不存在上述塞子盖涨裂 导致的卫生隐患。因此使用食物垃圾处理器对单个家庭室内排水系统 的排水通畅及室内卫生会有一定的贡献。 食物垃圾处理器对污水处理系统的影响—对单个家庭排水系统的影响分析 易沉积部位 →通过实验得到: ●使用食物垃圾处理器前,平均 每月每户塞子盖中沉积物的质量为 3.10g; ●使用食物垃圾处理器后,平均每月每 户塞子盖中沉积物的质量为2.50g。 →对实际用户调查发现: 使用食物垃圾处理器后,管道内 壁粘附的油垢、油脂会受到较大冲击 力下而剥落。由此,即从实验上验证 了使用食物垃圾处理器不会对排水系 统造成堵塞,有利于弯管内沉积物和 油脂的去除。 ●使用食物垃圾处理后沉积物腐烂度较小,臭味也较小。 ●使用食物垃圾处理器后管道内壁粘附的油垢、油脂会受到较大冲击力而剥落, 一个月内油垢油脂处在不断的更新中,因此油垢油脂较新鲜。 食物垃圾处理器的使用有利于弯管内沉积物和油脂的去除 137
138. 总结 食物垃圾处理器的使用有什么好处? ● 实现垃圾分流,有利于上海生活垃圾减量化 ● 使生活垃圾含水率大幅降低,热值明显升高 ,易于后续处理处置 ● 经济上显著减少了焚烧厂和填埋场的费用 ● 环保上减少了垃圾处理中有害物质(渗滤液、二噁英等)的排放 ● 可以提高污水的C:N、C:P比,进而改善了污泥的营养比例 ● 可以改善城市污水处理厂的污泥产沼性能 ● 有利于国家和地方节能减排、产能减碳目标的实现 138
139. 总结 食物垃圾处理器的使用存在什么隐患吗? 用水量和用电量增加很大吗? 食物垃圾处理器的使用对于用水量用电量、污水排放总量的 影响很小。 下水道会堵塞吗? 使用食物垃圾处理器不会对排水系统造成堵塞风险。 排放的污染物质会不会超过城市污水处理厂的负荷呢? 食物垃圾处理器的普及率控制在10%以内时,上海城市污水厂 进水水质污染物浓度指标仍在污水厂设计水质浓度允许范围 之内,不会对污水处理系统造成冲击 。而上海的城市污水处 理事业是在不断发展和进步的,且现有的食物垃圾处理器普及 率很低,0.1%还不到,因而在可预计的将来不会超过城市污水 处理厂的运行负荷。 139
140. 建议: 面对“垃圾围城”的调整,如何找到行之有效的解决方法? 这是目前热烈探讨的话题。 通过以上的实验调研论证,我们认为,推广使用食物垃圾处 理器是一种比较好的解决方法之一,这种方法有益于目前的填埋垃圾 的减量和分类,有益于焚烧的热值提高和减少二噁英的排放,与政府 的环境保护导向相一致,帮助提升处理垃圾的主要方法的质量和成本 节省,对市政排污系统造成的影响微小可控,对于单个家庭的用电用 水的增量很少,不会造成下水管道油脂和杂质沉积。 纵观全局,我们建议政府在新建小区可以优先推广使用食物 垃圾处理器,来解决目前“垃圾围城”的问题。 放眼未来,随着环境保护的国际化趋势和国内生态城的崛 起,类似白龙港厌氧处理的污水处理厂也会成为城市污水处理的主 力,这对于在城市中广泛推广食物垃圾处理器奠定了基础,也将真正 实现“变废为宝,垃圾变能源”的环保目标。 140
141. 食物垃圾处理器在上海这样一个特大型城市中推广 普及,将明显降低生活垃圾的产生量和含水率,减 碳效益显著,建议政府宣传引导。 条行之有效的 食物垃圾处理器的普及可以为上海市的垃圾处理系 统带来巨大的经济效益和环保效益,建议有关政府 部门可以考虑专题研究并逐步试点、推广。 建议在新建小区和采用分质供排水系统的生态社区 中优先推广应用。食物垃圾处理器也符合了未来 城市污水处理系统发展的方向。 141
142. 附 1 上海市主要垃圾处理处置设施 1.1 老港废弃物处置场(一、二、三期) 废弃物老港处置场是上海市政府为上海市区面临的生活垃圾产 量逐年增多而出路日益困难这一不断加剧的矛盾而决策兴建的。它位 于距上海市东南约 60 公里的东海之滨,地处市郊南汇区境内,北与 长江口相连,南距杭州湾 20 公里,占地面积 4.1 平方公里,是由不 断淤涨延伸的滩涂经围堤而成。始建于 1985 年,1991 年 4 月第一期 工程竣工并通过市级验收,正式投产,总投资 10494 万元,设计日处 置生活垃圾 3000 吨。1992 年底起又实施第二期工程,同时上马建设 垃圾渗滤液处理设施,于 1996 年 9 月竣工并通过市级验收,总投资 5676 万元,设计日处置生活垃圾 6000 吨。1998 年起又实施了第三期 改扩建工程,总投资 16000 万元,于 2000 年建成,设计日处置生活 垃圾 7500 吨。1989 年和 1990 年,老港填埋场连续两年被列为市府 重大工程项目,一、二、三期工程总投资 3.2 亿元。它目前实际填埋 处置量为 9000t/d,担负着上海市区约 70%生活垃圾的处置任务,处 置负荷己达到原设计能力的 120%。 老港填埋场的工艺流程如图 1-1 所示。 142
143. 图 1-1 老港填埋场工艺流程 老港填埋场十多年的运行,保证了上海市垃圾无害化处理率,有 效解决了上海近 2/3 的城市生活垃圾的卫生填埋。从原始的堆放管理, 到集中卫生填埋,不仅节约了大量的人力、财力,而且为上海市每天 产生的大量城市生活垃圾创造了一个永久性的消纳处置基地,在环境 保护、卫生填埋方面的投入、科研投入和运行管理等方面有许多经验 值得总结,同时对推动我国垃圾处置技术的进步与发展提供了良好的 实际实践条件。 1.2 老港垃圾填埋场四期 为解决未来十余年全市生活垃圾的出路,老港填埋场进行第四期 143
144. 工程扩建。位于东海滩涂边的老港生活垃圾卫生填埋场四期,占地面 积约为 361 公顷(3.3 平方公里),为目前我国最大的生活垃圾卫生填埋 场,已于 2005 年 2 月 22 日投入试运行。老港四期工程由法国奥绿思 集团设计施工,利用国际先进填埋技术,不但土地利用率翻一番,垃 圾处理总量也大大超过预期。目前,设计库容已达 8000 万吨,可使 用约 50 年,远超过填埋垃圾总量 2000 万吨、使用 20 年的招标要求。 四期工程以卫生填埋场技术标准作为建设和运行的技术要求,对填埋 作业区建设 HDPE 膜衬垫的人工防渗系统、雨污水分流系统、渗滤液 处理系统;垃圾运输采用集装箱化方式;填埋作业采取分层压实、日 覆盖、中间覆盖和堆坡填埋后的终场覆盖工艺;工程区域最终场地利 用将规划建设生态型休闲公园。这个接轨国际先进技术和管理的卫生 填埋场,每天处理生活垃圾达 6300 吨,还可利用填埋垃圾的沼气每 吨发电 160 千瓦时。全部建成以后。 我国约 50%的城市生活垃圾经过处理,90%以上采用填埋法,绝 大多数垃圾填埋场都存在处理工艺落后、管理粗放、二次污染严重等 问题。垃圾渗沥液是填埋场最主要的危害环境因素,其有害物浓度是 一般生活污水的几十倍甚至数倍,极难处理。上海老港四期从设计、 建设、运营各环节减少渗滤液的产生,并通过填埋区底部铺设双层高 密度聚乙烯防渗膜,有序导排处理,避免污染地下水。 垃圾填埋后厌氧发酵产生沼气也是环境再污染的顽疾,其温室效 应是二氧化碳的 21 倍,老港四期采用高维填埋技术,可将沼气收集 144
145. 发电。据计算,每吨填埋垃圾可产生沼气 145 立方米,集中收集后每 立方米可发电 160 千瓦时,具有相当可观的附加经济效益。 1.3 浦东新区黎明生活垃圾应急填埋场 浦东新区黎明生活垃圾应急填埋场位于浦东新区龚路镇黎明村 沿海滩地,原外高桥电厂粉煤灰堆场内,东西长 700m,南北宽 35Om, 占地 33 公顷。总填埋垃圾容量为 103 万吨,日填埋垃圾量为 1500 吨, 共分 4 个填埋作业区,设计库容 190×104m3,设计使用年限 3-4 年。 自 1999 年建成运行以来,后期由于浦东御桥生活垃圾焚烧厂和垃圾 生化处理厂先后建成运行,进场垃圾量大幅减少,至今己有 6 年,3 个填埋区己经完成填埋,剩下最小的第 4 个填埋区,预计剩余库容为 40×104m3。 黎明填埋场渗滤液处理系统从 2005 年 4 月起进入安装调试阶段, 渗滤液处理站建于原污水处理站旁,面积约 4260 平方米。工艺流程 如图 1-2 和图 1-3,主体工艺采用两套单级碟管式反渗透(230t/d 和 170t/d),近期要求日处理 400t 时,两套系统并联使用;远期要求日处 理 200t 时,两套串连使用,出水可以达到回用标准。碟管式反渗透 由于其独特的开放式流道、短流程、湍流行的技术特点,使得设备对 渗滤液的适应能力强,其处理效率不因渗滤液水质的变化而变化,出 水水质稳定。 145
146. 图 1-2 黎明填埋场渗滤液处理系统工艺流程 图 1-3 黎明填埋场渗滤液预处理工艺流程 黎明填埋场由于最初是作为御桥垃圾焚烧厂建设期内的临时填 埋场,在污染防治方面没有采取严格的措施,污染状况已比较严重, 不宜继续直接填埋原生垃圾。 1.4 浦东新区美商生活垃圾生化处理厂 浦东新区美商生活垃圾生化处理厂地处浦东新区东北黎明填埋 场附近,是由美商集团投资、建设、营运和管理的上海第一座千吨级 的生活垃圾堆肥处理厂。总投资 276 亿人民币,其中外商投资.249 亿 人民币。生化处理厂生产厂区占地 120 亩,厂房建筑面积为 60858 平 方米,其他建筑 4200 平方米。于 2002 年 5 月巧日开工,2003 年 5 月 8 日建成试运行,日处理生活垃圾 1000 吨。美商生活垃圾生化处 146
147. 理厂的工艺流程如图 1-4 所示,主要由生物堆肥处理系统、机械自动 分选系统和―三废‖治理系统三部分组成。 图 1-4 美商生活垃圾生化处理厂工艺流程 (1)生物堆肥处理系统 根据垃圾的组成特点,美商集团开发了高温、好氧快速发酵的工 艺路线,并通过从自然界的土壤里、高温肥堆里、腐烂的植物体中, 筛选、驯化、纯化、组合菌种,培育了适合垃圾发酵的生物复合菌剂, 并适时添加到发酵的不同阶段,这样不仅缩短了发酵时间,节约了成 本,还消除了臭味,提高了有机肥的质量,最终使垃圾处理达到了无 害化、减量化、资源化的目的。 (2)机械自动分选系统 根据垃圾的形状、体积、比重、运到时速度碰撞的弹跳高度,结 147
148. 合风力、重力、磁力、弹跳等分选技术,将金属、电池、打火机、木 块、织物、纸张、塑料、砖石、玻璃等分选出来,分选效率达 95%以 上,达到了垃圾资源回收的目的,实现了垃圾的资源化。 (3)“三废”治理系统 根据好氧、高温发酵堆肥的生产特点,控制污染源,进行废气收 集,并针对废气的组分进行集中生化处理,达到环保排放标准后排放。 根据污水渗滤液的特点,通过污水收集系统,排入到污水生化处 理池,进行集中生化处理后,用于二次堆肥发酵过程的水分调节,使 垃圾渗滤液得到了循环利用。 针对生活垃圾中分离选出的不同固体废物,采用不同处理方法。 将不可回收利用的无机废弃物进行填埋;分离出的有害污染物(如电 池等)进行安全处理;天然性的可燃物如:竹木类等进行燃烧处理,无 燃烧废气污染,燃烧灰分无害填埋,实现热能转换,为微生物扩培、 发酵、烘干、等生产过程和职工生活提供热源,充分利用回收资源, 节约能源,从而实现固体废物的无害化处理。 从整个城市的净化、绿化和美化角度出发,有机肥在城市的绿化 和农田的基本建设中,地位日益重要。目前,浦东新区绿化使用的堆 肥都取之于美商生活垃圾生化处理厂。 生活垃圾中含有丰富的有机质,经过长时间的高温发酵,有机质 得到了较充分的降解,已经达到了无害化的要求,经筛分处理后,就 可以得到大量的堆肥。从经济角度看,堆肥的生产过程就是将生活垃 148
149. 圾化废为宝的过程,堆肥产品支持林业生产。塑料、玻璃等有用资源 可回收利用,美商生活垃圾生化处理厂将从生活垃圾中分离出的塑 料、玻璃、橡胶、打火机等资源卖掉,取得了可观的经济效应和社会 效益。据调查,美商生活垃圾生化处理厂可年产有机肥 3.35 万吨, 年回收塑料纸.255 万吨,各种硬塑料 365 吨,鞋类 91.25 吨,橡胶 365 吨,电池 109.5 吨,打火机 10.22 吨,编制袋 292 吨,玻璃 3650 吨, 竹木类 3.65 万吨,织物类 1.825 万吨,牙膏皮 2.19 吨,金属 2190 吨。 目前已累计生产有机肥 1.165 万吨,已经销售 9600 吨,销售收入 617.6 万元。随着城区分类收集和农村垃圾分流转运中心的相继建成,建立 了废旧物资回收体系,形成了良好的废弃物利用的产业链。 1.5 浦东新区御桥生活垃圾焚烧发电厂 浦东新区御桥生活垃圾焚烧发电厂位于北蔡镇御桥工业小区内, 占地面积 82165 平方米(即 123 亩),于 2001 年 12 月 20 日起试运行, 是我国第一座日处理千吨级的生活垃圾焚烧发电厂。总投资 6.98 亿 元,其中法国政府混合贷款 3017 万美元,其余投资由银行贷款、地 方债券、企业自筹构成。 御桥生活垃圾焚烧厂的工艺流程如图 1-5 所示。焚烧厂设置了三 条焚烧生产线,每台焚烧炉生产能力为 15.2 吨/小时,日焚烧处置生 活垃圾 1000 吨,年处置生活垃圾 36.5 万吨。利用焚烧生活垃圾产生 的余热,由两台汽轮发电机发电,发电能力为 1.72 万千瓦,全年发 电 1.37 亿度,其中 3021 度自用,1.07 亿度可向城市电网供电。 149
150. 图 1-5 御桥生活垃圾焚烧厂工艺流程图 上海寰保渣业处置有限公司是专门处置御桥生活垃圾焚烧厂焚 烧生活垃圾产生的炉渣的处置场。炉渣处置的工艺流程如图 1-6 所示。 图 1-6 城市生活垃圾炉渣处置工艺流程 1.6 江桥生活垃圾焚烧厂 150
151. 江桥生活垃圾焚烧厂位于嘉定区江桥镇建新村,占地 200 亩,总 建筑面积 28000m2,日处理生活垃圾 1500 吨。江桥生活垃圾焚烧厂 工艺流程由垃圾称重、卸料、储存系统、焚烧及锅炉热力系统、烟气 净化系统、气轮发电系统、辅助工艺系统及自动控制等系统组成,生 产线配置 3 台 500 吨旧焚烧炉和 2 台 12 兆瓦汽轮发电机组,即三炉 二机。余热利用由国产汽轮发电机组发电上网,每年可发电上网约 1 亿度。 该项目工艺和关键设备从欧洲引进,焚烧炉采用德国液压顺推往 复式炉排炉,余热锅炉采用西班牙悬吊式自然循环式锅炉,焚烧炉针 对上海生活垃圾热值低、高含水量的特点专门设计,保证垃圾充分燃 烧,烟气保证在炉内 850℃以上停留 2 秒钟,控制二恶英的产生。 烟气净化采用半干法石灰喷雾吸收、活性炭吸附和袋式除尘器三 道处理过程,将烟气中的颗粒物和酸性气体及其他污染物有效去除, 烟气排放执行欧盟 1992 年标准。其中二恶英为 0.1ng/Nm3,(我国标 准的十分之一),自动控制采用国际先进的集散控制(DCS)系统,由中 央控制室对机、电、炉等全厂设备的安全、有效运行进行自动采集、 控制和监视。 1.7 闵行生活垃圾焚烧厂 继御桥、江桥两座千吨级生活垃圾焚烧厂以后,又一座千吨级生 活垃圾焚烧厂—闵行生活垃圾焚烧厂于 2005 年 1 月 7 日在闵行区区 华槽纪王镇奠基。占地 12.4 公顷(即 12.4 万平方米或 186 亩),总建筑 151
152. 面积为 51010 平方米(即 76.5 亩),投资 13.4 亿元,日处理生活垃圾 3000 吨。 闵行生活垃圾焚烧厂采用往复炉排炉焚烧方法,垃圾焚烧残渣和 炉排漏灰进行综合利用。飞灰采用药剂处理的方式,将飞灰同处理剂 进行混合,飞灰中易溶金属同处理剂中物质反应稳定化,进而固定在 飞灰中,以此达到降低飞灰中有害成分析出的可能性。采用喷雾干燥 吸收塔加袋式除尘器净化工艺控制 HCI、SO2、HF 等有害气体和烟尘 的排放,吸收剂采用石灰乳。采取渗滤液生物处理,先去除大部分可 生化降解有机物,再经过絮凝沉淀处理后,达到上海市地方三级标准 后纳入市政管网,到污水处理厂处理。全厂采用了全自动控制系统, 由中央控制室对机、电、炉等全厂设备的运行进行自动采集、控制和 监视。还配置了 2 台 25 兆瓦汽轮发电机组,将垃圾焚烧过程中产生 的热量发电上网,年发电量 35500 万千瓦时,年外供电量 28600 万千 瓦时。 152
153. 附 2:上海市主要污水处理厂概况 2.1 石洞口污水处理厂 2.1.1 简况 处理厂位置 上海石洞口污水处理厂位于宝山区盛桥镇长江边,原西区污水总 管出口处,东侧为石洞口煤气厂,西邻罗泾煤码头,北靠长江。处理 厂规划用地面积 66117hm2,一期工程用地面积 2812hm2。 污水收集系统 利用已建成的西区污水总管收集城市污水,该总管长 2312km, 设 5 座中途泵站,转输提升后进污水处理厂。污水收集范围,苏州河 支流污水截流北片地区,宝山区,南翔镇以及市区西北部,按照市 2001 年污水规划,石洞口污水系统服务面积 79116km2,人口 93116 万,污水量 40 万 m3/ d。 处理厂尾水排放点 经污水处理厂处理后,尾水达到一级排放标准后,采用岸边水下 排放方式,排入长江。 2.1.2 工程规模及技术标准 工程规模 设计平均日污水量 40 万 m3/ d , 高峰污水量 61018 m3/ s;现状污 水量 19~24 万 m3/ d。 153
154. 污水水质 污水性质:分流制污水, 其中工业废水约占 40 %,生活污水占 60 % ,进处理厂污水水质及处理厂出水水质见表 2-1。 表 2-1 污水处理厂进出水水质 项目 进水 出水 COD(mg/L) BOD(mg/L) SS(mg/L) 400 200 250 ≤60 ≤20 ≤20 NH3-N(mg/L) TP(mg/L) 30 4.5 ≤1 ≤1 污泥处理及处置 采用浓缩、脱水、干化、焚烧方案,焚烧后灰外运填埋。 2.1.3 污水、污泥处理工艺 污水处理工艺流程(见图 2-1) 图 2-1 污水处理工艺流程 污水处理主要技术参数 154
155. 污水处理主体构筑物为一体化反应池,即曝气/沉淀均在同一座 水池中,生物除磷脱氮主要参数如下: 污泥负荷:0.11 kgBOD/ (kgMLSS·d);污泥浓度:4 kg/ m3 ;水 力停留时间:15.9 h;反硝化率:0.047 kg-NO3--N/ (kgMLSS·d) ;供氧 量:133 000 kgO2/d ;气水比:1∶713。 沉淀部分的水力负荷:1113 m3/ (m2·h) (斜板) ;出水堰负荷 1124 L/ (s·m) 。 一体化反应池描述 一体化反应池共 4 座,每座分 3 槽,每槽由 3 格矩形水池组成, 每格平面尺寸 35 m ×35 m,有效水深 6m,每格之间有 DN1000 管道 连通,运行时,每 3 格可处理污水 3133 万 m3/ d。3 格水池底部均布 置曝气扩散装置,搅拌设施,两边格上部布置斜板及出水槽。若左边 格进水,经中间一格至右边格,该边格作沉淀池,处理水经斜板后出 水,左边格及中间格按厌氧、缺氧、好氧顺序工作。经一周期后,从 右边格进水,此时左边格作沉淀池,处理后出水,这样反复运行。与 已建成的三槽式氧化沟运作情况相同。 污泥处理 污泥处理量:干泥 64t/d,采用污泥处理与处置工艺,见图 2-2。 污泥处理工艺主要设计参数下如下。 155
156. 图 2-2 污泥处理与处置工艺流程 (1) 污泥浓缩机 选用螺旋压榨式污泥浓缩机 6 台(5 用 1 备),单台工作能力 60~ 100 m3/h,功率 3 kW,工作 16 h/d,另带投药系统。 (2)污泥脱水机 经比较选用带压榨机构的滤布固定式凹板型压滤机 2 套(1 用 1 备) ,滤板尺寸 115 m×115 m,过滤面积 409 m2,工作能力 105 m3/ h, 156
157. 进泥含水率 97 %,出泥含水率 75 %以下,另有投药系统。工作时间 22 h/ d。 (3)污泥干化与焚烧处理 污泥干化方式,采用流化床干化法,或盘式干化塔法,均系成套 系统组成。主要由湿污泥进料及储存系统,湿污泥输送装置,破碎加 料机,流化床干燥器或盘式干化塔,干污泥输送装置,干污泥储存器, 混合器,惰性气体循环净化系统,以及蒸汽供应,冷凝水回收系统等 组成。若以流化床干燥器为例,其技术规格为:水分蒸发能力 914 t/ h , 供应蒸汽参数为 112 MPa 饱和蒸汽 1218 t/ h。污泥焚烧装置,采用污 泥循环流化床焚烧方法,本装置包括焚烧及余热回收系统,烟气净化 排放系统和排渣出灰系统。来自干化装置的污泥,由干化污泥贮仓内, 经计量泵送至焚烧炉中部,通过加料机加入到炉内,污泥进入炉内后, 水分蒸发而发生爆裂,形成污泥碎屑,在流化状态下干燥进而开始燃 烧,污泥放出的热量可以促使污泥稳定燃烧。进干化炉和焚烧炉污泥 参数:处理量 64 t/d,湿泥 213 m3/ d,干化后污泥含水率为 10 %。湿 泥含水率为 70 %,低位发热量 14188 MJ / kg。污泥干燥机 1 套。循 环流化床焚烧炉 3 台,处理量必须保持在 50 %~100 %范围内正常运 转,即 102~213 t/ d ,正常工作时间 8000 h。补充燃料(重油) 6818 kg/ h , 单台燃烧空气量 16223 m3/ h,过量空气系数 113,单位烟气量(冷 却后) 18096 m3/ h (标准状态),单台出渣量 115 t/ h,燃烧温度 850~ 900℃,预热空气温度 650℃,最终排烟温度 163℃,灰渣排量 625 kg/ 157
158. h。运行消耗:电耗 731 kW, 重油 213 t/ d , 浓度为 48%的 NaOH 溶 液 9816 kg/ h ,硅砂 115 t/ d。 (4)污泥水处理 污泥浓缩、脱水产生的污泥水约 7744 m3/ d,采用投加石灰、沉 淀处理工艺,污泥水处理工艺流程见图 2-3。 图 2-3 污泥水处理工艺流程 2.2 白龙港污水处理厂 2.2.1 工程简况 处理厂位置 上海白龙港污水处理厂位于浦东新区合庆乡东侧长江岸边,该处 已建白龙港预处理厂,新厂扩建位于预处理厂北侧长江边,总用地面 积 120 hm2。 污水收集系统 主要包括市中心区、闵行区及浦东新区,这些地区部分为合流制, 部分为分流制。上海污水二期系统已建成输送管道,预处理厂以及污 水排放管,其规模为 172 万 m3/d,服务面积 271.7 km2,人口 355.76 万,考虑近期污水系统完善尚待时日,故白龙港污水厂近期处理水量 158
159. 为 120 万 m3/d。远期处理水量为 210 万 m3/d。 处理厂尾水排放点 上海市污水二期工程已建成白龙港污水排放管,直径 412 m,距 岸 116 km,分点扩散排放。经处理后尾水达标排入已建污水扩散管, 扩散自净。 2.2.2 工程规模及技术标准 工程规模 近期(本期设计):平均旱流污水量 120 万 m3/d;旱季高峰污水量 18106m3/s,旱季最小污水量 8133m3/ s ,雨季流量 21185 m3/ s,现状污 水量 80 万~100 万 m3/d。按照 2001 年上海市污水规划,本厂远期污 水设计流量为旱季平均 210 万 m3/d,旱季高峰 3016 m3/ s ,雨季流量 3316 m3/ s。 污水水质 其系统为部分合流制,部分分流制,进处理厂污水水质与出厂水 质见表 2-2。 表 2-2 污水处理厂进出水水质 项目 进水 出水 COD(mg/L) BOD(mg/L) SS(mg/L) 320 130 170 ≤180 ≤70 ≤40 NH3-N(mg/L) TP(mg/L) 30 5 ≤30 ≤1 污泥处理及处置目标 159
160. 采用储泥池、脱水、卫生填埋,最终作绿化介质土,达到综合利 用目的。 2.2.3 污水、污泥处理工艺 污水处理工艺 (见图 2-4) 图 2-4 污水处理工艺流程 污水处理主要技术参数 为满足近期以除磷为目标的污水处理要求,同时考虑远期达到国 家规定的二级排放标准,经方案比较推荐采用近期物化法,远期再增 加曝气生物滤池工艺。由于处理厂用地面积有限,故物化法选用高效 沉淀池布置方案。把混合、絮凝、沉淀 3 个工序合并在一个构筑物内, 其主要参数如下。 混合时间:64 s,投药量 PAC 86 mg/L,PAM 0.5 mg/L;絮凝时间: 14 min;高效沉淀池:表面负荷 17 m3/(m2·h),停留时间 50min,污泥 回流比 4%。产生污泥量 197 t/d,含水率 97%,污泥量 6930m3/d。 160
161. 高效沉淀池 高效沉淀池近期设 3 组 ,每组 6 只池。远期增加 2 组。每组 处理水量约 42 万 m/d (见图 2-5) 。 图 2-5 高效沉淀池工艺流程示意 每组具有独立反应单元,由混合区、絮凝区、推流反应区、沉淀 区及污泥浓缩区组成。单池长 2519 m,宽 17 m,水深 813m ,容积 2407 m2,停留时间 64 min。在沉淀区上部设斜板,单池斜板面积 170 m2 ,混 凝池单池容积 140m3,尺寸 6m×312 m×713m。 混合区配置:500 混合搅拌机 18 套,絮凝区配置:3600 絮凝搅拌 机 18 套,浓缩区配置:17 m 浓缩刮泥机 18 套,剩余污泥泵 18 用 6 备,回流污泥泵 18 用 6 备。另外,设投药系统,包括混凝剂化解、稀 释、配比及投加,用 PLC 控制。 污泥处理与处置 近期污泥处理量为 197t/d,经方案比较后采用污泥储存→脱水→ 卫生填埋+综合利用方案。 主要污泥处理构筑物: 161
162. (1)污泥储存池。分 6 格,每格 13 m×13m,水深 4.5 m,每格设 潜水搅拌机 2 台,污泥先进储存池再进脱水机房。 (2)污泥脱水机房。平面尺寸 13.3 m×27 m,二层式,设离心脱水 机 4 用 1 备,单机容量 2600 kg/h,每天工作 20 h,另有投药设备 3 套。经离心脱水污泥,含水率约 65%,运往污泥填埋场处置。 (3)污泥堆棚。平面尺寸 36 m×27 m,可堆脱水泥约 7 d。 (4)污泥填埋场。利用厂区围堤内空白地块作为污泥填埋场,厂 内面积约 27 hm2,厂外约 16 hm2,厂内及厂外填埋场分别各划分为 6 个填埋区域,最大一个填埋区约 5.5 hm2 ,用土堤分隔,隔堤上修 单行车道,便于运送污泥。填埋场设垂直防渗帷幕,并设垂直与水平 渗滤液收集系统及填埋气收集系统。每单元填满后采用封场作业。封 场作业由 45 cm 植被层,PVC 防水膜,30 cm 排泥层组成。经过约 5 年堆置,该污泥腐熟化后,重新挖出作绿化用土,空余体积再埋填污 泥,这样重复循环,达到污泥综合利用的目的。 中水回用 该厂经一级加强处理后的污水,确定 2500m3/d 规模作为中水回 用,采用曝气生物滤池工艺,处理后达到中水水质标准,供厂内使用。 2.3 竹园第一污水处理厂 2.3.1 工程简况 处理厂位置 162
163. 上海市竹园第一污水处理厂位置在浦东新区高东镇,已建合流污 水竹园排放口预留污水处理厂厂址范围内。该地区在合流污水输水箱 涵管南侧,海徐路、航津路以及长江大堤所围地区,占地 33179hm2。 污水收集系统 污水来自两个收集系统:一部分是已建合流污水一期总管收集系 统,该系统为合流制,晴天时污水量 140 万 m3/ d ,雨天时合流污水量 45 m3/s,这部分合流污水,经预处理厂处理,即经粗、细格栅与沉砂 池处理后,再由泵房提升,经压力输水箱涵送至处理厂;另一部分是 外高桥地区分流制排水系统,污水量为 30 万 m3/ d ,由泵提升进污水 处理厂。 这两部分污水量,晴天时总计为 170 万 m3/d ,雨天时总计 49132 m3/s,服务面积 190 km2,人口 293 万。 处理厂尾水排放点 经污水处理厂处理后尾水,达到排放标准后排入长江边已建高位 井,经 2 根直径 412m,距岸边 1145 km 扩散管,多点排入长江。 2.3.2 工程规模与技术标准 工程规模 设计晴天平均污水量 170 万 m3/d,高峰污水量 25104 m3/s,雨天 时设计流量 49132 m3/s,现状污水量 130 万 m3/d。 污水水质 163
164. 污水大部分为合流制污水,其中生活污水占 70%。进出污水处理 厂水质见表 2-3。 表 2-3 设计进出水水质(mg/L) 水质指标 进水 出水 去除率 CODcr 250 ≤150 ≥40 % BOD5 120 ≤60 ≥50 % SS 150 ≤60 ≥60 % TP 4 ≤1 ≥75% 污泥处理及处置 采用浓缩、脱水后用汽车外运约 18 km 至白龙港污泥填埋场处 置。 2.3.3 污水、污泥处理工艺 污水处理工艺 污水处理工艺见图 2-6 。 164
165. 图 2-6 化学生物絮凝工艺流程 本工程由两部分来水,合流一期污水已经过粗细格栅及沉砂处 理,外高桥地区污水先经格栅、沉砂池后与合流一期污水汇合,进化 学生物絮凝处理工艺;雨天时,部分合流污水经切换井溢流外排。 化学生物絮凝工艺主要技术参数 (1) 混合池。快速混合池混和时间 60s,混合池总容积 1502 m3, 格数×每格容积为 48×3113m3,每格尺寸长×宽×深为 311 m×115 m×617m,供气量 32813 m3/ (m3·d),总供气量 493268 m3/d (即 5171 m3/ s) 。 (2) 化学生物絮凝池。污泥负荷 215 kgBOD/(kgMLSS·d) , 污泥 浓度 2 kg/ m3, 水力停留时间 0.58 h,水池数量×容积为 4×12981 m3, 有效水深 615m,格数×长×宽为 12×18 m×9.9 m,实际停留时间 0.62 h , 总供气量 518920 m3/d (即 6m3/ s)。 絮凝池供气分三段:第一段供气 15 m3/ (m3·d) ,第二段供气 9 m3/ (m3·d),第三段供气 4 m3/ (m3·d)。 (3) 沉淀池。平流式沉淀池主要参数:晴天高峰流量时 215m3/ (m2·h),平均流量时 2 m3/ (m2·h),水平流速 3mm/s,停留时间 115h。 共分 4 组,每组 12 池,每池尺寸 919 m×76 m,水深 3175 m,采用链 板式刮泥机,共 48 台套。 工艺描述 165
166. 本工程为一组加强处理,向污水中加药后先进入快速混合池,用 空气混合,停留 60s,然后进入化学生物絮凝池,采用空气供氧与搅 拌,并从沉淀池回流进水量 20 %~50 %的污泥,与进水混合,加助 凝剂。投加混凝剂量为 120 mg/ L PAC (液体聚合铝),助凝剂为 015mg/L 聚丙烯酰胺( PAM) 。絮凝池供气量分 3 段,即各 1/3 长度, 第一段供气较多,第二段次之,第三段较少,总停留时间 0.62 h。絮 凝池后接平流式沉淀池,内设链板刮泥机,污泥部分回流,剩余污泥 排出。经过化学生物絮凝处理后的污水通过出水泵房提升后排入长 江。 污泥处理 经计算化学絮凝处理产生污泥量为 255 t/d (干泥),经污泥调节 池,停留时间 1 h ,由泵提升后进污泥机械脱水机房。采用 6 套(5 用 1 备) 高干度离心脱水机,进泥含水率 97 %,出泥含水率 65 %, 投加混凝剂 6 g/ kg 泥。脱水后污泥由车外运。 2.4 竹园第二污水处理厂 上海市竹园第二污水处理厂(以下简称―竹园二厂‖)为上海城市环 境项目污水治理三期工程子项目的一部分,设计处理规模为 50 万 m3/d,于 2007 年 7 月开始调试, 10 月通过验收,进入正式运营。工艺 流程见图 2-7。 竹园二厂位于浦东外高桥保税区东北处,北临长江,与竹园第一 污水厂相邻,服务面积为 37.33km2 ,服务人口为 93. 56 万人,生活污 166
167. 水与工业废水约各占 85%和 15%。污水经收集处理后,达到《城镇污 水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的二级标准,再深海排 放。 设计进、出水水质见表 2-4。 图 2-7 竹园第二污水处理厂工艺流程 表 2-4 设计进、出水水质(mg/L) 项目 COD BOD5 SS 进水 250 120 150 出水 100 30 30 TN NH3-N PO43—P PH 38 25 4 6-9 28 25 3 6-9 2.5 松江西部污水处理厂 2.5.1 工程概况 松江区位于上海市西南,在黄浦江上游,离市中心约 40 km。 松江西部污水处理厂总服务面积约 138 km2,总规划人口约 35 万 人。工程规划年限至 2020 年,规划污水量为 10 万 m3/d,近期污水量为 5 万 m3/d。污水厂处理工艺采用倒置式 A/A/O 工艺,处理后出水水质 167
168. 达到上海市污水综合排放二级标准,排放至油墩港准水源保护区外 0.5 km 处。 工程于 2002 年 10 月份开工建设,2004 年投入运行。 2.5.2 工程规模 污水水量 松江西部污水厂总设计规模 10 万 m3/d,分两期建设,第一期设计 水量 5 万 m3/d。管网按分流制设计,总变化系数 K=1.38,各构筑物除 生物反应池按平均流量设计外,其余构筑物按高峰流量设计。 污水水质 根据上海市郊县污水厂的进水水质指标和对本地区污水量及水 质预测情况,确定了松江西部污水处理厂的污水进水水质指标(见表 2-5)。 表 2-5 污水进水水质指标 项目 COD BOD5 SS 指标(mg/L) 350 180 250 NH3-N 25 PO43--P 4 出水水质 污水经处理后排入油墩港准水源保护区外 0.5 km 处,油墩港在排 放口处的功能定位为 IV 类水体,因此,处理后的出水水质达到上海污 水综合排放二级标准。主要出水水质指标见表 2-6。 表 2-6 污水出水水质指标 168
169. 项目 COD BOD5 SS 指标(mg/L) ≤120 ≤30 ≤30 NH3-N ≤10 PO43--P ≤1 污水及污泥处理工艺设计 污水处理工艺为分点进水倒置 A/A/O 处理工艺,其流程见图 2-8。 污泥处理采用污泥机械浓缩脱水的方案,大大缩短了污泥的停留 时间,减少和避免了污泥液中磷的释放。污泥处理流程见图 2-9。 图 2-8 分点进水倒置 A/A/O 工艺流程图 图 2-9 污泥处理工艺流程图 2.6 龙华污水处理厂 龙华水质净化厂位于漕溪路以东约 600m,厂区北沿龙漕路,南 至龙华港,占地约 83.5 亩。服务范围为东南起自沪杭铁路,西至上 169
170. 沃塘,北至宜山路以北蒲汇塘,面积约 1200 公顷。建设规模为日处 理污水 10.5 万立方米。服务人口已达 35 万人,该地区的生活污水和 工业废水经龙华水质净化厂处理后,排入龙华港,从而减少了对龙华 港的污染。 漕溪路以西服务范围内的污水经微电子和康健 2 座中途泵站提 升至漕宝路泵站,由漕宝路泵站直接送入污水厂曝气沉砂池,漕溪路 以东服务范围内的污水自流进入厂内进水泵房,由进水泵房提升至曝 气沉砂池。 污水处理工艺为 AO 法+物化法,污泥处理采用污泥浓缩、离心 脱水后外运。 占地面积(亩): 83.5 处理规模(万立方/日): 10.5 处理深度: 二级 处理工艺: 活性污泥法 服务面积(公顷): 1200 服务人口(万人): 35 污泥处理工艺: 浓缩脱水 污泥处置与利用: 填埋 污水回用量(万立米/日): 0.0032 工业废水占处理水理(%): 30 170
171. 2.7 曹杨污水处理厂 曹杨污水处理厂位于上海市西北角的曹杨新村内。污水厂第一期 工程建于 1954 年,1955 年正式投入使用,一期工程原设计日处理能 力为 5700 m3,投资约 115 万元,为当时曹杨地区约 4 万人服务;1960 年曝气池的运行方式由传统曝气池改为吸附再生法,使处理能力达到 8000 m3/d。随着新村规模的不断发展和人口的增加,设备的处理能力 已日益跟不上污水量的增加,1976 年开始筹建第二期工程,投资 360 万元,增加处理能力 1.2 万 m3/d,1980 年正式投产。1984 年又增建 日处理量 1 万 m3/d 的三期工程,1987 年正式投产,工程投资约 450 万元。三期扩建工程完成后,曹杨污水厂处理量达到 3 万 m3/d。厂所 属的污水输送泵站有兰溪路泵站、真如泵站、水塘泵站共 3 座泵站。 工程设计进水水质为:BOD5 200~250 mg/L,SS 300~350 mg/L; 设计出水水质为:BOD5≤20mg/L,SS≤30 mg/L。 主要设计参数:(1)曝气沉砂池,设计停留时间 101 s,曝气量 80 m3/h;(2)初沉池(斜板):水力负荷 4.17m3/(m2·h),停留时间 0.58 h;(3)曝气池:设计污泥负荷 0.22~0.35 kg BOD5/(kg MLSS·d),曝 气强度 5.5~6.2 m3/(m2·h),水力停留时间 6.3~8.9 h,污泥回流比 40%;(4)二沉池,一期 (平流)水力负荷 1.74 m3/(m2·h),停留时间 0.96 h;二期 (斜板)水力负荷 2.5 m3/(m2·h),停留时间 1.14 h;三期 (竖 流)水力负荷 0.93 m3/(m2·h),停留时间 2.0 h;(5)污泥浓缩池,停留 时间 1.8 d。 171
172. 曹杨污水厂实际运行中,进水 BOD5 为 350~400 mg/L,SS320 mg/L,出水 BOD5 ≤10mg/L,SS ≤10 mg/L,出水水质相当好。污水厂 实际运行水量约为 24000 m3/d。工程实际运行电耗为 0.33 kWh/m3, 运行费用为 0.51 元/m3,工厂运行管理污泥处理部分采用二班制,污 水处理采用三班制。 至 1995 年,引进阿法拉伐的离心脱水机对湿污泥池贮存的污泥 进行浓缩脱水,脱水后的污泥外运至填埋场进行卫生填埋。 2.8 彭浦污水处理厂 彭浦污水处理厂位于污水厂路 2 号,占地 1.47 公顷。1953 年建 成通水,采用一级处理工艺,建有杂粒池、双层沉淀和粗煤碴床。设 计日处理能力为 0.57 万立方米。随着宜川、甘泉、交通等新村的兴 建,1954 年完成该厂扩建,增设二级处理项目,首次采用生物膜法 工艺,处理成本仅为活性污泥法的 1/5,是上海市唯一试验性的生物 滤池城市污水处理厂。主要构筑物有:平流式杂粒池 1 座,比例流量 堰,双层沉淀池 1 座,细帘格池 1 座,投配池 1 座,生物滤池 1 座和 二次沉淀池 2 座。污水处理效果设计 5 日生化需氧量减少 85%,悬浮 固体减少 83%。 2.9 闵行区污水处理厂 闵行区污水处理厂隶属于闵行区水务局,位于上海市西南,莘庄 镇北部,毗邻淀浦河,厂区占地面积 57.3 亩,固定资产 7000 多万元。 厂外设有 10 座污水输送泵站,服务面积 9.25 平方公里,服务人口近 172
173. 16 万人。 闵行区污水处理厂于 1982 年建成污水处理一期工程,处理量 5000 立方米/日,采用传统的活性污泥法处理工艺。1993 年建成二期 扩建工程,规模为 10000 立方米/日,分两组,每组 5000 立方米/日, 采用 A/O 法处理工艺。1998 年建成三期扩建工程,处理规模为 30000 立方米/日,分两组,每组 15000 立方米/日,采用氧化沟处理工艺。 现有污水处理规模为 45000 立方米/日,实际处理水量为 32000 立方 米/日。由于建成较早,厂内的污泥采用重力浓缩后用船外运堆肥的 处置方法,没有污泥脱水设备。 二期 A/O 法现处理水量为 10000 立方米/日,剩余污泥经重力浓 缩池浓缩后装船外运,上船污泥含水率为 95%,装运量约 80 立方米/ 日。 三期氧化沟现处理水量为 22000 立方米/日,剩余污泥也是经重 力浓缩池浓缩后装船外运,上船污泥含水率为 98.4%,装运量约 200 立方米/日。 闵行区污水处理厂租用 10 亩作为污泥卸货堆场,堆场的污泥供 应园艺场,作为培育花草苗木的肥料使用,做到污泥的资源化利用。 2.10 泗塘污水处理厂 泗塘污水处理厂位于上海市宝山区,始建于 20 世纪 90 年代初,并 于 2002 年—2003 年对部分设备、设施进行了更新改造。该厂设计 规模为 2×104m3/d,处理对象为典型的城市生活污水,采用传统活性污 173
174. 泥处理工艺,主要去除 BOD5 和 SS,尾水排入蕰藻浜。污泥经重力浓 缩后,经由蕰藻浜用船外运处置。 泗塘污水厂规划服务范围内污水总量为 3.05×104m3/d,其中泗塘 污水厂改建规模为 2×104m3/d,多余污水量(1.05×104 m3/d)经合流污水 一期总管纳入竹园污水外排系统。 设计进、出水水质见表 2-7。 表 2-7 污水处理厂进出水水质 项目 COD BOD5 SS NH3-N TP 进水(mg/L) 200 400 200 45 7 出水(mg/L) ≤30 ≤100 ≤30 ≤25 ≤3 去除率(%) ≥85 ≥75 ≥85 ≥44.4 ≥57 2.11 东区污水处理厂 东区污水处理厂位于河间路 1283 号(原贵阳路 490 号),占地 2.67 公顷,建成于民国 15 年(1926 年),是采用活性污泥法工艺的 二级污水处理厂。 主要构筑物有:泵房 1 座,曝气池 4 组(共 16 条),竖流式二沉 池 6 座,空气压缩机房 1 座,污泥干化床 33 只。日处理量为 1.7 万 立方米,经处理后尾水排入黄浦江。 174
175. 附 3 国家政策 —关于加强生活垃圾处理和污染综合治理工作的意见 环境保护部 住房和城乡建设部 国家发展和改革委员会 2010 年 生活垃圾处理和污染综合治理是城市管理及公共服务的重要组 成部分,是建设资源节约型、环境友好型社会的重要内容,是关系民 生的基础性公益事业。近年来,在党中央、国务院高度重视下,我国 生活垃圾处理和污染防治工作取得了长足发展,政策法规不断完善, 资金投入不断加大,处理能力和无害化处理率大幅提高。然而,随着 城镇化进程加快以及人民生活水平提高,我国生活垃圾产生量不断增 长,而与此同时,生活垃圾分类、回收和处理及污染防治能力与水平 相对滞后,已成为实现全面建设小康社会目标的一个薄弱环节,亟须 采取综合措施加以解决。现提出以下意见。 一、指导思想、目标任务 (一)指导思想。以邓小平理论和“三个代表”重要思想为指导, 深入贯彻落实科学发展观,坚持政府主导、社会参与,城乡统筹、科 学规划,因地制宜、分类指导的原则,促进源头减量,推进分类收集, 健全收运体系,提高处理能力,组织技术示范,制定政策措施,完善 175
176. 法规标准,加强监督管理,大力提升生活垃圾无害化处理水平,推进 生活垃圾减量化和资源化工作,切实保障人民群众身体健康和环境安 全,促进经济社会可持续发展。 (二)目标任务。到 2015 年年底,建立健全生活垃圾处理政策体 系和污染综合治理监管体系,减量化、资源化和无害化水平进一步提 高,生活垃圾污染得到有效控制。全国城市生活垃圾无害化处理率达 到 80%,其中 36 个大城市(省会城市和计划单列市)达到 95%。全国 所有县城建成 1 座以上生活垃圾无害化处理设施。城市生活垃圾产生 量增长率逐年下降,“十二五”末人均生活垃圾产生量实现零增长。 农村生活垃圾分类收集、无害化处理水平有较大提高,农村环境卫生 状况有实质性改善。 二、多管齐下综合治理 (三)积极促进源头减量。抓紧研究制定包装物强制回收管理办法, 加大《国务院办公厅关于限制生产销售使用塑料购物袋的通知》(国 办发〔2007〕72 号)和《国务院办公厅关于治理商品过度包装工作的 通知》(国办发〔2009〕5 号)落实力度,防止过度包装,减少包装废 弃物产生。调整燃料结构,加快发展城市燃气、太阳能和其他清洁能 源。鼓励餐具集中清洗消毒。在宾馆、饭店等服务性行业,限制一次 性用品的使用。推行“净菜进城”,“净菜上市”。健全再生资源回收 网络,方便居民交售废纸、废塑料、废金属等再生资源。在全社会大 力提倡适度合理消费,厉行节约,反对浪费。 176
177. (四)稳步推进分类收集。建立和完善先进的完整的废旧商品回收 利用和处理体系。鼓励生产和销售企业等单位通过“以旧换新”等多 种方式回收废旧商品。到 2015 年年底,年回收处理各类废弃电器电 子产品 2000 万台。建立和完善再生与综合利用产品的质量标准体系, 采取政策措施,拓宽资源综合利用产品市场。按照与后续垃圾处理技 术、方式和能力相适应的原则,积极开展城乡生活垃圾分类收集和处 理试点工作,并逐步推广。在居民住宅区完善干湿垃圾收集和清运设 施,鼓励居民对家庭生活垃圾实施干湿分类,将餐厨垃圾与其他生活 垃圾分离后分别投放。稳步推进废弃含汞荧光灯、废药品、废杀虫剂 等有害废物的单独收运工作,积极扶持终端分类处理设施的建设和发 展。 (五)健全垃圾收运体系。按照分类、密闭、压缩要求升级改造现 有生活垃圾收集、中转和运输设施,逐步淘汰敞开式收集、中转和运 输方式。改造生活垃圾处理中转站,配套建设餐厨垃圾处理设施。提 高生活垃圾分类收运能力和水平。到 2015 年年底,实现城市生活垃 圾收集和运输全部密闭化,餐厨垃圾和其他垃圾实现分类收运;县城、 乡镇基本建立收集和运输体系。 (六)合理选择处理方式。本着因地制宜、技术可行、设备可靠、 适度规模、成本经济的原则,合理选择卫生填埋、清洁焚烧、生物处 理等垃圾处理方式。 对于拥有相应土地资源且具有较好污染控制条件的地区,可采用 177
178. 卫生填埋方式处理生活垃圾;对于土地资源紧张,生活垃圾热值满足 要求的地区,可采用清洁焚烧处理技术;对于实行可降解有机垃圾分 类回收的地区,可采用适宜的生物处理技术;对于生活垃圾混合收集 的地区,不宜采用生物堆肥技术。 (七)加强餐厨垃圾管理。研究制定餐厨垃圾管理办法,加强餐厨 垃圾的产生、收集、运输、处置及其相关工作的监督管理,建立餐厨 垃圾全过程管理制度。餐厨垃圾产生单位应当将餐厨垃圾委托或提供 给专业化处理单位处理,严禁直接使用餐厨垃圾饲养畜禽及鱼类,严 禁用未经无害化处理的餐厨垃圾生产肥料,严禁将废弃食用油脂(包 括地沟油)加工后作为食用油使用。建立餐厨垃圾登记制度,餐厨垃 圾产生单位应如实记录餐厨垃圾的产生时间、产生数量和处理情况。 餐厨垃圾专业化处理单位应如实记录餐厨垃圾接受时间、数量和处理 情况。 各城市人民政府应制定规划,合理布局,建设餐厨垃圾集中处理 设施。在餐饮街、高校、度假村等餐厨垃圾产生集中的地区,试点建 设小型餐厨垃圾资源化处理站。新建宾馆、饭店、餐饮街、度假村、 高校校区和大型小区等应配套建设餐厨垃圾处理设施。组织开展城市 餐厨垃圾资源化利用和无害化处理试点工作。到 2015 年年底前,36 个大城市(省会城市和计划单列市)实现餐饮行业餐厨垃圾集中收集和 处理。 (八)加大农村生活垃圾综合治理力度。各地要把农村生活垃圾综 178
179. 合治理作为社会主义新农村建设的重要突破口和关系农民切身利益 的大事,纳入各级政府基本公共服务范围,进一步加大政府投入和“以 奖促治”政策实施力度,加强农村环境综合整治,推进农村清洁工程 建设。 社会主义新农村建设中,要把生活垃圾收运和处理作为重要内 容,在村庄建设布局上予以明确,在建设时序上,予以优先考虑。要 建立村庄清扫保洁机制,有条件的地区要将环卫管理范围向乡村延伸 覆盖。要结合实际情况,把沼气建设、有机垃圾发酵池建设和农村改 厕结合起来。以房前屋后基本没有零星垃圾,村间集镇基本没有散放 垃圾,河塘基本没有漂浮垃圾,穿村铁路公路基本没有散落的塑料垃 圾,废弃农药及其包装物基本没有乱丢弃为目标要求,组织开展农村 生活垃圾收集和处理试点示范工程。鼓励农民将菜叶、菜根和谷皮果 壳等有机物用于沼气和沤肥原料,将建筑垃圾、灰渣等用于村庄平地、 修路或者再生利用。 三、加强行业管理和环境执法监督 (九)严格生活垃圾项目特许经营权招投标管理。制定项目投资主 体招标投标管理办法,严格执行《市政公用事业特许经营管理办法》, 规范生活垃圾处理特许经营制度,科学设定项目边界条件,加强招投 标过程的监督和管理,保证项目投资水平达到相关建设标准,防止投 标单位通过恶性竞争获得特许经营权后随意降低建设和运营水平。 (十)强化生活垃圾处理设施项目建设全过程监管。完善生活垃圾 179
180. 处理技术市场准入制度,新技术、新工艺要有完整的生产性实验报告 和专门技术报告,并报经省级住房和城乡建设行政主管部门会同有关 部门审查通过后才能推广应用。严格执行《城市黄线管理办法》,完 善信息公开和公众参与机制,认真做好规划选址、项目立项等前期准 备工作。严格执行建设市场管理规定,落实项目法人制、质量监督制、 合同管理制、工程监理制、工程竣工验收制等管理制度,保证工程质 量。生活垃圾处理设施的设计、施工、监理、竣工验收等资料应当依 国家《建设工程质量管理条例》及时向建设行政主管部门或者当地城 建档案馆移交存档,公众可依法申请公开和查阅。 (十一)切实加强生活垃圾处理设施的运营管理。各地市容环卫行 政主管部门要制定生活垃圾处理设施运营监管办法。积极开展第三方 监管的试点,对已经市场化运作的垃圾处理项目,可派驻监督员,按 照特许经营协议规定的条款,实施监督核查。进一步推进和完善生活 垃圾处理设施无害化等级评定工作。对生活垃圾焚烧设施操作人员实 行职业资格证书制度。生活垃圾处理企业要完善各项运行管理规程, 建立运行情况日记录制度,加强人员培训,提高运营效率,充分发挥 设施效益,保证污染物达标排放;要加强垃圾运输管理,防止遗撒遗 漏。 (十二)进一步规范生活垃圾处理企业环境管理。生活垃圾处理企 业要建立污染排放日常监测制度,每月向环境保护行政主管部门和市 容环卫行政主管部门报告运行情况和监测结果并向社会公开。新建生 180
181. 活垃圾焚烧设施,必须安装自动监测系统,对燃烧温度等主要运行工 况和烟尘、一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等主要污染物排放情况进 行实时监测,并在企业主要出入口附近等显著位置设立显示屏,向社 会公示监测数据;要记录并定期公开活性炭使用量,接受社会监督。 自动监测系统应当与环境保护行政主管部门和市容环卫行政主管部 门联网。现有生活垃圾焚烧单位,必须于 2011 年 12 月底之前达到上 述要求。生活垃圾焚烧企业应当对焚烧设施二恶英排放情况每年至少 监测一次,对氯化氢和重金属每季度至少监测一次。城镇污水处理厂 污泥应按有关规定妥善处理,含水率超过 60%的城镇污水厂污泥不 得进入生活垃圾填埋场填埋。生活垃圾处理企业应当制定应急预案, 积极预防和妥善处置突发环境事件。 (十三)严格环境执法监管。严格执行建设项目环境影响评价和环 保“三同时”(建设项目的环保设施与主体工程同时设计、同时施工、 同时投产使用)制度。各级环境保护行政主管部门要会同市容环卫行 政主管部门要把生活垃圾处理设施运行状况纳入重点监管范围,每月 至少开展一次监督性检查,每两个月至少开展一次常规污染物监测, 对焚烧设施二恶英排放情况每年至少监测一次。2010 年年底前,各 地要对正在运行的生活垃圾处理设施污染状况进行一次全面排查,近 期完成对生活垃圾焚烧设施污染物排放特别是二恶英排放的监测。对 污染严重的垃圾处理设施,当地环境保护行政主管部门会同市容环卫 行政主管部门责令其限期整改,并向社会公布。 181
182. (十四)开展非正规生活垃圾处理设施和临时堆放场所环境风险 评估和治理工作。2015 年年底前,各地要完成环境敏感区域及大、 中城市周边简易或非正规生活垃圾填埋场或堆放场所的环境风险评 估工作。经评估存在污染需要治理的,应当进行治理和修复,消除环 境和安全隐患。要有计划关闭过渡性的生活垃圾简易或非正规填埋设 施。 四、完善法规和政策体系 (十五)健全法律标准体系。加快《固体废物污染环境防治法》和 《城市市容和环境卫生管理条例》等法律法规修订前期研究工作,完 善相关管理制度。抓紧制定、修订和完善生活垃圾处理和污染防治相 关标准规范。加快地方立法步伐,制定完善地方生活垃圾处理相关法 规和标准,规范生活垃圾处理行为。 (十六)完善经济政策。各地要认真执行经国务院同意原国家计委 会同有关部门印发的《关于实行城市生活垃圾处理收费制度,促进垃 圾处理产业化的通知》(计价格〔2002〕872 号)和《关于推进城市污 水、垃圾处理产业化发展的意见》(计投资〔2002〕1591 号)的有关政 策要求,完善生活垃圾收费办法,按照补偿垃圾收集、运输和处理成 本,合理盈利的原则核定垃圾收费标准,促进生活垃圾处理产业化发 展。要创新收费方式,提高收缴率,降低征收成本。开展行政机关和 企事业单位向市容环卫行政主管部门申报生活垃圾排放情况试点工 作,推行计量收费。加强垃圾收费的使用监管,确保专项用于生活垃 182
183. 圾的收集、运输、中转和终端处理环节。垃圾收费收入不足以补偿生 活垃圾收集、运输、中转和终端处理成本的,地方政府要予以补助, 保证垃圾处理设施正常运行。完善资源综合利用目录,生活垃圾处理 企业可按规定享受相关税收优惠政策。 (十七)拓宽投融资渠道。根据生活垃圾处理低回报、高稳定性、 资金需求大的行业投资特点,研究开发适当的低成本、长期限的金融 工具来支撑,如信托基金、企业债券等,丰富资金来源,建立多渠道 投融资体系。抓紧建立和完善支持生活垃圾处理设施建设的财政、金 融、土地等政策,降低企业的生产和经营成本,扶持企业发展。 (十八)加大资金投入。对生活垃圾无害化处理设施建设给予适当 补助。地方财政要对实施本地区生活垃圾处理和污染综合治理规划及 监管能力建设资金需求予以保障。 五、加大科技支撑力度和人才培养 (十九)加强生活垃圾处理污染防治技术研究。各级科技主管部门 应将生活垃圾处理技术纳入相关科技计划,加大支持力度。加强生活 垃圾预处理、清洁焚烧、二恶英控制、生活垃圾渗滤液处理、水泥窑 处置生活垃圾、生活垃圾焚烧飞灰无害化处置和利用、餐厨垃圾处理 和资源化利用,废弃油脂生产生物柴油、填埋场封场再利用、含汞荧 光灯处理、生活垃圾污染场地评估和修复,以及垃圾处理环境监测和 性能检测等技术研发,并依托重点工程项目组织开展试点示范。以废 弃农药包装物、废塑料、废弃农膜为重点,研究开发适合农村地区的 183
184. 生活垃圾处理技术。 (二十)提高生活垃圾处理技术装备水平。针对垃圾填埋工艺中高 性能防渗膜、压实机、渗滤液处理及沼气发电、垃圾焚烧等关键技术 装备,选取具有创新性、先进性、可靠性、自主知识产权且相对成熟 的,开展工程示范。加强技术集成,加快生活垃圾装备标准化、现代 化和国产化水平。在整合利用现有科技资源基础上,建设国家级垃圾 处理工程技术中心,搭建“产、学、研”平台,促进生活垃圾处理技 术的研究机构、处理设备的制造企业和生活垃圾处理企业的沟通、交 流和合作,促进成果转化和产业化。 (二十一)加强人才培养。加强职业教育和培训,培养生活垃圾处 理和污染综合治理专业人才。鼓励高等院校和科研院所与有条件的重 点企业合作,加强相关高级管理人才、高级技术人才、高级技能人才 的培养。 六、加强规划统筹 (二十二)研究制定全国“十二五”生活垃圾处理设施建设及污染 综合治理等相关规划。提出生活垃圾处理和污染综合治理的基本思 路、目标、原则、任务、投资和政策措施等。坚持减量化、资源化、 无害化原则,按照发展循环经济的理念,加快生活垃圾处理减量、分 类、中转运输和处理处置设施建设及现有垃圾处理设施技术升级改 造,提高餐厨垃圾集中收集和处理能力,加强运行监管能力和环境监 测能力,促进生活垃圾处理和污染综合治理能力迅速提高。各城市人 184
185. 民政府要结合本地区的实际,组织编制实施本辖区内生活垃圾处理和 污染综合治理规划,并纳入国民经济和社会发展计划。 (二十三)严格执行城市建设相关规划。地方各级政府编制的生活 垃圾处理和污染综合治理规划要符合城市总体规划要求。重点要做好 生活垃圾处理设施建设的规划选址工作,保障处理设施建设用地,严 格规范垃圾处理设施周边的建设开发活动。鼓励打破行政区域限制, 探索区域共建共享生活垃圾处理设施。各级政府必须严格执行城市总 体规划及相关规划,未经相关法定程序,不得随意更改。进一步完善 规划公开和公众参与的程序和制度,相关规划草案应当依据《城乡规 划法》征求专家和公众的意见。 七、严格落实责任 (二十四)明确地方政府责任。生活垃圾处理和污染综合治理工作 由地方政府负责,要切实加强组织领导,抓紧制定落实本意见的实施 方案,将各项任务逐级分解落实到责任单位和企业,并强化考核和监 督。生活垃圾处理和污染综合治理目标完成情况要纳入地方政府绩效 考核体系,并参照《国务院批转节能减排统计监测及考核实施方案和 办法的通知》(国发〔2007〕36 号)予以考核。地方各级监察部门会同 有关部门要建立垃圾处理设施建设质量和运行管理责任追究制度,对 建设质量低劣造成设施不能正常运行的,依法追究其经济责任并限期 整改;情节严重的或发生严重污染事故的,要全过程分析排查立项、 审批、验收等各个关键环节,追究有关责任单位和责任人的责任;构 185
186. 成犯罪的,依法移送司法机关处理。 (二十五)深化环卫体制改革。各地应进一步转变政府职能,按照 政企分开、政事分开、事企分开的原则,制定具有可操作性的改革方 案,稳步推进环卫体制改革。财政、人力资源社会保障等部门要研究 制定财政、再就业等扶持政策,确保环卫体制改革稳步推进,加强环 卫行业能力建设,提高环卫作业水平。 (二十六)加强宣传教育。将推行生活垃圾源头减量、分类收集和 倡导绿色消费作为社会主义生态文明、精神文明建设的重要内容,通 过广播、电视、网络等媒体加强宣传教育。从家庭一日三餐入手,推 广普及垃圾减量和分类知识,在全社会养成垃圾减量和分类的良好习 惯,树立“垃圾处理、人人有责”的观念,鼓励全民参与。要特别注 重中小学生的环境教育,在中小学课本中增加垃圾减量和分类处理的 教育内容。各地区要采取多种形式普及垃圾处理和污染防治相关知 识,鼓励将生活垃圾处理设施建设成环境教育基地,设立公众参观日, 让群众充分了解垃圾处理设施运营和污染控制情况。 186
187. 附 4 上海市政策 —关于进一步加强本市生活垃圾管理的若干意见 上海市人民政府 2010 年 为深入贯彻落实科学发展观,促进本市经济社会、人口和资源环 境全面、协调、可持续发展,根据《中华人民共和国固体废物污染环 境防治法》、《城市生活垃圾管理办法》、《上海市市容环境卫生管 理条例》等法律、法规的规定,现就进一步加强本市生活垃圾管理提 出若干意见如下: 一、充分认识加强生活垃圾管理的重要意义 生活垃圾管理是维护城市正常运行的基础工作。生活垃圾处理是 一项重要的公共服务,是一项关系民生的基础性公益事业。不断提升 生活垃圾管理水平,是推进节能减排、发展低碳经济的重要途径,是 实现本市经济、社会科学发展的重要保障,也是改善人民群众生活环 境的基本要求。 近年来,本市生活垃圾管理取得了明显成效。但随着本市人口的 快速增长,生活垃圾无害化处置能力已不能满足处理需求。生活垃圾 处置设施布局不合理、部分处置设施长期超负荷运行、资源化利用总 体水平不高、无害化处置技术应用不广等问题日益凸显,生活垃圾管 理工作面临严峻形势。 187
188. 各级政府、各有关部门要从可持续发展的战略高度,深刻认识加 强生活垃圾管理的重要性和紧迫性,切实履行职责,增强服务能力, 提升管理能级,进一步提高本市生活垃圾减量化、资源化和无害化水 平。 二、明确加强生活垃圾管理的基本原则、工作目标 (一)基本原则 1.坚持城乡统筹、科学规划。按照―一主、多点‖的要求,优化生 活垃圾处理设施规划,完善科学合理的区域处置布局,着力形成市中 心城区和郊区生活垃圾物流既相对独立又资源共享的格局。 2.坚持环境优先、资源利用。着眼于环境友好、节能减排,积极 倡导低碳生活方式,大力推进生活垃圾分类,促进垃圾源头减量,优 化资源利用结构,切实提高各类垃圾再生利用水平。 3.坚持政府主导、社会参与。积极构建政府引导下的社会参与机 制,按照市场化运营管理模式,形成职责清晰、技术先进、能力充足 的生活垃圾末端处置体系,不断提高生活垃圾处理效率。 4.坚持分级负责、属地管理。完善市、区县、街(镇)三级垃圾 管理体制,形成市级统筹全市生活垃圾管理技术、标准、政策及物流。 区县负责所辖区域生活垃圾收集、运输、处置工作,承担相应费用; 街(镇)组织发动市民群众、社会单位积极参与生活垃圾管理的工作 格局。 5.坚持技术创新、安全运行。以适用、先进、安全为方向,推进 188
189. 生活垃圾资源化、无害化处理技术的创新与产业化应用。加强处置设 施运营监管,规范处置运营行为,严格控制收集、运输、处置过程对 环境的污染。 (二)工作目标 1.切实控制生活垃圾年增长幅度。大力推广居民区生活垃圾分类 投放,综合运用多种手段,促进生活垃圾源头减量,力争将全市生活 垃圾年增长率控制在 3%左右。 2.积极推进生活垃圾资源化利用。到 2012 年,基本实现建筑垃 圾、餐厨垃圾、绿化垃圾与日常生活垃圾分类收集、运输、处置。到 2015 年,基本实现建筑装修垃圾、餐厨垃圾、绿化垃圾等资源利用。 3.着力提升生活垃圾无害化处理能力。到 2012 年,全市生活垃 圾无害化处理能力达到约 2 万吨/日。到 2015 年,全市生活垃圾无 害化处理能力达到约 2.7 万吨/日,基本满足全市生活垃圾处理需求。 三、落实加强生活垃圾管理的主要任务 (一)加强源头管理,实现生活垃圾减量化 1.促进社会源头减量。加大政府引导推进力度,努力发展循环经 济、低碳经济,鼓励社会、市民积极参与源头减量工作。研究制定相 关政策,不断促进清洁生产。限制产品过度包装,鼓励包装物回收利 用,发展绿色包装,强化生产者责任。推进新建住宅全装修,提倡适 度装修,减少房屋装修垃圾。倡导节俭型餐饮文化,积极引导绿色消 费、适度消费;继续推进净菜上市,减少餐厨垃圾。 189
190. 2.推进生活垃圾全过程分类。继续加强宣传引导,大力推行低碳 生活方式。推进居住区、企事业单位、公共场所日常生活垃圾分类投 放,强化垃圾分类在文明小区、文明社区、文明单位、文明行业以及 市容环境责任区等各类创建活动中的作用,促进生活垃圾的循环利 用。加大生活垃圾分类运输专用设备的投入力度,加快建设日常生活 垃圾、建筑装修垃圾、餐厨垃圾、绿化垃圾分流处理系统,逐步形成 居民生活垃圾分类投放、分类收集、分类运输、分类处置的全过程分 类。 (二)推进资源利用,提升生活垃圾资源化水平 1.完善废品回收利用体系。鼓励社会参与废旧物品回收利用工 作,健全社区废品回收利用系统,进一步完善废旧物资回收利用网络。 加大政策引导和支持力度,推进废品回收企业规模化、规范化发展。 研究制定相关政策,建立健全电子垃圾回收处理系统,积极推进现有 回收体系与相关末端处理企业的对接,鼓励有条件的企业参与回收渠 道建设。 2.拓展建筑装修垃圾利用途径。建立健全建筑装修垃圾集中收 集、规范运输、定点处置机制,促进建筑装修垃圾有序消纳。推进建 筑装修垃圾水运中转码头和浦东、闵行、宝山等装修垃圾、拆建废料 资源化利用设施建设,设立区域分拣处置场,逐步实现建筑装修垃圾 就地消纳和再生利用。依托生活垃圾集装化运输中转码头,在老港固 体废弃物综合利用基地建设装修垃圾集中处理设施。加快研究装修垃 190
191. 圾资源利用技术,推进示范项目建设。积极扶持建筑装修垃圾资源化 利用企业,支持建筑装修垃圾资源化利用行业健康发展。 3.推动餐厨垃圾资源利用。规范餐厨垃圾产生、收集、运输、处 置行为,实现餐厨垃圾产生单位全覆盖管理。引导社会力量积极探索 餐厨垃圾处理新技术和新方式,开发餐厨垃圾资源化利用产品,推广 餐厨垃圾源头脱水技术。鼓励郊区采取资源规范利用等方式处理餐厨 垃圾。 4.加大绿化垃圾回收利用力度。完善各区县绿化枯枝、落叶收集 系统,鼓励有条件的郊区接纳中心城区已粉碎的预处理绿化垃圾。推 广应用绿化垃圾回收利用技术成果,采取粉碎发酵、腐熟堆肥等多种 方式,实现绿化垃圾综合利用。 5.提高日常生活垃圾资源利用程度。加大生活垃圾分类工作力 度,鼓励具备条件的企业推进生活垃圾分拣,促进废纸、废塑料、废 玻璃等垃圾资源的再利用。大力支持生活垃圾填埋场沼气利用、生活 垃圾焚烧发电等项目建设。深化相关鼓励扶持政策,着力提高生物气 发电和焚烧发电产业利用水平。 (三)加速推进设施建设,提高生活垃圾无害化处理能力 1.加快生活垃圾处置设施建设。推进老港生活垃圾处置设施和配 套环保设施建设,不断适应中心城区生活垃圾量持续增长的需要。按 照―就近消纳‖的原则,着力推进郊区生活垃圾处理设施建设,完善农 村生活垃圾―户分类、村收集、镇运输、区处置‖的处理系统,以适应 191
192. 郊区城市化进程加快所带来的生活垃圾处置需求。2012 年,完成老 港生活垃圾综合利用基地一期建设;2015 年,完成老港生活垃圾综 合利用基地二期和金山、奉贤、嘉定、浦东、闵行和长兴岛等地区生 活垃圾无害化处理设施建设。 2.提升餐厨垃圾处理设施能级。以改进餐厨垃圾处理工艺为重 点,通过改建、扩建现有处理设施,提升餐厨垃圾处理综合能力。新 建宾馆、饭店、餐饮街、度假村、高校校区、职工食堂等应按照标准, 配套建设餐厨垃圾处理设施,不断规范餐厨垃圾处置行为。 3.改善垃圾处置设施周边环境。加快原老港一、二、三期垃圾填 埋场生态修复工程。关闭金山、青浦、松江等区域内镇级生活垃圾简 易堆场,实施环境改善工程。对已投入运营和在建、规划建设的生活 垃圾处理设施周边,实施规划控制,严格控制人流聚集性项目开发, 并结合实际情况实施防污染隔离林带建设。 4.规范渗沥液减排。加强生活垃圾清运过程管理,继续推进生活 垃圾收运车辆技术更新,规范渗沥液收集、排放行为,消除收运过程 滴漏现象。改造、更新生活垃圾小型压缩式收集设施,推广生活垃圾 中转站、转运码头渗沥液的就近规范排放,减少生活垃圾末端处置量。 加快推进生活垃圾中转、集装化运输系统建设,努力减少二次污染, 不断提高环境质量。 四、确保生活垃圾管理有序进行 (一)落实设施建设责任 192
193. 积极探索政府主导、市场化运作、国有控股企业参与的生活垃圾 处理设施建设和运营管理新机制。加大政府投入力度,市级生活垃圾 处理设施以市级政府性投资建设为主;郊区政府负责本区域生活垃圾 处理,包括装修垃圾、餐厨垃圾、绿化垃圾等资源化利用设施的建设。 对郊区政府投资建设的生活垃圾末端处置设施,市政府给予一定的经 费补贴。 (二)强化价格调控机制 根据―按量收费、按类收费‖的原则,规范单位生活垃圾处理收费, 深化居民生活垃圾处理收费制度及实施机制研究。完善市级生活垃圾 处理设施处理价格机制,健全各区生活垃圾总量控制和计量收费制 度,继续实施―超量加价、减量奖励‖政策,鼓励源头减量。进一步完 善生活垃圾处理环境补偿办法。对社会企业参与生活垃圾处理设施运 行,按照―保本微利,公开透明‖的原则,建立合理的价格体系。 (三)健全法规政策和技术标准 按照法定程序,推进生活垃圾管理立法研究,加快生活垃圾管理 地方性法规的立法工作,开展餐厨垃圾、建筑垃圾管理等政府规章、 技术标准的制订、修订。研究并落实生活垃圾资源化利用企业的相关 扶持政策,支持相关项目实施主体和配套单位的有关工作。研究制订 各类资源化利用产品推广应用政策和资金补贴机制。研究制订适度包 装和绿色包装标准,制订生活垃圾分类收运车辆技术标准和作业规 范,制定生活垃圾处理设施运营技术规范和监管办法。 193
194. (四)加大科技支撑力度 加大政策引导、扶持力度,积极开展生活垃圾分类收集、运输、 处理及垃圾综合管理的基础性、关键性技术的研究,特别是突破制约 生活垃圾处置行业发展瓶颈的新技术研究。大力推动生活垃圾处理中 渗沥(滤)液处理、臭气控制、资源化利用、生态修复等方面新技术 的研究与产业化应用。加快生活垃圾管理信息化系统建设,逐步实现 生活垃圾处理全过程信息化管理。 (五)健全监督管理体系 加强生活垃圾收运、处置过程监管,建立健全垃圾收运、处置多 元化监管体系,防止垃圾混装、混运,防止收集、运输、处置中对环 境的再污染。建立并完善各类生活垃圾处理设施运营质量标准、监管 标准和综合考评办法,强化监管手段,加强运营质量监督和环境监测, 切实提高垃圾处理设施运营效率和监管水平。 (六)增强公众责任意识 广泛、深入、持久地开展生活垃圾减量、资源利用、无害化处理 的宣传活动,不断提高社会公众节能减排、低碳生活的环境责任意识、 行为规范意识。采用多种方式、利用多种渠道开展生活垃圾处理科普 宣传,创造客观、公正、友善的舆论环境。积极引导公众参与环境改 善活动,广泛听取群众意见和建议,集中公众智慧,解决生活垃圾分 类、减量和处置中的难题。完善公众监督机制,创新公众参与途径, 加强社会公众对生活垃圾管理的监督。 194
195. (七)加强统筹协调 建立由市政府相关部门参与的生活垃圾管理协调机制,及时解决生活 垃圾管理和设施建设中的问题,推进生活垃圾处理设施建设,加大生 活垃圾管理力度。区县政府负责组织落实本行政区域生活垃圾处理工 作,加强街镇层面管理力量,落实相应经费。将生活垃圾管理工作, 列入区县政府重点工作绩效考核内容。 195
196. 附 5:垃圾取样家庭名单 姓名 家庭住址 张菊萍 安远路 777 弄 6 号 1202 张效国 临汾路 299 弄 5 号 1303 陆文俊 真北路 4333 弄 68 号 1001 室 赵凡 广粤路 439 弄 35 号 302 室 周增炎 同济新村 148 号 401 室 李国建 同济新村 348 号 6 室 马鲁铭 学府街 88 弄 19 号 樊金红 彰武路 72 号 1213 王红武 虹梅南路 126 弄 70 号 401 室 严媛媛 同济新村 411 号 高廷耀 同济新村 346 号 1 室 刘志刚 浦东区御青路 328 弄 88 号 501 室 吴星五 同济新村 558 号 8 室 朱锦福 同济新村 645 号 1 室 周玲玲 虹口区密云路 471 弄 何群彪 控江路 1500 弄 97 号 2303 室 史小云 国权路 95 弄 14 号 502 室 张平 世界路 117 弄 13 号 502 室 家庭人数 3 1 3 2 2 2 4 3 4 1 2 2 3 3 3 3 2 4 196 联系方式 62322420 56919814 36329110 65924431 65136165 65040687 13624133350 13917812949 13162299355 13611938993 65983868 18918025137 65980872 65980872 18721933703 13901886183 13601660387 13482298498
197. 龚荣祥 长阳路 3103 弄 18 号 302 室 3 胡善玲 同济新村 511 号 204 室 3 刘霞 国权路 95 弄 17 号 902 室 2 吴成根 凤城三村 79 号 203 室 3 陈洪斌 郑立路 830 弄 8 号 202 室 3 徐文英 同济新村 20 号 8 室 2 彭海清 国权路 95 弄 16 号 801 室 3 周荣丰 江西中路 374 号 44 室 3 张锁乔 泾东路 103 弄 25 号 2 江霜英 欧阳路 322 号 403 室 3 张德胜 密云路 528 号 8 室 3 魏宏斌 双阳北路黄兴花园 145 弄 1101 室 3 李平 同济大学青年楼 134 号 3 邹平 同济绿园 23 号 501 室 3 屈计宁 浦东羽山路 600 弄 17 号 502 室 3 卓桂华 密云路 528 弄 2 号楼 2101 2 薛静 上海市武川路 78 弄 46 号 401 2 洪杰 吉浦路 615 弄 75 号楼 501 室 3 周佳懿 洛川中路 1100 弄 31 号 202 3 13611697068 13916972831 13801764421 13917776807 65984569 65981794 13601694023 65981794 65028375 15921552837 65984566 13818921659 13801764420 13701743616 13701668497 13524343235 15901844186 13818857894 13564225516 197
198. 附 6:污水部分实验记录 1. 三餐垃圾粉碎模拟实验 1.1 实验内容 将每天收集的早餐、午餐和晚餐垃圾分别混合,随机取样,进行 称量、食物种类记录,然后进行食物垃圾处理器粉碎处理和水质监测, 模拟用户家庭使用食物垃圾处理器后的污水状态。 1.2 实验操作 食物垃圾处理器是美国 Emerson 电气和通用公司推出的一款产 品,本次实验采用的装置是食物垃圾处理器演示柜。 (1)先把水池里的塞子拔出来,打开水龙头,使水流保持适中,按 动按钮,然后把垃圾样品塞进下水口,安装于水槽下部、并与排水管 相连的机器“咝咝”震动,借助高速旋转而产生的离心力,食物被打碎, 几秒钟后浑浊的水从排水管流出,绞碎的食物就溶解在里面,直到食 物被完全打碎为止。 (2) 记录从打开到关闭水龙头的时间,量取集水桶中混合液的体 积,并观察测量混合液中颗粒的直径大小。 (3) 取 1000ml 水样,测其各项水质参数如 COD,BOD5 ,SS, TN,TP,NH3-N 等的浓度值。氨氮采用纳氏试剂分光光度法测量; 总磷采用过硫酸钾消解法消解,然后用钼锑抗分光光度法测量;COD 采用国标重铬酸钾法测量; TN 采用碱性过硫酸钾消解法消解,然后 用紫外分光光度计测量;BOD 采用 OxitopIS6 测量。 198
199. 1.3 实验数据(以样品 1 为例详细说明) 1.3.1 早餐垃圾: 材料 白米粥 表 6-1 实验材料的组成(以样品 1 为例) 包子 蛋壳 炒米 香蕉皮 含量/g 80 所占比例/% 6.74 100 260 296 450 8.43 21.92 24.96 37.95 粉碎时间 t=3.3min, 总垃圾 1186 100 混合液体积 V=9000ml 混合液中最大颗粒直径≤5mm,多数颗粒直径≤1mm 水样体积 /ml 空白样 稀释倍数 1 表 6-2 氨氮浓度 吸光度 氨氮浓度 /(mg/L) 0 0 氨氮实际浓度 /(mg/L) 0 50 5 0.672 9.42 47.08 50 10 0.411 5.84 58.41 50 20 0.226 3.31 66.12 50 50 0.112 1.74 87.22 稀释 50 倍的水样的误差较大,氨氮浓度选用稀释倍数为 5,10,20 的水样的平均值 57.2 mg/L。 水样体积 /ml 空白样 稀释倍数 1 表 6-3 总磷浓度 吸光度 总磷浓度 /(mg/L) 0 0 25 2 0.678 6.62 25 5 0.278 2.64 25 10 0.164 1.51 总磷实际浓度 /(mg/L) 0 13.24 13.21 15.11 199
200. 25 20 0.066 0.54 10.74 总磷浓度选用稀释倍数为 2,5,10,20 的水样的平均值 13.07 mg/L。 表 6-4 总氮浓度 水样体积 /ml 稀释倍数 吸光度 总氮浓度 /(mg/L) 总氮实际浓度 /(mg/L) 空白样 1 0 0 0 10 5 0.968 11.05 55.23 10 10 0.669 7.48 74.78 10 20 0.423 4.54 90.86 总氮浓度选用稀释倍数为 5,10,20 的水样的平均值 73.62 mg/L。 表 6-5 SS 浓度 滤纸编号 烘干后重 /g 过滤烘干 后重/g SS 净重 /g 水样体积 /ml SS 浓度 /(mg/L) 1 0.9821 1.0422 0.0601 50 1202 2 1.0042 1.0707 0.0665 50 1330 3 1.0101 1.0693 0.0592 50 1184 4 0.9987 1.0573 0.0586 50 1172 SS 取平均值 1222 mg/L。 表 6-6 COD 浓度值 编号 稀释倍数 硫酸亚铁铵用量 /ml COD 值 /(mg/L) 实际 COD 值 /(mg/L) 空白 1 14.05 0 0 1 10 10.85 248.32 2483 2 20 12.39 128.82 2576 3 50 13.37 52.77 2638 COD 取平均值 2566 mg/L。 表 6-7 溶解性 COD 浓度值 200
201. 编号 空白 稀释倍数 1 硫酸亚铁铵用量 /ml 14.05 1 10 11.74 2 20 12.92 溶解性 COD 取平均值 1773 mg/L。 COD 值 /(mg/L) 0 179.26 87.69 实际 COD 值 /(mg/L) 0 1793 1754 表 6-8 BOD 5 浓度 时间 第1天 第2天 第3天 第4天 第5天 读数 稀释 倍数 BOD5 实际浓度 /(mg/L) BOD 5 50 90 110 120 125 10 1250 BOD 5 25 50 60 65 65 20 1300 BOD 5 取平均值 1275 mg/L。 BOD浓度/(mg/L) 140 120 100 80 60 40 20 0 0 五天内不同稀释倍数水样的BOD浓度的变化曲线 稀释10倍时五天内BOD 变化曲线 稀释20倍时五天内BOD 变化曲线 1 2 3 4 5 6 时间/d 图 6-1 五天内不同稀释倍数水样的 BOD 浓度的变化曲线 表 6-9 出水水质指标一览表 水质指标 COD BOD 5 SS TN NH 3 -N TP 数值/(mg/L) 2566 1275 1222 73.6 57.2 13.0 为增强数据的可信度,早餐餐厨垃圾共做了 20 组平行实验。其余 201
202. 实验材料选取和编号 1 的选取办法相同,由于垃圾的不均匀性和混合 的局限性,食物组成与样品 1 略有差异,但食物种类和组成特点相似, 不一一列举。实验数据汇总如下: 编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 平均值 表 6-10 早餐餐厨垃圾处理后的水质水量 垃圾量 /kg 粉碎时间 /s 混合液体 积/L 耗水量 /(L/kg) COD /(mg/L) 1.186 198 9.0 7.59 2566 1.166 186 4.7 4.03 3933 0.684 84 2.9 4.31 2458 0.866 93 3.0 3.48 3095 0.533 66 2.4 4.53 1823 0.621 89 2.9 4.68 2234 0.458 59 1.8 3.99 2543 0.601 78 3.0 5.01 3077 0.458 57 2.3 5.03 2539 0.632 80 2.6 4.11 2199 0.331 47 1.1 3.27 2578 0.455 55 1.8 4.02 1991 0.502 59 2.3 4.57 2574 0.401 51 1.7 4.31 2704 0.673 87 2.9 4.36 3193 0.543 68 2.3 4.19 2543 0.371 50 1.9 5.02 2436 0.339 48 1.7 5.02 1876 0.678 89 3.5 5.26 2239 0.512 60 2.1 4.16 2358 0.601 80 2.7 4.55 2548 溶解性 COD/(mg/L) 1773 2800 1398 2166 1354 1802 1773 1563 1548 1805 1812 1365 1721 1799 2134 1874 1795 1300 1821 1865 1773 202
203. BOD SS VSS 可沉降 氨氮 TN /(mg/L) /(mg/L) /(mg/L) SS/(mg/L) /(mg/L) /(mg/L) 1275 1222 758 464 57.2 73.6 2250 1064 564 504 62.1 82.1 875 983 514 469 54.6 73.8 1375 828 460 368 62.7 80 959 1143 765 378 61.8 74.4 1367 1244 859 385 64.4 77.9 1332 998 489 509 53.1 74.9 1044 1522 1076 446 65.3 82.1 1376 1367 866 501 58.3 73.6 1258 1655 1174 481 57.1 72.4 1239 1302 825 477 49.6 61.9 969 1245 796 449 56.9 71.7 1326 1078 572 506 55.3 75.5 1234 1576 1101 475 52.2 69.2 1621 1265 788 477 60.1 76.6 1355 1492 932 560 54.3 66.3 1221 1208 732 476 60.2 77.9 809 1314 811 503 50.1 69.1 1344 1032 561 471 52.6 70.7 1290 908 521 387 56.8 73.1 1276 1222 758 464 57.2 73.8 1.3.2 午餐垃圾: 材料 含量/g 所占比例/% 表 6-11 实验材料的组成(以样品 1 为例) 蒸大米 炒豆腐 炒土豆 芹菜叶 生菜叶 102 12 14 15 13 6.14 0.72 0.84 0.90 0.78 203 TP /(mg/L) 13.0 13.4 14.0 13.2 12.9 13.4 12.6 13.5 13.3 12.4 13.8 14.1 14.6 13.9 12.2 11.7 11.4 12.8 13.4 12.7 13.1 肉骨头 490 29.54
204. 材料 海贝 面条 生菜叶 白菜叶 土豆皮 香蕉皮 含量/g 17 56 21 24 26 397 所占比例/% 1.02 3.38 1.27 1.45 1.57 23.93 材料 黄瓜 卷心菜 西瓜皮 绿豆 桃 总垃圾 含量/g 27 11 404 10 20 1659 所占比例/% 1.63 0.66 24.36 0.60 1.21 100 混合液浑浊度较早餐餐厨垃圾处理后大,且漂浮物明显增多,颗 粒度与早餐餐厨垃圾处理后基本一致。 粉碎时间 t=6.5min, 混合液体积 V=18800ml 混合液中最大颗粒直径≤5mm,多数颗粒直径≤1mm 水样体积 /ml 空白样 稀释倍数 1 表 6-12 氨氮浓度 吸光度 氨氮浓度 /(mg/L) 0 0 氨氮实际浓度 /(mg/L) 0 50 5 0.819 11.43 57.15 50 10 0.471 6.66 66.63 50 20 0.220 3.22 64.48 氨氮浓度选用稀释倍数为 5,10,20 的水样的平均值 62.75mg/L。 水样体积 /ml 空白样 稀释倍数 1 表 6-13 总磷浓度 吸光度 总磷浓度 /(mg/L) 0 0 总磷实际浓度 /(mg/L) 0 25 5 0.535 5.20 25.98 25 10 0.336 3.22 32.20 25 20 0.146 1.33 26.63 204
205. 25 50 0.083 0.71 35.29 总磷浓度选用稀释倍数为 5,10,20,50 的水样的平均值 30.03mg/L。 表 6-14 总氮浓度 水样体积 /ml 稀释倍数 吸光度 总氮浓度 /(mg/L) 总氮实际浓度 /(mg/L) 空白样 1 0 0 0 10 10 0.798 9.02 90.17 10 20 0.431 4.64 92.77 总氮浓度选用稀释倍数为 10,20 的水样的平均值 91.37 mg/L。 滤纸编号 1 2 3 4 滤纸编号 1 2 3 4 烘干后重 /g 0.9992 0.9936 0.9906 0.9870 SS 净重 /g 0.1269 0.1266 0.1223 0.1226 表 6-15 SS 浓度 过滤烘干 马弗炉加热后重 后重/g /g 1.1261 1.0521 1.1202 1.0476 1.1129 1.0397 1.1096 SS 浓度 1.0355 VSS 浓度 /(mg/L) /(mg/L) 2538 1498 2532 1452 2446 1464 2452 1482 水样体积 /ml 50 50 50 50 可沉降 SS /(mg/L) 1040 1080 982 970 SS 取平均值 2492,VSS 取平均值 1474,可沉降 SS 取平均值 1018 mg/L。 编号 稀释倍数 表 6-16 COD 浓度值 硫酸亚铁铵用量 /ml COD 值 /(mg/L) 实际 COD 值 /(mg/L) 205
206. 空白 1 13.95 0 1 20 9.79 322.82 2 50 12.35 124.16 COD 取平均值 6332 mg/L。 编号 表 6-17 溶解性 COD 浓度值 稀释倍数 硫酸亚铁铵用量 /ml COD 值 /(mg/L) 空白 1 13.95 0 1 10 8.62 413.61 2 20 11.21 212.62 COD 取平均值 4194 mg/L。 0 6456 6208 实际 COD 值 /(mg/L) 0 4136 4252 表 6-18 BOD 5 浓度 时间 第 1 天 第 2 天 第 3 天 第 4 天 第 5 天 读数 稀释 倍数 BOD5 实际浓度 /(mg/L) BOD 5 80 125 140 150 155 20 3100 BOD 5 40 55 60 65 65 50 3250 BOD 5 取平均值 3175 mg/L。 206
207. BOD浓度/(mg/L) 200 150 100 50 0 0 五天内不同稀释倍数的水样BOD浓度变化曲线 稀释20倍五天内BOD的 变化曲线 稀释50倍五天内BOD的 变化曲线 1 2 3 4 5 6 时间/d 图 6-2 五天内不同稀释倍数的水样 BOD 浓度变化曲线 表 6-19 出水水质指标 水质指标 COD BOD 5 SS TN NH 3 -N TP 数值 6332 3175 2492 91.5 62.8 30.0 为增强数据的可信度,午餐餐厨垃圾共做了 20 组平行实验。实验 数据汇总如下: 编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 表 6-20 午餐餐厨垃圾处理后的水质水量 垃圾量 /kg 粉碎时间 /s 混合液体 积/L 耗水量 /(L/kg) COD /(mg/L) 1.659 390 18.8 11.33 6332 1.432 375 12.2 8.5 7455 1.566 381 13.8 8.8 6216 1.601 384 13.1 8.2 7892 1.543 369 12.5 8.1 6434 1.387 352 11.8 8.5 5501 1.443 360 12.1 8.4 5438 1.654 388 15.4 9.3 6201 1.552 379 13.2 8.5 5998 1.337 331 11.8 8.8 4243 溶解性 COD/(mg/L) 4194 5327 4300 3287 4110 3098 3112 3993 4020 3127 207
208. 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 平均值 BOD /(mg/L) 3175 4132 3077 2112 3254 2321 1923 3221 3308 2295 3192 3256 2421 3345 3109 1.509 1.511 1.421 1.527 1.569 1.628 1.487 1.492 1.576 1.374 1.513 SS /(mg/L) 2492 3576 2376 2089 2498 2039 2453 2366 2671 2399 2332 2498 2379 2497 2398 369 378 346 363 378 381 371 379 385 342 370 VSS /(mg/L) 1474 2531 1422 1033 1521 1198 1465 1275 1542 1568 1341 1321 1499 1464 1479 12.7 12.5 11.2 11.9 12.2 14.2 11.0 10.7 13.6 9.8 12.6 可沉降 SS/(mg/L) 1018 1045 954 1056 977 841 988 1091 1129 831 991 1177 880 1033 919 8.4 8.3 7.9 7.8 7.8 8.7 7.4 7.2 8.6 7.1 8.4 氨氮 /(mg/L) 62.8 68.3 59.2 64.1 64.2 63.2 61.9 58.9 63.1 62.6 61.5 64.1 63.4 66.2 62.7 5989 6552 7578 6726 6211 8198 6454 6672 5214 5338 6332 TN /(mg/L) 91.5 95.8 86.9 92.3 90.4 91.7 92.3 89.6 89.9 90.5 93.5 92.7 92.4 94.7 92.7 208 4239 4387 3401 4265 4176 6325 4123 4211 3132 3050 4194 TP /(mg/L) 30 30.1 30.3 29.1 29.6 30.2 30.2 28.7 30.2 30.1 30.8 30.6 30.7 30.4 30.2
209. 5029 2402 1432 970 63.3 89.6 29.3 3218 2511 1492 1019 57.1 87.4 30.5 3087 2683 1491 1192 63.1 91.2 28.7 2132 2558 1522 1036 62.8 93.1 30.2 1899 2613 1411 1202 63.9 91.7 30.1 3175 2492 1474 1017 62.8 91.5 30.0 1.3.3 晚餐垃圾 材料 表 6-21 实验材料的组成(以样品 1 为例) 残羹剩饭 豆角皮 玉米芯 莲藕 辣椒 含量/g 980 66.2 77.9 50.3 68.0 所占比例/% 材料 50.49 黄瓜 3.41 卷心菜 4.01 西瓜皮 2.59 绿豆皮 3.50 土豆皮 含量/g 27 11 169.2 60.8 92.3 所占比例/% 1.39 0.57 8.72 3.13 4.76 材料 冬瓜皮 总垃圾 含量/g 96.0 所占比例/% 4.95 1940.9 100 粉碎时间 t=6min 白菜叶 121.5 6.26 香蕉皮 120.7 6.22 混合液体积 V=17000ml 混合液中最大颗粒直径≤5mm,多数颗粒直径≤1mm 水样体积 稀释倍数 表 6-22 氨氮浓度 吸光度 氨氮浓度 氨氮实际浓度 /ml /(mg/L) /(mg/L) 空白样 1 0 0 0 50 10 0.515 7.27 72.66 50 20 0.239 3.48 69.69 氨氮浓度选用稀释倍数为 10,20 的水样的平均值 71.20mg/L。 209
210. 水样体积 稀释倍数 表 6-23 磷酸盐浓度 吸光度 磷酸盐浓度 磷酸盐实际浓度 /ml 空白样 1 /(mg/L) /(mg/L) 0 0 0 25 5 0.571 5.55 27.77 25 10 0.288 2.74 27.43 25 20 0.144 1.31 26.24 总磷浓度选用稀释倍数为 5,10,20 的水样的平均值 27.15 mg/L。 水样体积 稀释倍数 表 6-24 总磷浓度 吸光度 总磷浓度 总磷实际浓度 /ml 空白样 1 /(mg/L) /(mg/L) 0 0 0 25 10 0.380 3.66 36.57 25 20 0.190 1.77 35.38 总磷浓度选用稀释倍数为 10,20 的水样的平均值 35.97 mg/L。 水样体积 稀释倍数 表 6-25 总氮浓度 吸光度 总氮浓度 总氮实际浓度 /ml /(mg/L) /(mg/L) 空白样 1 0 0 0 10 2 0.699 48.49 96.97 10 5 0.286 19.76 98.82 总氮浓度选用稀释倍数为 5,10,20 的水样的平均值 97.90 mg/L。 滤纸编号 烘干后重 表 6-26 SS 浓度 过滤烘干 马弗炉加热后重 水样体积 /g 后重/g /g /ml 1 0.9719 1.1114 1.0258 50 2 0.9894 1.1316 1.0446 50 210
211. 滤纸编号 SS 净重 SS 浓度 VSS 浓度 可沉降 SS /g /(mg/L) /(mg/L) /(mg/L) 1 0.1395 2790 1712 1078 2 0.1422 2844 1740 1104 SS 取平均值 2817 mg/L,VSS 取平均值 1726 mg/L,可沉降 SS 取 1091 mg/L。 表 6-27 COD 浓度值 编号 稀释倍数 硫酸亚铁铵用量 COD 值 /ml /(mg/L) 空白 1 12.30 0 1 10 6.10 486.08 2 20 9.40 227.36 3 50 11.10 94.08 COD 取平均值 4704 mg/L。 表 6-28 溶解性 COD 浓度值 编号 稀释倍数 硫酸亚铁铵用量 COD 值 /ml /(mg/L) 空白 1 11.90 0 1 10 7.40 352.80 2 20 9.90 156.80 溶解性 COD 取平均值 3332 mg/L。 实际 COD 值 /(mg/L) 0 4861 4547 4704 实际 COD 值 /(mg/L) 0 3528 3136 表 6-29 BOD 5 浓度 时间 第 1 天 第 2 天 第 3 天 第 4 天 第 5 天 读数 BOD 5 95 160 210 240 250 稀释 倍数 10 BOD5 实际浓度 /(mg/L) 2500 211
212. BOD 5 35 70 95 105 110 20 2200 BOD 5 取平均值 2350mg/L。 五天内不同稀释倍数水样的BOD浓度的变化曲线 BOD浓度的变化曲线 300 250 200 150 100 50 0 0 2 4 时间/d 稀释10倍时五天内BOD浓 度的变化曲线 稀释20倍时五天内BOD浓 度的变化曲线 6 图 6-3 五天内不同稀释倍数水样的 BOD 浓度的变化曲线 表 6-30 出水水质指标一览表 水质指标 COD BOD 5 SS TN NH 3 -N TP 数值/(mg/L) 4704 2350 2817 97.9 71.2 36.0 为增强数据的可信度,晚餐餐厨垃圾共做了 20 组平行实验。实验 数据汇总如下: 编号 1 2 3 4 5 6 7 8 表 6-31 晚餐餐厨垃圾处理后的水质水量 垃圾量 粉碎时间 混合液体 耗水量 COD /kg /s 积/L /(L/kg) /(mg/L) 1.941 360 17.0 8.76 4704 1.543 310 12.4 8.01 3500 1.342 299 11.0 8.23 3567 1.675 335 13.8 8.25 6001 1.874 351 15.0 8.01 6766 1.577 320 13.6 8.62 3593 1.443 300 10.6 7.32 4073 1.621 336 11.5 7.11 5555 溶解性 COD/(mg/L) 3332 2012 2211 4656 5321 2373 2608 4204 212
213. 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 平均值 BOD /(mg/L) 2350 1134 1237 3863 4478 1217 1378 3276 1202 2091 3272 1112 2332 1.432 1.532 1.698 1.549 1.602 1.712 1.643 1.548 1.611 1.482 1.655 1.324 1.590 SS /(mg/L) 2817 2900 2765 2766 2981 2769 2898 2776 2865 2799 2813 2872 2831 296 316 341 317 339 348 340 313 346 299 337 264 323 VSS /(mg/L) 1726 1880 1745 1652 1900 1789 1700 1655 1700 1532 1722 1701 1792 10.4 11.6 13.6 12.9 12.5 13.7 12.4 12.5 13.4 11.3 12.7 10.8 12.6 可沉降 SS/(mg/L) 1091 1109 1054 1098 1211 1033 1121 978 1023 1065 1102 1098 1196 7.29 7.56 8.02 8.32 7.78 7.98 7.54 8.09 8.31 7.64 7.68 8.17 7.93 氨氮 /(mg/L) 71.2 69.9 69.8 68.3 70.2 68.7 69.5 72.1 69.2 69.3 70.4 70.7 69.3 3392 4167 5796 3812 4872 6598 5043 4676 4712 3698 5756 3804 4704 TN /(mg/L) 97.9 98.1 97.2 97.5 97.6 96.5 96.4 97.9 97.8 98.2 98.3 97.9 97.4 213 2215 3021 4567 2456 3390 5100 3697 3229 3278 2371 4309 2294 3332 TP /(mg/L) 36.1 37.2 37.3 37.3 33.1 35.4 36.5 37.2 34.2 38.7 37.5 36.2 37.1
214. 4018 2898 1708 1103 68.3 97.5 2565 2844 1742 1105 68.2 97.2 2432 2675 1673 1104 68.6 96.8 2307 2679 1687 1092 69.2 96.1 1465 2843 1765 1133 69.1 95.4 3731 2802 1742 1106 69.7 97.9 1544 2754 1699 997 69.2 95.6 2350 2817 1726 1091 69.5 97.3 表 6-32 单个家庭每天餐厨垃圾处理后的水质水量 项目 垃圾量 耗水量 COD 溶解性 /kg 早餐后指标 0.6 /L /(mg/L) COD/(mg/L) 2.7 2548 1773 午餐后指标 1.5 12.71 6332 4194 晚餐后指标 1.6 12.64 4704 3332 每天平均值 3.71 27.94 5230 3570 SS VSS 可沉降 氨氮 TN /(mg/L) 1222 /(mg/L) 758 SS/(mg/L) 464 /(mg/L) 57.2 /(mg/L) 73.8 2492 1474 1017 62.8 91.5 2817 1726 1091 69.5 97.3 2516 1519 997 65.3 92.4 2 不同预破碎度的影响 37.1 38.7 38.4 35.9 34.3 35.2 34.7 36.4 BOD /(mg/L) 1276 3175 2350 2618 TP /(mg/L) 13.1 30.0 36.4 31.1 2.1 实验材料 香蕉皮 2.2 实验操作 (1)选取色泽大小相近的香蕉皮,将其切成大小不同的四份,一式 三份。量取尺寸及称重。 214
215. (2)先把水池里的塞子拔出来,打开水龙头,使水流保持适中,按 动按钮,然后把四份香蕉皮分批次塞进下水口,安装于水槽下部、并 与排水管相连的机器―咝咝‖震动,借助高速旋转而产生的离心力,香 蕉皮被打碎,几秒钟后浑浊的水从排水管流出,绞碎的香蕉皮就溶解 在里面,直到香蕉皮被完全打碎为止。 (3)下一批次重新按 2)测试。 (4)记录每次从打开到关闭水龙头的时间,量取集水桶中混合液的 体积,并观察测量混合液中颗粒的直径大小。 (5)重复 2)的操作,但关闭水龙头的时间以排水管的出水澄清为止。 以下同 4)。 (6)记录每次从打开到关闭水龙头的时间,量取集水桶中混合液的 体积,并观察测量混合液中颗粒的直径大小。 (7)取 500ml 水样,简单测其各项水质参数如 COD, PO-43-P ,NH 3 -N 等的浓度值。 2.3 实验现象 搁置 10min 后,四份水样混合液颜色依次变淡,但相差度不太明 显。四份水样混合液随垃圾处理前破碎度的增大,颗粒度均一性逐渐 增强。混合液中最大颗粒直径≤5mm,多数颗粒直径≤1mm。其中, 4 号水样均一性最好,几乎所有的颗粒直径都≤1mm。 2.4 实验数据 表 6-33 香蕉皮大小 编号 1 2 3 4 215
216. 尺寸/cm 质量/g 粉碎时间/s 混合液体积/ml 15*3*0.5 56.6035 60 4900 10*3*0.5 56.4322 500 3900 8*3*0.5 56.2343 430 3200 5*3*0.5 56.7321 34 2900 四份样品混合液中最大颗粒直径≤5mm,多数颗粒直径≤1mm。 水样体积 稀释倍数 表 6-34 氨氮测试浓度 吸光度 氨氮浓度 氨氮实际浓度 /ml 空白样 1 /(mg/L) /(mg/L) 0 0 0 50 10 0.652 9.14 91.42 50 20 0.309 4.44 88.87 50 10 0.414 5.88 58.82 50 20 0.189 2.80 55.99 50 10 0.321 4.61 46.01 50 20 0.152 2.29 45.85 50 10 0.236 3.44 34.43 50 20 0.107 1.68 33.52 编号 表 6-35 各水样的氨氮浓度 氨氮浓度 香蕉皮长度 1 90.15 15 2 57.40 10 3 45.96 8 4 33.98 5 216
217. 氨氮浓度/(mg/L) 氨氮浓度/(mg/L) 100 80 60 40 20 0 15 香蕉皮破碎度对氨氮浓度的影响对比 香蕉皮破碎度对氨氮浓度 的影响曲线 10 8 5 长度/cm 100 80 60 40 20 0 0 图 6-4 香蕉皮破碎度对氨氮浓度的影响对比 香蕉皮破碎度对氨氮浓度的影响曲线 香蕉皮破碎度对氨氮浓 度的影响曲线 线性 (香蕉皮破碎度对 氨氮浓度的影响曲线) 5 10 15 20 长度/cm 水样体积 /ml 空白样 25 25 25 25 25 图 6-5 香蕉皮破碎度对氨氮浓度的影响曲线 表 6-36 磷酸盐测试浓度 稀释倍数 吸光度 磷酸盐浓度 /(mg/L) 1 0 0 1 0.693 6.77 5 0.146 1.33 10 0.073 0.61 1 0.257 2.43 5 0.068 0.56 磷酸盐实际浓度 /(mg/L) 0 6.77 6.66 6.06 2.43 2.78 217
218. 25 25 25 编号 1 2 3 4 10 0.036 0.24 1 0.196 1.83 1 0.107 0.94 表 6-37 各水样的磷酸盐浓度 磷酸盐浓度 6.50 2.54 1.83 0.94 2.39 1.83 0.94 香蕉皮长度 15 10 8 5 磷酸盐浓度/(mg/L) 7 6 5 4 3 2 1 0 15 香蕉皮破碎度对磷酸盐浓度的影响对比 香蕉皮破碎度对磷酸盐浓 度的影响曲线 10 8 5 长度/cm 图 6-6 香蕉皮破碎度对磷酸盐浓度的影响对比 香蕉皮破碎度对磷酸盐浓度的影响曲线 7 6 香蕉皮破碎度对磷酸盐 5 浓度的影响曲线 4 3 指数 (香蕉皮破碎度对 2 磷酸盐浓度的影响曲 线) 1 0 0 5 10 15 20 长度/cm 218 磷酸盐浓度/(mg/L)
219. 编号 空白样 1 2 3 4 编号 1 2 3 4 图 6-7 香蕉皮破碎度对磷酸盐浓度的影响曲线 表 6-38 COD 的测试浓度值 稀释倍数 硫酸亚铁铵用量 /ml COD 值 /(mg/L) 实际 COD 值 /(mg/L) 1 13.71 0 0 20 7,99 31.71 634 20 9.81 21.62 432 20 10.52 17.68 354 20 11.13 14.30 286 表 6-39 各水样的 COD 浓度值 COD 浓度 香蕉皮长度 223 15 181 10 135 8 113 5 700 600 500 400 300 200 100 0 15 香蕉皮破碎度对COD的影响对比 香蕉皮破碎度对COD浓度 的影响曲线 10 8 5 长度/cm 图 6-8 香蕉皮破碎度对 COD 的影响对比 COD值/(mg/L) 219
220. COD值/(mg/L) 700 600 500 400 300 200 100 0 0 香蕉皮破碎度对COD的影响曲线 香蕉皮破碎度对COD浓 度的影响曲线 线性 (香蕉皮破碎度对 COD浓度的影响曲线) 5 10 15 20 长度/cm 2.5 平行实验 图 6-9 香蕉皮破碎度对 COD 的影响曲线 为确定预破碎度对不同水质指标影响规律,进行了菜叶类相似实 验,数据如下: 编号 尺寸/cm 质量/g 粉碎时间/s 混合液体积/ml 1 10*10*0.1 20.2135 40 2300 表 6-40 菜叶大小 2 8*8*0.1 19.9975 35 1900 3 6*6*0.1 20.0812 31 1400 4 3*3*0.1 20.1131 24 1000 水样体积 /ml 空白样 50 50 50 50 稀释倍数 1 1 5 1 5 表 6-41 氨氮测试浓度 吸光度 氨氮浓度 /(mg/L) 0 0 0.614 8.62 0.102 1.61 0.423 6.01 0.078 1.28 220 氨氮实际浓度 /(mg/L) 0 8.62 8.04 6.01 6.39
221. 50 50 50 50 编号 1 2 3 4 1 0.302 4.35 5 0.047 0.85 1 0.178 2.65 5 0.022 0.51 表 6-42 各水样的氨氮浓度 氨氮浓度 8.33 6.20 4.31 2.60 4.43 4.27 2.65 2.56 菜叶长度 10 8 6 3 10 8 6 4 2 0 10 菜叶破碎度对氨氮浓度的影响对比 菜叶破碎度对氨氮浓度的 影响曲线 8 6 3 长度/cm 图 6-11 菜叶破碎度对氨氮浓度的影响对比 氨氮浓度/(mg/L) 221
222. 氨氮浓度/(mg/L) 10 8 6 4 2 0 0 菜叶破碎度对氨氮浓度的影响曲线 5 10 长度/cm 菜叶破碎度对氨氮浓度 的影响曲线 线性 (菜叶破碎度对氨 氮浓度的影响曲线) 15 水样体积 /ml 空白样 图 6-12 菜叶破碎度对氨氮浓度的影响曲线 表 6-43 磷酸盐测试浓度 稀释倍数 吸光度 磷酸盐浓度 /(mg/L) 1 0 0 25 1 0.306 2.92 25 5 0.067 0.55 25 1 0.098 0.85 25 5 0.029 0.17 25 1 0.076 0.64 25 编号 1 0.041 0.29 表 6-44 各水样的磷酸盐浓度 磷酸盐浓度 1 2.83 2 0.85 3 0.64 4 0.29 磷酸盐实际浓度 /(mg/L) 0 2.92 2.73 0.85 0.85 0.64 0.29 菜叶长度 10 8 6 3 222
223. 磷酸盐浓度 磷酸盐浓度 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 10 菜叶破碎度对磷酸盐浓度的影响对比 菜叶破碎度对磷酸盐浓度 的影响曲线 8 6 3 长度/cm 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0 图 6-13 菜叶破碎度对磷酸盐浓度的影响对比 菜叶破碎度对磷酸盐浓度的影响曲线 5 10 长度/cm 菜叶破碎度对磷酸盐浓 度的影响曲线 指数 (菜叶破碎度对磷 酸盐浓度的影响曲线) 15 编号 空白样 1 2 3 4 图 6-14 菜叶破碎度对磷酸盐浓度的影响曲线 表 6-45 COD 测试浓度值 稀释倍数 硫酸亚铁铵用量 COD 值 /ml /(mg/L) 1 13.71 0 5 5.67 44.56 5 7.19 36.14 5 8.83 27.05 5 9.63 22.61 表 6-46 各水样的 COD 浓度值 实际 COD 值 /(mg/L) 0 223 181 135 113 223
224. COD值/(mg/L) 编号 1 2 3 4 COD 浓度 223 181 135 113 菜叶长度 10 8 6 3 250 200 150 100 50 0 10 菜叶破碎度对COD浓度的影响对比 菜叶破碎度对COD浓度的 影响曲线 8 6 3 长度/cm 250 200 150 100 50 0 0 图 6-15 菜叶破碎度对 COD 浓度的影响对比 菜叶破碎度对COD的影响曲线 菜叶破碎度对COD浓度 的影响曲线 线性 (菜叶破碎度对 COD浓度的影响曲线) 2 4 6 8 10 12 长度/cm 图 6-16 菜叶破碎度对磷酸盐浓度的影响曲线 COD浓度/(mg/L) 224
225. 附 7:垃圾部分实验记录 七月份垃圾统计情况 第 1 周的统计结果如下: 时间 类别 餐厨垃圾 /kg 其他垃圾 /kg 生活垃圾 /kg 餐厨垃圾比重 /% 表 7-1 单个家庭产生垃圾情况(取平均值) 周一 周二 周三 周四 周五 3.83 1.46 2.58 4.39 2.67 1.18 0.52 0.23 1.74 1.01 5.01 1.98 2.81 6.13 3.68 76.4 73.7 91.8 71.6 72.6 餐厨垃圾占生活垃圾的平均比重为 79.4%。 第 2 周的统计结果如下: 时间 类别 餐厨垃圾 /kg 其他垃圾 /kg 生活垃圾 /kg 餐厨垃圾比重 表 7-2 单个家庭产生垃圾情况(取平均值) 周一 周二 周三 周四 周五 3.11 1.54 2.88 3.45 3.31 0.44 0.53 0.31 0.78 0.96 3.55 2.07 3.19 4.23 4.27 87.61 74.40 90.28 81.56 77.52 周六 4.20 0.73 4.93 85.2 周六 4.21 1.03 5.24 80.34 周日 2.41 0.45 2.86 84.3 周日 2.32 0.37 2.69 86.25 225
226. /% 餐厨垃圾占生活垃圾的平均比重为 82.6%。 第 3 周的统计结果如下: 表 7-3 单个家庭产生垃圾情况(取平均值) 时间 周一 周二 周三 周四 周五 类别 餐厨垃圾 2.87 2.67 2.98 3.62 3.26 /kg 其他垃圾 0.53 0.44 0.32 0.98 0.99 /kg 生活垃圾 3.4 3.11 3.3 /kg 4.6 4.25 餐厨垃圾比重 /% 84.41 85.85 90.30 78.70 76.71 餐厨垃圾占生活垃圾的平均比重为 84.0%。 第 4 周的统计结果如下: 表 7-4 单个家庭产生垃圾情况(取平均值) 时间 周一 周二 周三 周四 周五 类别 餐厨垃圾 3.12 2.58 2.77 3.42 /kg 其他垃圾 0.63 0.54 0.65 1.18 /kg 生活垃圾 3.75 3.12 3.42 4.6 /kg 餐厨垃圾比重 /% 83.20 82.69 80.99 74.35 餐厨垃圾占生活垃圾的平均比重为 80.9%。 3.76 0.97 4.73 79.49 周六 4.05 1.01 5.06 80.04 周六 3.35 1.01 4.36 76.83 226 周日 4.02 0.35 4.37 91.99 周日 3.65 0.46 4.11 88.81
227. 综上,七月份餐厨垃圾占生活垃圾的平均比重为 81.7%。 八月份垃圾统计情况 垃圾统计在 2010 年 8 月继续进行,为期一个月。统计家庭 30 家。 第 1 周的统计结果如下: 表 7-5 单个家庭产生垃圾情况(取平均值)/kg 时间 周一 周二 周三 周四 周五 周六 类别 餐厨垃圾 3.53 4.92 3.07 3.11 3.97 2.76 其他垃圾 1.05 0.29 0.92 0.7 0.99 0.78 生活垃圾 4.58 5.21 3.99 3.81 4.96 3.54 餐厨垃圾比重 77.07 94.43 76.94 81.63 80.04 77.97 周日 4.67 1.15 5.82 80.24 第 2 周的统计结果如下: 时间 类别 餐厨垃圾 其他垃圾 生活垃圾 餐厨垃圾比重 表 7-6 单个家庭产生垃圾情况(取平均值)/kg 周一 周二 周三 周四 周五 周六 3.11 0.87 3.98 78.14 2.75 1 3.75 73.33 3.92 1.05 4.97 78.87 3.85 0.63 4.48 85.94 3.47 0.54 4.01 86.53 4.21 0.92 5.13 82.01 周日 4.62 0.87 5.49 84.15 第 3 周的统计结果如下: 时间 类别 餐厨垃圾 其他垃圾 生活垃圾 表 7-7 单个家庭产生垃圾情况(取平均值)/kg 周一 周二 周三 周四 周五 周六 3.18 3.02 3.98 3.62 3.26 4.25 1.03 0.97 0.85 0.4 0.65 0.84 4.21 3.99 4.83 4.02 3.91 5.09 周日 4.32 1.04 5.36 227
228. 餐厨垃圾比重 75.53 75.69 82.40 90.05 83.38 83.50 80.60 第 4 周的统计结果如下: 时间 类别 餐厨垃圾 其他垃圾 生活垃圾 餐厨垃圾比重 表 7-8 单个家庭产生垃圾情况(取平均值)/kg 周一 周二 周三 周四 周五 周六 2.59 0.77 3.36 77.08 3.58 1.2 4.78 74.90 3.77 1.08 4.85 77.73 3.63 0.59 4.22 86.02 3.76 0.6 4.36 86.24 4.35 0.78 5.13 84.80 周日 4.15 0.86 5.01 82.83 居民生活垃圾成分如下: 表 7-9 生活垃圾成分表(取单个家庭平均值)/kg 成分 餐厨垃圾 果类垃圾 塑料垃圾 纸类垃圾 其他 生活垃圾 编号 总重 1 2.52 1.01 0.51 0.42 0.12 4.58 2 3.24 1.68 0.19 0.09 0.01 5.21 3 2.01 1.06 0.54 0.31 0.07 3.99 4 2.12 0.99 0.39 0.29 0.02 3.81 5 2.78 1.19 0.47 0.44 0.08 4.96 6 1.99 0.77 0.41 0.27 0.1 3.54 7 3.08 1.59 0.49 0.57 0.09 5.82 8 2.32 0.79 0.34 0.46 0.07 3.98 9 2.11 0.64 0.41 0.41 0.18 3.75 10 2.76 1.16 0.48 0.39 0.18 4.97 11 2.87 0.98 0.39 0.22 0.02 4.48 12 2.61 0.86 0.32 0.21 0.01 4.01 13 3.39 0.82 0.51 0.33 0.08 5.13 14 3.58 1.04 0.47 0.36 0.04 5.49 228
229. 15 2.62 0.56 0.41 0.52 0.1 4.21 16 2.13 0.89 0.46 0.43 0.08 3.99 17 2.52 1.46 0.39 0.32 0.14 4.83 18 2.81 0.81 0.28 0.11 0.01 4.02 19 2.25 1.01 0.33 0.22 0.1 3.91 20 3.27 0.98 0.43 0.29 0.12 5.09 21 3.19 1.13 0.49 0.38 0.17 5.36 22 1.84 0.75 0.32 0.31 0.14 3.36 23 2.33 1.25 0.46 0.54 0.2 4.78 24 2.59 1.18 0.53 0.48 0.07 4.85 25 2.68 0.95 0.29 0.24 0.06 4.22 26 2.24 1.52 0.31 0.25 0.04 4.36 27 3.49 0.86 0.39 0.32 0.07 5.13 28 3.51 0.64 0.44 0.28 0.14 5.01 平均值 2.67 1.02 0.41 0.34 0.09 4.53 在生活垃圾 59 22.5 9 7.5 2 100 中的比重/% 综上,八月份生活垃圾人均日产量为 1.51kg,其中食物垃圾的人 均日产量为 1.23kg,占生活垃圾的平均比重 81.5%。 编号 表 7-10 生活垃圾各指标 低位热值 含水率 有机质 灰分 /(KJ/kg) /% /% /% 1 4049 89.2 90.5 4.41 2 3890 79.2 93.2 4.97 3 3350 69.9 86.5 11.39 4 3797 78.5 99.2 2.38 5 3560 69.9 91.1 8.98 229
230. 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 平均值 编号 3554 63.2 97.7 3659 76.3 99.7 3290 49.8 58.7 3100 93.9 96.8 3350 33.1 97.1 4300 79.9 97.6 3220 83.3 98.9 4105 60.7 94.9 3900 79.8 60.3 3830 75.1 57.2 3769 89.9 50.6 4306 78.8 66.9 3560 73.8 91.2 4198 75.5 95.2 3766 67.9 91.2 3990 72.3 88.6 4122 72.3 94.4 3350 66.8 92.2 3770 71.4 93.9 4006 69.5 95.3 3802 80.6 96.2 3555 79.8 98.2 3669 75.4 92.5 3743 73.4 88.1 表 7-11 餐厨垃圾各指标 低位热值 含水率 有机质 /(KJ/kg) /% /% 230 9.86 2.3 17.9 3.32 2.92 4.37 8.32 2.76 26.89 14.2 33.2 2.19 2.29 3.38 3.64 10.38 2.45 5.38 3.27 3.22 3.27 1.38 4.32 7.26 灰分 /%
231. 1 898 88.8 91.2 5.45 2 856 87.7 90.7 4.42 3 990 93.1 89.9 10.26 4 810 68.8 91.3 2.77 5 952 90.4 93.9 8.81 6 1421 78.7 95.4 2.36 7 889 85.6 98.9 2.23 8 1410 59.4 22.5 15.1 9 860 97.9 98.7 2.21 10 880 55.6 96.2 6.53 11 1522 81.1 99.3 4.84 12 989 89.9 96.6 4.38 13 1526 34.8 96.4 2.42 14 1120 75.8 53.8 26 15 870 83.2 63.4 14.67 16 799 84.7 42.3 36.1 17 1320 90.7 69.7 3.46 18 812 93.9 95.5 2.31 19 883 98.4 93.9 8.52 20 1021 86.4 95.1 7.63 21 1121 90.4 90.4 7.81 22 882 95.6 93.9 4.81 23 955 81.4 93.9 8.81 24 820 97.1 94.2 2.81 25 866 89.8 91.7 4.81 26 811 89.9 95.3 2.25 27 796 95.3 93.9 3.69 28 800 91.7 95.9 3.43 231
232. 平均值 编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 996 84.1 86.6 表 7-12 剩余垃圾各指标 低位热值 含水率 有机质 /(KJ/kg) /% /% 15220 32.5 98.1 12220 37.9 98.7 14780 12.7 97.2 15002 28.7 94.1 13390 89.6 95.2 12290 78.6 98.7 13320 19.9 99.7 15500 22.9 98.8 10255 7.59 57.4 14320 14.3 93.2 15540 10.38 97.1 12290 21.3 98.7 16660 44.3 93.1 16550 32.2 94.5 14300 12.4 96.7 17000 33.1 99.1 16890 39.9 83.4 12340 76 61.6 15332 44.3 97.6 14330 42.5 92.3 11335 50.7 84.8 16440 45.7 96.8 12000 45.7 89.8 232 7.46 灰分 /% 3.36 2.98 7.3 2.01 2.21 10.7 2.01 1.08 5.02 2.29 2.29 10.7 2.29 2.46 3.72 1.09 1.22 1.87 5.11 2.28 2.31 2.99 10.03
233. 24 15500 44.2 93.8 4.56 25 17730 32.5 98.6 4.54 26 15022 37.5 97.3 2.12 27 13307 49.8 93.2 5.81 28 17768 37.6 99.8 5.01 平均值 14532 37.3 92.8 3.91 对 30 户典型家庭进行实地调研,前五天取样时,先将其均分为 两份以取平行样,然后对其简单分类,其中一份的餐厨垃圾分别取出 1%,5%,10%,100%,剩余垃圾送交嘉定污水处理厂混匀,测其各 项理化性质指标;另一份直接混匀测各项理化性质指标。 表 7-13 食物垃圾处理器不同普及率下样品 1 中生活垃圾各指标 指标 低位热值 含水率 有机质 灰分 普及率 /(KJ/kg) /% /% /% 1% 4045 76 90.5 4.59 5% 4183 75.2 90.6 4.58 10% 4328 74.9 90.7 4.57 100% 16898 30.1 95.9 3.69 表 7-14 食物垃圾处理器不同普及率下样品 2 中生活垃圾各指标 指标 低位热值 含水率 有机质 灰分 普及率 /(KJ/kg) /% /% /% 1% 3915 77.1 89.2 5.97 5% 4019 77 89.3 5.95 10% 4159 76.7 89.3 5.93 100% 14399 31.4 94.7 5.11 表 7-15 食物垃圾处理器不同普及率下样品 3 中生活垃圾各指标 233
234. 指标 普及率 1% 5% 10% 100% 低位热值 /(KJ/kg) 3469 3505 3594 15917 含水率 /% 67.1 66.9 66.6 12.1 有机质 /% 85.5 85.6 85.6 93.3 灰分 /% 11.4 11.37 11.36 10.36 表 7-16 食物垃圾处理器不同普及率下样品 4 中生活垃圾各指标 指标 低位热值 含水率 有机质 灰分 普及率 /(KJ/kg) /% /% /% 1% 3822 77.1 88.3 5.38 5% 3924 76.9 88.4 5.37 10% 4062 75.4 88.4 5.36 100% 15918 28.1 94.3 4.68 表 7-17 食物垃圾处理器不同普及率下样品 5 中生活垃圾各指标 指标 低位热值 含水率 有机质 灰分 普及率 /(KJ/kg) /% /% /% 1% 3581 69.2 87.1 8.98 5% 3671 69 87.2 8.96 10% 3791 68.8 87.2 8.95 100% 15917 30.3 95.2 8.08 表 7-18 未使用食物垃圾处理器前生活、餐厨及剩余垃圾各指标 指标 低位热值 含水率 有机质 灰分 种类 /(KJ/kg) /% /% /% 生活垃圾 3743 73.4 88.1 7.26 餐厨垃圾 996 84.1 86.6 7.46 234
235. 剩余垃圾 14532 37.3 92.8 3.91 表 7-19 食物垃圾处理器不同普及率下生活垃圾各指标 指标 低位热值 含水率 有机质 灰分 普及率 /(KJ/kg) /% /% /% 1% 3766 73.3 88.1 7.26 5% 3860 73.0 88.2 7.25 10% 3987 72.5 88.2 7.24 100% 15810 26.4 94.7 6.38 指标 普及率 1% 5% 10% 100% 表 7-20 食物垃圾处理器不同普及率下生活垃圾各指标增量 低位热值 含水率 有机质 /(KJ/kg) /% /% 23 -0.1 0 117 -0.4 0.1 244 -0.9 0.1 12067 -47 6.6 灰分 /% 0 -0.01 -0.02 -0.88 现场试验照片: 235
236. 图 7-1 垃圾取样照片 图 7-2 垃圾分拣照片 236
237. 图 7-3 厨余垃圾混合样 图 7-4 称量照片 237
238. 图 7-4 现场粉碎实验照片 图 7-4 测氨氮照片 238
239. 图 7-4 测 BOD 实验照片 239
240. 图 7-4 测总磷实验照片 240
241. 图 7-4 测 COD 实验照片 241
242. 图 7-4 测热值照片 图 7-5 测热值照片 242
243. 附 8:生活垃圾各项指标测定方法 一、城市生活垃圾有机质的测定 灼烧法(CJ/T96-1999) 1、样品的采集与制备 在制备有机质分析试样时,应剔除塑料等不活性物质。 2、原理 垃圾中的有机质可视为 600℃高温灼烧失重。 3、仪器 a)马弗炉;b)25ml 瓷坩埚;c)分析天平;d)干燥器。 4、操作步骤 称取 2.0g 试样,精确至 0.0001g,置于已恒重的瓷坩埚中(坩埚空烧 2h)。将坩埚放入马弗炉中升温至 600℃,恒温 6~8h 后取出坩埚移 入干燥器中,冷却后称重,再将坩埚重新放入马弗炉中同样温度下灼 烧 10min,同样冷却称重,直到恒重。 5、分析结果的表述 有机质的含量 c(%)按下式计算: C= m1  m2 m样(1 ci ) 100 式中:c—试样中有机质的含量,%; m1——坩埚和烘干式样重,g; m2——坩埚和灼烧后试样重,g; ci——塑料在垃圾干基中的百分比,%: m 样——称样量,g。 243
244. 所得结果应表示至四位小数。 二、城市生活垃圾含水率 1、设备 电热鼓风恒温干燥箱:最高使用温度 200℃,控温精度±1℃; 搪瓷托盘; 塑料容器:可耐 150℃以上,易清洗; 金属容器:耐腐蚀,易清洗; 天平:感量 0.1g; 台秤:最小分度值 5g; 干燥器:干燥剂为变色硅胶。 2、步骤 a)将样品的各种成分分别放在干燥的容器内,置于电热鼓风恒温干 燥箱内,在 105℃±5℃的条件下烘 4h~8h(厨余类生活垃圾可适当延 长烘干时间),待冷却 0.5h 后称重。 b)重复烘 1h~2h,冷却 0.5h 后再称重,直至两次称量之差小于样品 量的百分之一。妥善保存烘干后的各种成份,用于生活垃圾其他项目 的测定。 3、计算 含水率应按下式计算: Ci ( w ) = Mi  Mi m样(1 ci ) 100  C( w ) = n i1 Ci ( w )  Ci 100 244
245. 式中: Ci(w)——某成份含水率,%; C(w)——样品含水率,%; Ci——某成份湿基含量,%; Mi——某成份湿重,单位为千克(kg)或克(g); Mi ——某成份干重,kg 或 g; i——各成份序数; n——成份数。 计算结果保留二位小数。 三、城市生活垃圾灰分 1、设备 电热鼓风恒温干燥箱:最高使用温度 200℃,控温精度±1℃; 马福炉:最高使用温度 850℃; 天平:感量为 0.0001g 的分析天平; 坩埚:容积在 100mL 以上; 坩埚钳、耐热石棉网、干燥器等。 2、步骤 a)准确称取 5g±0.1g(精确至 0.0001g)样品(见 5.2.2 的 a)或 b)), 放入已在 815℃±5℃的条件下烘干至恒重的坩埚中。 b)将坩埚放入马福炉中, 在 30min 内将炉温缓慢升到 300℃, 保持 30min;再将炉温升到 815℃±10℃, 在此温度下灼烧 3h。 c)停止灼烧,待温度降至 300℃左右时,将坩埚取出放在石棉网上, 盖 245
246. 上盖,在空气中冷却 5min, 然后将坩埚放入干燥器, 冷却至室温即可 称重。 d)重复灼烧 20min, 冷却至室温后称重,两次称重相差小于 0.0005g。 3、计算 a)按下式计算灰分。 Ci ( w ) = MH M  100 b)按下式计算可燃物。 CK =100-CH c)按式(10)、式(11)换算可燃物(湿基)、灰分(湿基)含量: CK =CK  100  C(w 100 ) CH =100-CK -C(w) 式中: C‘H——干基灰分含量,%; C‘k——干基可燃物含量,%; MH——样品灰分重量,单位为克(g); M——样品重量,单位为克(g); Ck——可燃物(湿基)含量,%; CH——灰分(湿基)含量,%。 计算结果保留二位小数。 四、城市生活垃圾热值 1、仪器 246
247. 氧弹式量热仪:测温准确度大于 0.002K; 分析天平:感量为 0.0001g; 2、步骤 根据垃圾的具体情况及测定要求选择样品形式 按照 GB213 和量热仪操作手册测定样品的热值,根据量热计的测定 量程确定样品重量,样品重量精确至 0.0001g,每个样品重复测定 2~ 3 次。 3、计算 氧弹量热仪直接测定的热值可近似作为样品干基高位热值,并按下式 换算成湿基高位热值和湿基低位热值:  Q(h)  1 m m j1 Qj( h )  100  C(w) 100  H= n i1 Hi  Ci 100   Q(l)  Q(h)  24.4   C( w )   9H 100  C(w) 100    式中: Q'j(h)——干基高位热值,单位为千焦每千克(kJ/kg); Q(h)——湿基高位热值,单位为千焦每千克(kJ/kg); Q(1)——湿基低位热值,单位为千焦每千克(kJ/kg); H'——干基氢元素含量,%; C(w)——样品含水率,%; C'i——某成分干基百分含量(见 6.3.3),%; 247
248. j——重复测定序数; m——重复测定次数; i——各成分序数; 24.4——水的凝缩热常数,单位为千焦每千克(kJ/kg)。 计算结果保留四位有效数字。 248