歐陽創(chuàng):碩士,高級工程師,現(xiàn)任上海環(huán)境院研究中心副總工程師。
夏 旻:博士,高級工程師,現(xiàn)任上海環(huán)境院研究中心總工程師。
周永泉:碩士,助理工程師,現(xiàn)任上海環(huán)境院研究中心研發(fā)工程師。
徐麗麗:碩士,高級工程師,現(xiàn)任上海環(huán)境院副總工程師、工程所副所長。
“十四五”期間,隨著垃圾分類政策的推動,濕垃圾處置市場持續(xù)快速釋放。預計到2025年,全國濕垃圾處置產能將達到35萬噸/日,設備投資額超887億。目前,濕垃圾處理主要采用機械預處理+厭氧產沼工藝,該工藝雖然已經較成熟,但也存在部分問題有待進一步解決,主要是預處理殘渣和厭氧沼液等需要后續(xù)處理,濕垃圾中有機質未得到充分利用。黑水虻處理工藝,在有機固渣減量化、資源化利用方面顯示出較好的潛力,在環(huán)衛(wèi)行業(yè)內逐漸應用,被視為是支撐厭氧工藝整體資源化率提升的有效抓手之一。
黑水虻處理濕垃圾工藝主要包括濕垃圾預處理系統(tǒng)、蟲卵培育孵化系統(tǒng)、養(yǎng)殖分離系統(tǒng)、污染控制系統(tǒng)等,基本情況如下:
濕垃圾預處理系統(tǒng),主要利用分選、制漿等預處理設備將濕垃圾進行固液分離和油水分離。分離得到的固相物含水率約70-75%,經過粉碎后得到粒徑小于2cm的粉碎物,作為黑水虻飼料進入到養(yǎng)殖分離系統(tǒng)。油水分離得到的滲濾液,需經過污水處理達到污水排放標準,該過程也可以減少固渣中的鹽分,分離得到的油脂則交給指定的專業(yè)處理公司。
蟲卵培育孵化系統(tǒng),主要為養(yǎng)殖分離系統(tǒng)處理提供足夠的幼蟲。幼蟲是處理代謝預處理后濕垃圾的主要生物群體。該系統(tǒng)包括種成蟲養(yǎng)殖和種幼蟲孵化,需人工維持系統(tǒng)溫度、濕度、光照等,給予黑水虻種群繁衍最優(yōu)環(huán)境,實現(xiàn)持續(xù)、大量增殖,保證黑水虻處理工藝穩(wěn)定。在黑水虻蟲卵培育孵化生產中,一般只需要保留約1%的黑水虻幼蟲維持種群繁殖循環(huán),其余99%的黑水虻幼蟲都作為后續(xù)濕垃圾處理用蟲。
養(yǎng)殖分離系統(tǒng),是利用幼蟲強大的取食和消化能力,將濕垃圾轉化為高質量的動物蛋白。規(guī)?;暮谒堤幚硇枰ㄔO專業(yè)的養(yǎng)殖車間,保持穩(wěn)定的溫度、濕度等外界條件,幼蟲經過6-8天的成長后,及時采用蟲料篩分設備進行蟲糞分離,最終得到鮮(干)蟲和蟲糞有機肥原料。
污染控制系統(tǒng),是對培育孵化和養(yǎng)殖過程中產生的以氨氣為主的大量惡臭氣體以及養(yǎng)殖系統(tǒng)冷凝水和除臭廢水等進行達標處置。三、黑水虻養(yǎng)殖工程案例分析
實證項目團隊通過實地調研了多個國內案例和對接訪談部分國外案例,對國內外相關工程進展情況進行一定了解,包括養(yǎng)殖技術、二次污染控制、自動化運行水平、上下游供應等方面。目前國內黑水虻處理工程基本采用“原料預處理+多層立體養(yǎng)殖+蟲沙分離+鮮蟲冷凍/烘干外售”工藝路線,項目基本可實現(xiàn)連續(xù)運行,但整體上存在機械化、信息化程度低、產品穩(wěn)定性不足、環(huán)保措施不到位等問題。國外案例具有布料系統(tǒng)精密程度、自動控制水平高、產品深加工技術先進等特點,但整體投資高,且對國內濕垃圾物料的適用性仍需明確。四、問題清單與建議
針對黑水虻生物養(yǎng)殖轉化技術在濕垃圾處理領域的應用,上海環(huán)境院初步梳理了目前黑水虻養(yǎng)殖技術存在的主要問題,同時提出相關工程建設實施建議。(一)問題清單
1、現(xiàn)有項目成套系統(tǒng)自動化程度較低,多個環(huán)節(jié)需要人工干預,提高自控化水平、連續(xù)穩(wěn)定能力、降低人員投入等問題需進一步攻克。2、濕垃圾碳氮比不均衡、來料穩(wěn)定性將顯著影響黑水虻處理效率,實現(xiàn)黑水虻規(guī)?;B(yǎng)殖并保證穩(wěn)定運行措施缺乏。3、溫濕度控制及二次污染控制措施與工程經濟性間的平衡,需探索低能耗、高效的環(huán)境控制、防逃逸及蟲害措施。4、規(guī)模化養(yǎng)殖的生態(tài)風險性還不明晰。(二)工程建議
1、應重點提升機械化、信息化水平,設計構建自動化生產養(yǎng)殖系統(tǒng),采用機械輸送、智能機械手等自動化設備,結合自動化控制系統(tǒng),實現(xiàn)環(huán)節(jié)全自動化生產。2、關注黑水虻蛋白轉化效率,建議構建智能化養(yǎng)殖系統(tǒng),從原料配比、蟲卵培育、養(yǎng)殖環(huán)境等全流程智能控制,實現(xiàn)精準孵化及喂養(yǎng),增強系統(tǒng)穩(wěn)定性,提高垃圾降解率、產蟲率及產品品質。3、通過優(yōu)勢益菌群的營造、物料溫濕度等控制以及嚴格控制黑水虻養(yǎng)殖周期、養(yǎng)殖區(qū)域全密封等措施控制黑水虻病蟲害及生態(tài)風險。4、重視養(yǎng)殖車間物理防護和隔離,避免種群逃逸,設置專門應急預案,防止偶發(fā)性、大規(guī)模逃逸。來源 | 上海環(huán)境衛(wèi)生工程設計院作者 | 歐陽創(chuàng)、夏旻、周永泉、徐麗麗
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