引言目前国内外对社区污废处理的研究较多,主要分为两个部分:社区垃圾处理、社区节水与污水处理。邓俊[1]总结了国内外餐厨垃圾产生量和处理现状,分析了我国餐厨垃圾的特性,对比分析主要技术的特点、原理、适用条件、优缺点与应用情况。杜玉吉[2-3]等对社区餐厨垃圾分类就地处理方案进行了分析,比较了几种餐厨垃圾处理方式,认为社区采用快速好氧消化就地资源化处理技术处理公建餐厨垃圾和生鲜垃圾,可以减少餐厨垃圾前、中端分类和收运成本。李明[4]等对社区中有机固体废弃物提出了能源化处置方案,设计了立式多层反应装备,以社区中有机固体废弃物为原料,空气压缩机为供氧动力,回收反应热,进行对外供暖。王小铭[5]等对餐厨垃圾管理全过程和全周期环境-资源-成本多维度效益的分析。结果表明,我国餐厨垃圾资源化利用能力与水平仍存在源头减量不足、效率有待提升等问题,需多方共同参与全过程管理。当前国内社区节水和污水处理的研究主要体现在以下4个方面:颁布水表计量安装技术规范[6];采用包括节水马桶、节水龙头等在内的节水器具[7];通过管网改造,降低漏水率[8];通过雨水收集、中水回用等手段,提升雨水和中水的使用量[9]。国外的节水和污水处理的方式和国内类似,污水和废水被大规模回收利用,并逐渐成为一种替代水源[10]。目前的研究主要聚焦于社区垃圾和污废水处理方面,文中将以某未来社区为试点,依据未来社区资源化利用建设内容的指标,设计比选未来社区集垃圾、污废分类处理和资源化利用的整体解决方案,并定量分析方案的经济性以及社会效益。1案例分析1.1项目概况浙江省某未来社区项目规划总用地面积约190 万m2,未来社区实施单元规划面积25.5 万m2。集聚科研创新、商务办公、总部经济、生态休闲以及商贸金融产业。其中试点总建筑面积71.59 万m2。1.2需求分析生活污废处理以人才公寓为设计点,设计服务人数2 329人,根据《建筑给排水设计规范》(GB50015—2003)计算,每天总生活污水量为314 m³,其中满足中水回收要求的废水处理量为279 m³/d,化粪池处理污水量为35 m³/d。商务设施及服务设施设计服务人数4 500人,按分流制排水系统计算,每人每天污水产生量为15 L/(人·d),垃圾产生量为1 kg/(人·d),每天污水产生量为21.31 t,垃圾产生量为14.21 t。根据《餐厨垃圾处理技术规范》(CJJ 184—2012),计算公建区域餐厨垃圾产生量为290 kg/d。1.3总体解决思路基于“源头减量、分类处理、资源利用”的原则,总体解决方案分为两大部分。第一,生活污水分质处理:冲厕水和厨房污水就地资源化利用;洗浴废水经一体化处理设备回收;中水进行道路冲洗、绿化灌溉、冲厕等;雨水纳管排放。第二,生活垃圾根据《浙江省城镇生活垃圾分类管理办法》分类投放收集:可回收垃圾由资源回收公司进行回收;有害垃圾由取得危险废物经营许可证的单位进行清运及无害化处理;其他垃圾由垃圾清运公司运输;易腐垃圾不出社区,就地资源化处理利用。根据不同场合、易腐垃圾的数量、成分、频次等特点,将易腐垃圾主要分为3类:住宅厨余垃圾、集体供餐的公建餐厨垃圾、农贸市场生鲜垃圾(以下简称“公建餐厨垃圾”),无集体供餐的公建、商业楼宇、道路等区域餐厨垃圾(以下简称“其他易腐垃圾”)。易腐垃圾具体分类及特点如表1所示。目前对于易腐垃圾有粉碎直排、真空运输、卫生填埋、焚烧、厌氧发酵、好氧发酵、饲料化处理、生化处理等8种处理方式。各种处理方式的优缺点如表2所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.06.017.T001表1试点未来社区易腐垃圾分类垃圾分类易腐垃圾特点住宅厨余垃圾量多、分散、含油污,时间集中,管理难度较大,对住宅小区居民环境保护意识要求较高。公建餐厨垃圾量大,投放时间集中,具备管理条件和初步分拣的能力。其他易腐垃圾量少,投放分散。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.06.017.T002表2易腐垃圾处理方式的优缺点处理方式原理优点缺点粉碎直排将垃圾通过粉碎机破碎后纳入市政污水系统灵活方便二次污染、阻塞管道、增加污水处理负荷真空运输通过真空气力管道输送垃圾无二次污染,简便价格昂贵、维护要求高填埋垃圾收集集中填埋简单、处理量大占地大、污染大焚烧通过高温彻底氧化分解垃圾发电、处理量大需要脱水、掺煤厌氧发酵厌氧菌在无氧或缺氧环境下对有机质发酵降解生产沼气占地大、生产周期长好氧发酵好氧菌在有氧条件下对有机质进行发酵降解处理速度快需有专人维护饲料化处理采用高温、灭菌、除盐等手段处理餐厨垃圾,生成饲料添加剂、再生水等可利用物质机械化和资源化程度高难以避免蛋白同源性问题,成本高生化处理对有机废物进行高温快速发酵,使各种有机物得到完全降解和转化占地少,处理时间短,资源利用率高成本高,处理能力低,耗能大易腐垃圾在收集、清运、处置过程中存在较高的病毒传播风险。未来社区易腐垃圾的处理遵循“不出社区、源头减量、资源化利用”的原则,并结合经济性分析。对于住宅厨余垃圾,单户量小分散但总量巨大,含有大量的油污和盐分等,管理难度较大,且极易腐败。如果每天清运,不仅运输费用高,几个小时就会产生腐臭味,影响社区卫生。因此,考虑在管道升级和后处理能力加强(油水渣分离)的基础上,采取粉碎直排方式,经厌氧发酵后产生的沼气进行利用。对于有集体供餐的公建餐厨垃圾、农贸市场生鲜垃圾,由于量大集中、频次固定,且一般配备工作人员,具备易腐垃圾的初步分拣和管理条件,宜采用好氧发酵技术,集中收集、统一管理。对于无集体供餐的公建、商业楼宇、道路等区域的易腐垃圾,量很小,频次不固定,若单独收集处理,清运和处理成本很高,可将其就地粉碎后,进入排污管网,避免易腐垃圾二次运输造成的环境污染。2效益分析2.1经济性分析城市垃圾清运和处理过程主要有两类费用:一是日常的垃圾清运费,居民垃圾清运费为每户50 元/a,由物业缴纳给垃圾清运公司(用户以物业费形式体现);公建垃圾清运费为150 元/t~200 元/t。二是垃圾处理费,在填埋场和焚烧厂的垃圾处置费由政府支出,约为100 元/t。采用小区污废综合资源减量回收技术后,可以减少垃圾处理费和垃圾清运费。这部分费用可以由相关单位补贴。参考补贴方案如下:(1)物业公司原支付于垃圾清运公司的每户50 元/a,按照湿垃圾的所占生活垃圾的比例50%计算(湿垃圾所占比例在45%至72.27%之间),则由物业公司返回每户25 元/a。(2)公建餐厨垃圾补贴按照250 元/t计算(其中150 元/t为垃圾清运费,100 元/t为垃圾处置费)。废污处理工程投资污废处理工程投资估算如表3所示,污废处理工程年运营成本、产品收入和补贴收入如表4所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.06.017.T003表3污废处理工程投资估算项目处理量数量单价/万元总价/万元生活污水处理工程———93一体化生活污水处理设备270 kg/d13030土建—15454辅材—199住宅厨余垃圾工程———141.4家用餐厨垃圾粉碎机—7760.15116.4油水分离器50 m3/h1—15辅材—11010公建餐厨处理工程———57.6餐厨垃圾好氧处理一体机300 kg/d14040土建—17.67.6辅材—11010电气工程—132.532.5总计———324.510.3969/j.issn.1004-7948.2021.06.017.T004表4污废处理工程年运营成本、产品收入和补贴收入名称序号项目数量单价/万元总价/万元备注运营成本(13.02万元)1电费45 333 kWh0.665 6元/kWh3.02—2人工及管理——84 000 元/(人·月),年工作10个月3维护——2—产品收入(3.2万元)1中水6 454 t1.96 元/t1.26—2油脂生产3.625 t800 元/t0.29—3有机肥18.33 t600 元/t1.1—4甲烷1 825 m33 元/m30.55已将沼气含甲烷量折算补贴收入(4.4万元)1公建餐厨补贴98.552502.46—2住宅垃圾补贴77625 元/户1.94—该污水处理项目初期投建一次性成本约为324.5万元,年运行成本约为13.02万元(污水处理电耗0.3 kWh/kg;垃圾处理电耗0.15 kWh/kg),产品收益3.2万元(中水价格按照当地自来水价的1/2),补贴收入4.4万元。每年仅需再投入5.42万元即可维持污废处理工程的运营。2.2社会效益分析(1)源头减量化。易腐垃圾不出社区,就地处理,从源头上减少了垃圾处理量。经好氧处理后的有机肥、油脂,质量远低于餐厨垃圾质量,可有效降低80%垃圾车载荷,由源头杜绝了地沟油、泔水猪的出现。(2)垃圾资源化。副产中水就地回用,可用于小区的绿化浇灌、车辆冲洗、道路冲洗,与传统相比节省用水1/2以上。副产有机肥可直接装袋销售,分离出的油脂可作为生物燃料公司的原料销售,产生的沼气可以再利用销售。(3)节能环保优势。减少餐厨堆放量及堆放时间,避免垃圾收运过程的二次污染,大大改善社区卫生环境,降低病原体传播的风险。减少了垃圾车的能源消耗和尾气、噪声污染。减少垃圾收运处理的难度和成本。3结语本项目每年可减少垃圾排放98.55 t,同时获得中水6 455 t,油脂3.625 t,有机肥18.33 t,甲烷1 825 m3。可以有效实现垃圾、污水的源头减量化和资源化利用,减少二次污染,改善社区卫生环境,具有显著的社会效益。建议餐厨垃圾收集时,进行初步分拣。晚上运转发酵设备进行发酵。如餐厨垃圾盐度过高,可适当参混绿化垃圾,适当争取补贴政策和民用电价。
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