來源 | 環(huán)衛(wèi)科技網(wǎng)
作者 | 環(huán)保民工
近年來，垃圾分類受到越來越多重視，全國各地針對垃圾分類及處理的項(xiàng)目逐漸增多，各路資本競相逐鹿這片環(huán)保“藍(lán)海”。
縱觀餐廚垃圾處理技術(shù)，目前主要有好氧制肥、厭氧制氣，此外還有蚯蚓、蠅蛆、黑水虻養(yǎng)殖等生物轉(zhuǎn)化。
在2020年北京農(nóng)展館的環(huán)衛(wèi)展覽中，據(jù)說超過30%的展位均是好氧發(fā)酵的設(shè)備，發(fā)酵時(shí)間沒有超過24小時(shí)，甚至4個(gè)小時(shí)，這不禁令很多科研和技術(shù)人員懷疑自己的一生所學(xué)和人生觀。
除好氧發(fā)酵技術(shù)路線外，還有一種新技術(shù)叫“生物化水”，號稱可以將有機(jī)濕垃圾直接轉(zhuǎn)化為水，降解率超95%，也顛覆了傳統(tǒng)教科書和學(xué)術(shù)界的認(rèn)知。
下面，我們來拆解下，這種所謂的“生物化水技術(shù)”，究竟是餐廚垃圾處理行業(yè)的“黑科技”，還是一場“騙局”？
關(guān)于“化水技術(shù)”降解過程及3大疑問
“化水技術(shù)”降解過程大致分為三步：
◎ 導(dǎo)入：經(jīng)過分揀的濕垃圾導(dǎo)入處理機(jī)中，與Super-Star菌 （注：筆者自編名稱 ）充分混合；
◎ 轉(zhuǎn)換：微生物開始“吃”垃圾，將大分子分解為小分子。根據(jù)相關(guān)宣傳，是采用“一種仿生胃部消化功能生物技術(shù)，通過將微生物棲息量最大化的高硬度載體，以及研究篩選的特異復(fù)合菌株，實(shí)現(xiàn)24小時(shí)內(nèi)生態(tài)化減量率大于95%”；
◎ 化水：設(shè)備排出的水可回到設(shè)備繼續(xù)使用，可作達(dá)標(biāo)排放或根據(jù)作物需求定向配置成有機(jī)營養(yǎng)液輸出到植物工廠或農(nóng)田。
據(jù)稱，該技術(shù)的核心在于其“獨(dú)家研發(fā)的微生物菌種”：“能有效于24小時(shí)內(nèi)把餐廚垃圾分解，減量率>95%，分解的副產(chǎn)物以環(huán)保水質(zhì)排出”。
筆者百度搜索了一下“24小時(shí)化水”，搜索結(jié)果顯示還是有一些案例的。
▲ 圖1：24小時(shí)化水技術(shù)截圖（檢索時(shí)間：2020年9月）
筆者從事環(huán)保行業(yè)數(shù)十載，仔細(xì)研讀相關(guān)公司的網(wǎng)站介紹和相關(guān)案例后，仍有3點(diǎn)疑問，究竟如何做到24小時(shí)“化水”？
疑問1： “化水技術(shù)”初始固含（或SS）是多少？需要加水稀釋么？需要加多少？
加水稀釋是很多技術(shù)與工藝路線回避的話題。“化水”技術(shù)也不例外，所有介紹都沒有提到加水稀釋的問題，而這是該技術(shù)能否實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵之一。
根據(jù)參考文獻(xiàn) [1] 調(diào)研，餐廚垃圾預(yù)處理后得到的擠壓液一般固含可達(dá)到8-10%甚至更高。參考文獻(xiàn) [2] 一文對某餐廚處理廠1年的跟蹤數(shù)據(jù)，經(jīng)預(yù)處理、三相分離，加水稀釋后進(jìn)入CSTR塔 （全混合厭氧反應(yīng)器） 的污水，含固率可達(dá)8% （參見圖2與表1） 。
▲ 圖2：典型餐廚垃圾厭氧消化工藝流程（來源：文獻(xiàn)2）
目前，典型餐廚垃圾厭氧處理的預(yù)處理過程，通過除雜、除砂、蒸煮、提油、制漿之后，進(jìn)入CSTR厭氧發(fā)酵反應(yīng)器的所謂“漿液”含固率可達(dá)7-8%，這還是在經(jīng)過分離一部分固含之后。
而“化水技術(shù)”，從其工藝描述來看，并沒有進(jìn)入“化水”階段前的預(yù)處理過程。
如果有，那么預(yù)處理分離出的物料量和含水率是多少呢？如果沒有，那么“化水”技術(shù)的初始固含 （或SS） 是多少呢，是否需要加水或是會(huì)用水稀釋？加多少水？
▲ 表1：厭氧工藝運(yùn)行參數(shù)（來源：文獻(xiàn)2）
疑問2：“化水技術(shù)”降解前后，究竟是將大分子降解成了什么？污染指標(biāo)分別是多少？（這也是所有疑問的核心，所以花大篇幅說道說道。 ）
所謂“化水”技術(shù)，是用一種微生物（或者是什么酶解技術(shù)也罷）24小時(shí)直接將餐廚廢水轉(zhuǎn)化為了“環(huán)保水質(zhì)”。那么，處理噸垃圾“化水”的水量是多少？“化水”得到的“水”的污染物濃度（COD\BOD\NH3-N\TN等）是多少？出水得到的“環(huán)保水質(zhì)”的污染物濃度指標(biāo)和水量又是多少？
目前我國主流的餐廚廢水厭氧技術(shù)，經(jīng)過除雜，除渣，除油等預(yù)處理后，進(jìn)入CSTR反應(yīng)器的污水，一般COD （化學(xué)需氧量） 可達(dá)7-13萬，同時(shí)，還有高于1000的氨氮總氮，參見文獻(xiàn) [1] 以及其他一些文獻(xiàn)和參考書。
假設(shè)采用厭氧技術(shù)處理這種污水，以經(jīng)典的UASB反應(yīng)器來說，容積負(fù)荷一般可達(dá)7-15kgCOD/（m³·d）。假設(shè)初始COD為100000，預(yù)處理（不管怎么處理）能去除50%，剩50000進(jìn)入?yún)捬跸到y(tǒng)，容積負(fù)荷取10，去除率取90%，則所需時(shí)間為4.5天，得到COD為5000的污水。 （COD5000的話，不能稱之為“環(huán)保水質(zhì)”吧） 。
那么筆者要問，“化水技術(shù)”24小時(shí)內(nèi)將COD從多少降到了多少，才得到“環(huán)保水質(zhì)”？
再來看看總氮，按初始總氮濃度1000mg/L計(jì)，即使采用厭氧氨氧化技術(shù)，假設(shè)不考慮高濃度下的抑制作用，姑且認(rèn)為污泥容積負(fù)荷達(dá)到1.5 （參見表2） ，按去除率90%計(jì)，則需要反應(yīng)時(shí)間為24小時(shí)。而假設(shè)采用傳統(tǒng)的硝化-反硝化技術(shù)，按容積負(fù)荷0.05計(jì)，則總氮去除需要的反應(yīng)時(shí)間為20天。
“化水技術(shù)”采用了什么技術(shù)、菌種，可以24小時(shí)將總氮降低？降低到什么水平得到“環(huán)保水質(zhì)”？
▲表2：ANAMMOX工藝與傳統(tǒng)硝化和反硝化工藝的比較（來源：文獻(xiàn)3）
根據(jù)文獻(xiàn) [1] 提供的數(shù)據(jù)，經(jīng)CSTR塔內(nèi)28天的水力停留時(shí)間，餐廚廢水COD從130000降低至20000 （見表1） 。
文獻(xiàn) [4] 中的案例，采用“厭氧氨氧化+兩級A/O-MBR”工藝，設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)為COD10000-15000，出水為COD500，其MBR段設(shè)計(jì)的總水力停留時(shí)間為115.8小時(shí) （4.8天） 。文獻(xiàn) [5] 提供的小試結(jié)果，進(jìn)水均值為COD126000，水力停留時(shí)間為6.6天。
可見，目前的主流技術(shù)均做不到24小時(shí)將餐廚廢水中污染物降解，甚至經(jīng)過20余天COD依然高達(dá)數(shù)千甚至上萬，同時(shí)還有總氮并未有效去除。
那么“化水技術(shù)”處理噸垃圾對應(yīng)的水量是多少？污染物濃度COD等指標(biāo)、容積負(fù)荷是多少呢？經(jīng)過24小時(shí)的降解后得到水質(zhì)的污染物濃度值、降解效率各為多少呢？
疑問3：不產(chǎn)生污泥么？
根據(jù)微生物代謝原理，分為微生物的同化作用和異化作用。通俗來說，就是微生物吃了污染物，轉(zhuǎn)化成自身細(xì)胞，同時(shí)釋放能量、水和二氧化碳之類。
選取文獻(xiàn) [1] 中典型的厭氧處理技術(shù)路線為例 （圖3） ，100噸餐飲垃圾會(huì)產(chǎn)生3.2噸沼渣與3.4噸污泥，折合噸水產(chǎn)生固渣66kg。
根據(jù)文獻(xiàn) [4] 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，650噸項(xiàng)目每天產(chǎn)生絕干污泥5.47噸，則折合噸水產(chǎn)生污泥42kg （含水率80%） 。
▲圖3：典型餐廚垃圾厭氧處理物料平衡（來源：文獻(xiàn)1）
那么，“化水”技術(shù)既然是Super微生物，其吃掉了這么多污染物，代謝產(chǎn)生的“剩余污泥”哪去了？難道真的是勞模，吃掉污染物后自己也“化水而去”？
結(jié)語
以筆者粗淺的認(rèn)識，所謂“化水技術(shù)”， 就是在加水稀釋的條件下，將餐廚垃圾粉碎或研磨，然后再通過“Super-Star”降解24小時(shí)后排放。
如果后續(xù)沒有污水處理設(shè)施，那么水質(zhì)一定是達(dá)不到目前我國現(xiàn)行規(guī)定的各類排放標(biāo)準(zhǔn)，如果有污水處理設(shè)施，那么負(fù)荷也會(huì)相當(dāng)高。
不同國家有不同的污水排放標(biāo)準(zhǔn)要求，根據(jù)我國目前現(xiàn)行規(guī)定，GBT 31962-2015《 污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》要求COD達(dá)到500，BOD350，總氮70，按照GB8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》，至少要求COD500、BOD300（生化需氧量）。那么，“化水技術(shù)”所謂的“環(huán)保水質(zhì)”，是按照哪條環(huán)保要求執(zhí)行的呢？
如果說設(shè)備24小時(shí)直接出水達(dá)到納入城鎮(zhèn)下水管排放標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該是無法實(shí)現(xiàn)的，除非大量加水稀釋。假設(shè)真能達(dá)到，國內(nèi)所有的基于厭氧技術(shù)的餐廚垃圾處理項(xiàng)目都可以基于該技術(shù)進(jìn)行改造，沼液問題也得到完美解決。
另外，全球的生活污水處理項(xiàng)目都可以據(jù)此改造，這應(yīng)該也是個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)級技術(shù)。
還看到一個(gè)網(wǎng)友有種說法，筆者覺得也很有道理，如果可以24小時(shí)化水，這應(yīng)該是一種危險(xiǎn)系數(shù)極高的“生化武器”，堪比“化尸水”，各種有機(jī)質(zhì)、24小時(shí)、化水，想想還有點(diǎn)恐怖。
環(huán)保行業(yè)魚龍混雜，各路人馬和資金都?xì)⑦M(jìn)來要分一杯羹，但是，還是希望都能踏踏實(shí)實(shí)把技術(shù)做好，真正為環(huán)保問題尋找解決之道。
參考文獻(xiàn)：
[1] 呂凡, 章驊,邵立明,等.基于物質(zhì)流分析餐廚垃圾厭氧消化工藝的問題與對策，環(huán)境衛(wèi)生工程，2017.
[2] 馬懿,倪駿,鄭仁棟.餐廚垃圾厭氧消化技術(shù)研究，有色冶金設(shè)計(jì)與研究，2019.
[3] 李軍,楊秀山,彭永臻編著.微生物與水處理工程，化學(xué)工業(yè)出版社，2002.
[4] 耿震，王罕.餐廚廢棄物厭氧消化沼液處理工藝設(shè)計(jì)，中國給水排水，2019.
[5] 劉軍,張迪,孫少龍,等.餐廚垃圾廢水的預(yù)處理及UASB厭氧消化小試研究，環(huán)境衛(wèi)生工程，2019.
