上海市垃圾生化处理机现状调研

上海市垃圾生化处理机现状调研*陈展 1，张以晖 1，林逢春 1，吴忠麒 2，王震 2（1. 华东师范大学 资源与环境科学学院，上海 200241；2. 上海市废弃物管理处，上海 200063）摘 要：针对目前上海市生化处理机推广应用缓慢的问题，选取了 3 种类型、10 个垃圾就地生化处理点，通过实地调研和现场取样的形式调查了各样点生化处理机的运行状况，核算、评估了生化处理机的运行成本和对环境的影响，并分析了各个模式存在的主要问题，提出了相应的对策。关键词：生化处理机；推广应用；处置模式中图分类号：X705 文献标识码：B 文章编号：10058206 （2014） 01003305Status of Waste Biochemical Processors in ShanghaiChen Zhan1，Zhang Yihui1，Ling Fengchun1，Wu Zhongqi2，Wang Zhen2（1. College of Resources & Environmental Science，East China Normal University，Shanghai 200241；2. Shanghai Waste Management Office，Shanghai 200063）Abstract：Aiming at the current problem that biochemical processor was applied slowly in Shanghai，ten places in three types where biochemical processors are still being used were chosen. The operational status of biochemical processors wasinvestigated by the form of on -site investigation and field sampling. The operating costs and environmental impacts of them were accounted and assessed. And the main problems of three application modes were analyzed， the correspondingcountermeasures were proposed.Key words：biochemical processor；popularization and application；disposal mode上 海 市 生活垃圾中的主要成分为食物垃圾 （厨余和果皮），在垃圾产生量中所占比例超过 50% 1-2，对其进行就地生化处理不仅减少了生活 垃圾的清运总量，也避免了长途运输带来的过高费用和对环境造成的污染。上海市10多a前就开始 在部分居住小区使用了生化处理机，就地处理生活垃圾中的厨余果皮等有机垃圾。至2006年底， 全市先后共设置了201台生化处理机；至2010年底，仍在使用的生化处理机仅剩20台。笔者通过 对上海市仍在使用的生化处理机的抽样调研，分析影响生化处理机推广应用的主要因素，为今后 上海市生活垃圾就地生化处理工作的推进提供 参考。1垃圾生化处理机应用调查及分析方法1. 1调查方法及调查对象采用现场调查和操作人员访谈方式对目前上 海市仍在使用的生化处理机场所进行调研，调查 内容主要是围绕生化处理机的实际运行情况、运 行成本和其对外界的环境影响情况。调查对象为上海市8个区县的10个样点，可分 为3类：大型集中处理点 （普陀山华水果批发市场、长宁区垃圾中转站、金山生化处理站）；单位食堂 （松江区市容绿化管理局、临港新区上海中 学东校区）；小型分散处理点 （剩余的5个样点），各样点所用处理机是由5个厂家提供，处理机的设计处理量为0. 100 10 t/d。调研所涉及样点包含2种生化处理机：资源 型生化处理机。预先在前端将经过二次分拣的垃圾进行粉碎处置，粉碎后的产物再进入生化处理 机处理，处理后的产物仍需在外界进行二次堆肥； 主要分布在大型集中处理点，如上海傲雪生物科 技有限公司和江苏丰叶生物科技有限公司的生化处理机。减量型生化处理机。将二次分拣后的 垃圾直接投入到生化机中进行处理，最终产物只有少量残渣、水和其他气体，残渣被居民就地利 用；主要分布在单位食堂和小型分散处理点，如剩余几家公司的生化处理机。课题组于2012年11月和2013年4月先后2次对 所选样点进行实地调研，第2次调研是在第1次调 研的基础上选取部分样点进行的，见表1。环境影响测量方法噪声与臭气是通过使用TES-1353积分式声级计 和日本新宇宙XP-329m臭气测定仪现场测量，并结合周边居民和自身的感受而进行的综合分析。由于各厂家的技术不同，生化处理机的产出 物有所不同。上海德瑾绿水科技有限公司的生化1. 2* 基金项目：上海市绿化和市容管理局科研项目上海市生活垃圾就地生化处理减量化可 行性研究 （JB112009）收稿日期：2013-07-11 34 环境卫生工程第 22 卷表1调研样点情况各费用的计算方法：折旧费=机器售价/机器折旧年限/365/实际日处理量；直接成本=实际日 均耗 （水、电、菌） 费/实际日处理量；人工费=工人工资/30/实际日处理量；设备维护费=月设备维护费用/30/实际日处理量。对于减量型的生化处理机，其产物为少量残 渣，被附近居民或环卫部门无偿使用，无直接经济收益；而资源型的生化机产物主要为有机肥，有一定的直接经济效益，而且处理量大，政府给 予一定的减量补贴。单台设备设计处理能力/（t/d）区县场所名称设备生产企业上海德瑾绿水科技有限公司上海德瑾绿水科技 有限公司上海德瑾绿水科技 有限公司 上海德瑾绿水科技 有限公司 上海恒晔生物科技 有限公司上海恒晔生物科技 有限公司上海复旦复达科技 有限公司上海傲雪生物科技 有限公司上海傲雪生物科技 有限公司江苏丰叶生物科技 有限公司闵行万科朗润园0. 1松江松江区市容绿化管理局0. 2临港新区上海中学东校区*浦东南汇老港中港村0. 50. 5浦东申港宜浩家园*0. 2嘉定南翔同盛小区*嘉定0. 2静安区蔬菜市场*静安调查结果与分析0. 22生化处理机运行的环境影响分析生化处理机的运行对周围环境的影响主要体 现在其排放的噪声、臭气和废水。通过对现场检 测和对用户的询问发现单位食堂和小型分散处理点内的生化处理机的除臭效果比较好，处理机房均设置在离人口集中区较远的地方，处理机间歇 运行，噪音较小，对周边居民产生的影响较小。大型集中处理点主要是大型集贸市场、垃圾2. 1普陀山华水果批发市场*0. 1*普陀长宁区垃圾中转站*长宁10金山金山生化处理站*5注：*表示第 2 次调研所选样点；*为粉碎机的处理量。处理机的产物含有少量废水；上海傲雪生物科技有限公司生化处理机前段的粉碎、脱水过程中会排放部分废水，但生化处理机本身不排放废水； 中转站、郊区生化处理点 （金山生化处理站），这其余3个厂家的生化处理机不排放废水。临港新区上海中学东校区、万科朗润园由于排放口固定的 原因未采到水样，但其设备属于同一厂家，可分 别参考松江区市容绿化管理局、南汇老港中港村的水样检测结果。现场采集了南汇老港中港村、松江区市容绿 化管理局、普陀山华水果批发市场、长宁区垃圾 中转站生化处理机及其配套粉碎、脱水设备所排放的废水，进行检测分析，分析指标包括 pH、COD、 BOD5、NH3-N、油脂。pH采用FE20型pH计现场测量，其他指标是将样品带回实验室后进行检测。COD是依据HJ/T 399 2007，采用快速 消解分光光度法进行测定；BOD5是采用OxiTopRIS6 BOD测定仪进行测定；NH3-N是依据HJ 5352009，采用纳氏试剂分光光度法进行测定；油脂 是依据GB/T 164881996，采用BT1-OIL-4000非色散红外油分析仪进行测定。些地方在选址之初就考虑到减少对居民的影响等因素，且距离敏感点较远，因此生化处理机运行 时的噪声和臭气对附近居民影响较小。排放废水各项指标基本符合DB 31/4452009上海污水排入城镇下水道水质标准，但是普陀山 华水果批发市场、长宁区垃圾中转站粉碎和脱水环节排放的废水COD、BOD5严重超标，见表2。表2生化处理机排放废水指标检测结果NH -N/ 油脂/COD/3场所名称厂家和型号pHBOD5/（mg/L） （mg/L）（mg/L） （mg/L）南汇老港中港村松江区市容 绿化管理局 普陀山华水果批发市场*长宁区垃圾德瑾绿水BIO-500 德瑾绿水 BIO-200 傲雪 AF-2000傲雪 AF-20007. 30395. 00494. 0046. 938. 005. 33395. 00494. 0021. 9421. 724. 6522 498. 5048 266. 50 40. 4522. 394. 1525 498. 5034 693. 00 56. 7779. 57*中转站标准值6930050040100注：厂家名称用简称；*为中间环节2次采集水样的均值。生化处理机的运行情况记录14 d各样点的生化处理机实际运行情况 后计算均值，得到处理机的实际运行情况和各厂家处理机运行费用，见表3。傲雪公司分两地进行 生化处理，暂无过程中的详细数据。恒晔公司的生化处理机连续运转效果较差， 德瑾绿水和复旦复达的机器运转良好；而对于傲雪和丰叶公司，除前端粉碎装置 （耗件） 需定期2. 2生化处理机的运行成本、收益计算方法对处理机从出厂到运行再到报废的生命周期 分析并考虑实际操作的可行性，初步选取了处理机的折旧费、直接成本 （包括水费、电费、生化菌费）、人工费、设备维护费等指标来计算每台生 化处理机的吨处理成本 3。其中工人工资为实际 服务每台处理机的工人月工资总和。1. 3第 1 期陈 展，等上海市垃圾生化处理机现状调研35更换外，其余装置的连续运转效果较好。表3 生化处理机的实际运行情况中人工费所占比重最大，有的样点高达62. 90%，其次为折旧费、电费，菌费、水费、设备维护费 所占比例较小。究其原因是因为单位食堂处理的是餐厨垃圾，分拣量小，人工成本低；菌费所占的比例较大，一方面是由于人工费降低导致总成 本降低，另一方面是由于厂家技术的先进程度不一所造成的。由表5可以看出上海德瑾绿水科技有 限公司的菌种吨处理费用较高，而其他厂家的较低，均低于100元/t。而小型分散处理点处理的是 居民厨余、果皮垃圾和菜场垃圾，源头分拣不充分，二次分拣量大，人工成本较高。在生化处理机的厂家相同、处理的垃圾类型相同的情况下比较 松 江 （89 kg/d） 和 临 港 中 学（650 kg/d） 的生化机处理成本，可以看出生化处 理机的运行成本随着处理量的增加而减小，金山的生化处理成本比传统处理成本低的一个最主要 原因就是其位于郊区，有相对充足的土地，设置处理量5 t/d的大型生化处理机，通过规模化降低 了处理成本。厂家名称和型号日处理量/ 耗水/ 耗电/ 水价/电价/场所名称（t/d）（kWh/d）（元/）t （元/（kWh）(kg/d)松江区市容绿化管理局临港新区上海 中学东校区南汇老港 中港村德瑾绿水BIO-200 德瑾绿水 BIO-500 德瑾绿水 BIO-500 德瑾绿水 BIO-100 恒晔150. 001. 004. 003. 801. 40650. 000. 7811. 553. 801. 40363. 640. 7811. 553. 801. 40万科朗润园89. 001. 0029. 363. 800. 98浦东申港宜浩家园嘉定南翔同盛 小区静安区蔬菜 市场金山生化 处理站129. 163. 1733. 803. 680. 64HYCYW-300恒晔HYCYW-200 复旦复达 FDW-200 丰叶YLS-5000110. 360. 0025. 853. 650. 92193. 790. 0020. 433. 801. 401. 405 000. 00 0. 5017. 363. 80注：水价和电价由用户提供。生化处理机的运行成本分析各样点生化处理机的运行费用见表4。由表4可知，单位食堂和小型分散处理点的处理机运行 成本较高，如嘉定南翔小区的运行成本已是当地传统处理成本 （包括收运处置费和环境补偿费）的近9倍；松江绿化市容局、静安菜场、上海中学 东校区、老港中港村的运行成本较低，但也高于传统的处理成本。大型集中处理点 金山生化 处理站的运行成本低于其传统的垃圾处理成本。横向比较生化处理的费用构成，可以看出单 位食堂的生化处理费中菌费所占比例最大，其次 为折旧费和人工费，水费、电费、设备维护费所占比例较小。小型分散生化处理点的生化处理费2. 3生化处理的直接经济收益分析金山生化处理站的有机肥暂时由园林绿化部 门无偿使用，企业处理1 t垃圾，政府补贴80元，加上在其他地方售机利润，企业目前收支平衡。上海傲雪生物科技有限公司在普陀和长宁年总投入180. 1万元 （产房，设备折旧，水、电、菌耗， 人工等），而政府补贴和有机肥销售总收入192. 64万元，但是实际上有机肥并未完全得到市场认可，市场销路不畅4，且投入成本也未考虑运输费用，2. 4表4 生化处理机实际运行费用设备投设备维护费/（元/）t总处理 传统处理 折旧费人工费 设备维护直接成本/（元/）t直接成本所占比率/%厂家和资成本/ 折旧费/ 人工费（元/）t/场所名称成本/（元/）t成本/（元/）t所占比率/%所占比率/%费所占比率/%型号 （万元） （元/）t水费电费菌费水费电费菌费松江市容 德瑾绿水绿化管理局12. 00 219. 1825. 3337. 33 266. 67200. 0022. 22770. 73225. 0028. 443. 294. 8434. 6025. 952. 88BIO-200临港新区 德瑾绿水上海中学东校区22. 00 92. 724. 5624. 88 123. 0876. 925. 13327. 29300. 0028. 331. 397. 6037. 6123. 501. 57BIO-500南汇老港 德瑾绿水22. 00 165. 588. 1444. 42 177. 78256. 417. 41659. 75430. 0025. 101. 236. 7326. 9538. 861. 12中港村万科 朗润园BIO-500德瑾绿水BIO-100恒晔8. 00 246. 2742. 70 323. 29 150. 00936. 3333. 331 731. 92 430. 0014. 222. 4718. 678. 6654. 061. 92浦东申港宜浩家园 HYCYW- 19. 80 420. 5230090. 44 167. 96 64. 60 1 548. 47 169. 91 2 461. 90 430. 0017. 083. 676. 822. 6262. 906. 90恒晔嘉定南翔同盛小区 HYCYW- 21. 80 542. 96200静安区蔬 复旦复达0. 00216. 20 50. 51 1 090. 911 900. 58 220. 0028. 570. 0011. 382. 6657. 40FDW-200 20. 00 282. 450. 00147. 43 27. 78 309. 610. 00767. 27 430. 0036. 810. 0019. 223. 6240. 350. 00菜市场金山生化 丰叶 YLS-90. 00 49. 320. 384. 8648. 00102. 56 206. 0048. 000. 374. 7446. 80处理站5000注：折旧年限统一按10 a计，传统处理成本由各区县绿化环卫部门提供。 36 环境卫生工程第 22 卷因此目前企业基本维持收支平衡；如果实际日处理量达到40 t，公司即可赢利。表6 处理量500 kg/d的生化机运行费用元/t政府补贴程度/%1 个人负责的台数折旧费人工费其他费用总和生化处理机推广应用可行模式分析对于小型分散处理点来说，生化处理成本中占比最大的2部分为人工费和机器折旧费，人工费 过高的主要原因是居民源头分类不充分导致的二次分拣所带来的费用，但从实际调研来看也是由 于管理不善而导致的人工利用效率低下所造成的。以上海市德瑾绿水科技有限公司处理量200、500 kg/d的生化处理机为例，在政府给予不同程度 的购机费补贴及1个工人负责多台处理机等不同情景下，分析比较生化处理成本与传统处理成本 （上海中心城区生活垃圾运输至老港垃圾填埋场处31. 002. 003. 004. 001. 002. 003. 004. 001. 002. 003. 004. 001. 002. 003. 004. 00120. 55120. 55120. 55120. 5584. 3884. 3884. 3884. 3860. 2760. 2760. 2760. 270. 000. 000. 000. 00200. 00100. 0066. 6750. 00200. 00100. 0066. 6750. 00200. 00100. 0066. 6750. 00200. 00100. 0066. 6750. 00231. 88231. 88231. 88231. 88231. 88231. 88231. 88231. 88231. 88231. 88231. 88231. 88231. 88231. 88231. 88231. 88552. 43452. 43419. 10402. 43516. 26416. 26382. 93366. 26492. 15392. 15358. 82342. 15431. 88331. 88298. 55281. 8803050100置，430元/）t；为了便于分析，传统处理成本统一注：其他费用根据厂家提供的水、电、菌耗费用计算所得，工人工资按3 000元/月计。表7 各厂家生化处理机优缺点按中心城区来计，处理机的处理量按设计处理量计，见表5、6。生化处理机厂家优点缺点上海德瑾绿水科技有限公司上海恒晔生物 科技有限公司连续运转效果好，臭气问题不明显有废水排放，菌种费较高连续运转效果较差， 故障时臭气问题明显表5 处理量200 kg/d的生化机运行费用元/t政府补贴程 1 个人负责折旧费人工费其他费用总和无废水排放度/%的台数1234123412341234164. 38164. 38164. 38164. 38115. 07115. 07115. 07115. 0782. 1982. 1982. 1982. 190. 000. 000. 000. 00300. 00150. 00100. 0075. 00300. 00150. 00100. 0075. 00300. 00150. 00100. 0075. 00300. 00150. 00100. 0075. 00277. 48277. 48277. 48277. 48277. 48277. 48277. 48277. 48277. 48277. 48277. 48277. 48277. 48277. 48277. 48277. 48741. 86591. 86541. 86516. 86692. 55542. 55492. 55467. 55659. 67509. 67459. 67434. 67577. 48427. 48377. 48352. 48连 续运转效果好，无废水排 放，臭气问题不明显，菌种费较低上海复旦复达科技有限公司电费较高0排 放 废 水 BOD5、 COD浓度高，预处理和堆肥过程中臭气问题明显预 处 理 和 堆 肥 过 程 中 臭气问题明显上海傲雪实业有限公司连续运转效果好江苏丰叶生物科技有限公司30废水循环利用，无废水排放单位食堂、小型分散处理点和大型集中处理点，生化处理机的运行成本和环境影响分析表明：单位食堂、小型分散型处理点的生化处理成本高 于餐 （厨） 余垃圾的传统处理成本，大型集中处理点的生化处理成本低于传统处理成本，生化处 理机的单位处理成本随着实际日处理量的增加而减少。对于单位食堂来说，生化处理成本中占 比最大的是菌种费和机器折旧费；而对于小型分散处理点来说，则是人工费和机器折旧费。大 型集中处理点在进行前端粉碎、分拣等预处理过程中排放的废水中COD、BOD5严重超标，这是制 约其推广应用的主要环境影响因素。建议：政府在推广生化处理机时应采取不 同的模式。对于市区用地紧张的小型分散处理点，应推行小型生化处理机，并给予适当的购机补贴， 合理配置人工，降低生化处理成本；对于单位食堂，选用处理量适当 （不宜过小） 的生化处理机， 并考虑加强技术研发，降低菌种费用；而对于郊 区或者垃圾中转站等有用地优势的地方推广大型集中处理模式，并保证生化处 理（下转第 41 页）50100注：其他费用根据厂家提供的水、电、菌耗费用计算所得，工人工资按1 800元/月计。由表5可以看出，对于处理量200 kg/d的生化机，只有政府100%的补贴购机费，而且需要1个 工人负责2台以上处理机的情景下，才能使生化处理的成本降至传统处理成本以下。由表6可以看出，对于处理量500 kg/d的生化 机，在用户完全自费，且1个工人负责3台以上的 处理机，或者当政府补贴购机费的30%和50%，1个工人负责2台以上处理机的情况下，可使生化处 理成本降至传统处理成本以下。4结论及建议5个厂家的生化处理机的优缺点如表7所示。上海市生化处理机的应用模式分为3种类型：第 1 期牛志睿，等 污泥基活性炭制备及影响因素研究418 王红亮，司崇殿，郭庆杰. 污泥衍生活性炭制备与性能表征J. 山东化工，2008，37 （2）：1-5.9 Zou J， Dai Y， Wang X， et al. Structure and adsorption properties of sewage sludge -derived carbon with removal of inorganic impurities and highporosityJ. Bioresour Techno，2013，142：209-217.10 Wu C Z，Song M，Jin B S，et al. Effect of biomass addition on the sur face and adsorption characterization of carbon -based adsorbents from sewage sludgeJ. J Environ Sci，2013，25 （2）：405-412.11 任爱玲，王启山，贺君. 城市污水处理厂污泥制活性炭的研究J. 环境科学，2004，25 （S1）：48-51.12 程晓波，仇翀，尹炳奎. 污泥碳化制备活性炭J. 化工环保，2010，30（5）：446-449.13 Martin M J， Serra E， Ros A， et al. Carbonaceous adsorbents from sewage sludge and their application in a combined activated sludge - powdered activated carbon (AS-PAC) treatment J. Carbon， 2004， 42 （7）：1389-1394.14 余兰兰，钟秦，冯兰兰. 剩余污泥制备活性炭吸附剂及其应用研究J. 安全与环境学报，2005，5 （4）：39-42.15 Rozada F， Otero M， Morn A， et al. Activated carbons from sewage sludge and discarded tyres: Production and optimizationJ. J Hazard Mater，2005，124 （1/3）：181-191.16 尹炳奎，朱石清，朱南文，等. 生物质活性炭的制备及其染料废水中 的应用J. 环境污染与防治，2006，28 （8）：608-61117 Ros A，Lillo-Rdenas M A，Fuente E，et al. High surface area materials prepared from sewage sludge-based precursorsJ. Chemosphere，2006，65（1）：132-140.18 张襄楷，季会明，范晓丹. 微波法制备污泥活性炭及其脱色性能的研 究J. 炭素，2008 （2）：40-43.19 邵瑞华，房平. 硫酸-微波法制备污泥活性炭研究J. 环境保护与循 环经济，2010 （9）：42-44.20 谭显东，陈红燕，羊依金，等. 城市污泥添加软锰矿制备活性炭的研 究J. 四川大学学报：工程科学版，2011，43 （2）：156-160.21 庄明龙，柴立元，闵小波，等. 改性污泥处理含铍废水的吸附特性研究J. 应用化工，2005，34 （1）：25-27.22 尹炳奎. 污泥活性炭吸附剂材料的制备及其在废水处理中的应用 D. 上海：上海交通大学，200723 Lillo-Rdenas M A，Ros A，Fuente E，et al. Further insights into the activation process of sewage sludge -based precursors by alkaline hydroxidesJ. Chem Eng J，2008，142 （2）：168-174.24 沈曾民，张文辉，张学军，等. 活性炭材料的制备与应用 M 北京： 化学工业出版社，2008.25 廖姣姣，羊依金，能子礼超，等. 污泥/钛铁矿复合吸附剂的制备及其吸附 Cr （） 研究J. 化学研究与应用，2013，25 （3）：367-371.26 张敏敏，田艳红，张学军，等. 酚醛树脂基活性炭材料的制备及其电化学性能J. 化工学报，2012，63 （7）：2310-2316.27 Tay J H，Chen X G，Jeyaseelan S，et al. Optimising the preparation of activated carbon from digested sewage sludge and coconut husk J. Chemo sphere，2001，44 （1）：45-51.28 延艺，李旭东，陈瑞，等. 城市污水处理厂污泥制取活性炭实验研究J. 北方环境，2012，24 （4）：218-221.29 赵晶晶，周少奇，陈安安，等. 城市污泥与花生壳制活性炭的重金 属形态分析及生态风险评价J. 农业环境科学学报，2012，31 （11）：2284-2289.30 周品，谷麟，饶姗姗，等. 秸秆-污泥复合基活性炭的制备及其对1，2，4-酸氧体的吸附特性J. 环境化学，2013，32 （1）：106-111.31 李依丽，王姚，李利平，等. 污泥活性炭的制备及其性能的优化J. 北 京工业大学学报，2013，39 （3）：452-458.32 潘志辉，田家宇，梁恒，等. 两种污泥基吸