新系統(tǒng)將餐廚垃圾就地變能源

移動(dòng)式餐廚垃圾廢物能源化系統(tǒng)

都說垃圾是放錯(cuò)了地方的資源，日前，一種分布式餐廚垃圾能源化系統(tǒng)，就高效率地實(shí)現(xiàn)了餐廚垃圾的資源化利用，將其變身為能源，為手機(jī)或者平板電腦供電。

該系統(tǒng)是上海交通大學(xué)中英國際低碳學(xué)院有機(jī)廢物資源化研究團(tuán)隊(duì)與新加坡國立大學(xué)合作研發(fā)的成果。將重量為40千克的餐廚垃圾投入到該系統(tǒng)內(nèi)的厭氧消化罐后，經(jīng)過厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣，隨后將其轉(zhuǎn)化為電力和熱力，輸出的電能可供大約1000臺(tái)手機(jī)充電。

在上海交通大學(xué)與新加坡國立大學(xué)聯(lián)合承擔(dān)的重大國際合作項(xiàng)目“超大城市的能源與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展解決方案”Create-E2S2項(xiàng)目的支持下，該分布式餐廚垃圾能源化系統(tǒng)已經(jīng)在新加坡國立大學(xué)率先應(yīng)用。目前，該系統(tǒng)也正在上海交通大學(xué)中英低碳學(xué)院試運(yùn)行，為城市發(fā)展中有機(jī)廢物的能源化處理和擴(kuò)大化商業(yè)化應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

多處理單元組合廢物原地變能源

餐廚垃圾的來源非常分散，傳統(tǒng)的做法是由垃圾車收集后進(jìn)行集中式處理。但長距離的運(yùn)輸不僅需要高昂的成本，而且運(yùn)輸過程中車輛帶來的廢氣排放、垃圾散發(fā)的臭氣等一系列問題，也影響著居民的生活環(huán)境和身體健康。緩解這一問題的方法之一就是盡量減少餐廚垃圾的遠(yuǎn)距離運(yùn)輸。

分布式餐廚垃圾能源化系統(tǒng)則采用了臨近垃圾產(chǎn)生源頭的原位處理方式，將所有處理和能源轉(zhuǎn)化設(shè)備集中在一個(gè)長為6米的移動(dòng)式集裝箱內(nèi)。其中，整個(gè)系統(tǒng)的核心是厭氧消化罐，在餐廚垃圾被泵入?yún)捬跸拗?，需要?jīng)過研磨、混合等簡單操作來提高后續(xù)厭氧消化處理的效果。

“按照特定的比例將厭氧微生物和餐廚垃圾混合后，在厭氧消化系統(tǒng)中，餐廚垃圾將會(huì)分解成沼氣，隨后沼氣通過熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變成電力和熱力，產(chǎn)生的電能就可以直接輸出為附近人群提供手機(jī)充電以及其他服務(wù)。”該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、上海交通大學(xué)中英國際低碳學(xué)院副教授張景新介紹說。

能量利用效率高實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自我供電

通過該分布式餐廚垃圾能源化系統(tǒng)，餐廚垃圾不僅可以產(chǎn)生電能，厭氧消化過程中產(chǎn)生的富含營養(yǎng)物質(zhì)的消化物，還可以進(jìn)一步加工作為肥料。但這其中，電能和熱能的轉(zhuǎn)化與利用效率的高低，是團(tuán)隊(duì)研究者們十分關(guān)注的問題，這也直接決定著整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性。

該團(tuán)隊(duì)通過對(duì)系統(tǒng)的調(diào)試和研究表明，整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生的電能和熱能能夠滿足其自身工作需要的電能熱能。由于微生物作用需要保持在最適溫度下，沼氣能源化產(chǎn)生的熱量將通過加熱水來使厭氧消化罐保持恒溫。同時(shí)，系統(tǒng)產(chǎn)生的電能也遠(yuǎn)大于集裝箱內(nèi)燈光、風(fēng)扇、泵、攪拌器等其他設(shè)施的耗電量，剩余的電能將被儲(chǔ)存在電池中，用于其他用途。

“餐廚垃圾的組成成分影響著系統(tǒng)的發(fā)電量。組分中碳?xì)浠衔铩⒌鞍踪|(zhì)、脂肪的含量越高，產(chǎn)生的沼氣越多，由此產(chǎn)生的電能也就越多。”張景新介紹說。同時(shí)，經(jīng)過模擬計(jì)算，該系統(tǒng)處理一噸餐廚垃圾的發(fā)電量為200~400千瓦時(shí)，換算下來，其產(chǎn)生的電能能夠?yàn)?.3萬~2.6萬臺(tái)手機(jī)充電。

處理能力提升推進(jìn)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用

目前，在新加坡國立大學(xué)食堂附近應(yīng)用該分布式餐廚垃圾能源化系統(tǒng)的結(jié)果表明，40千克餐廚垃圾足夠供1000臺(tái)手機(jī)充電。考慮到餐廚垃圾生產(chǎn)量的差異，團(tuán)隊(duì)對(duì)系統(tǒng)在200千克和400千克的餐廚垃圾處理量的情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，提高系統(tǒng)的每日處理能力，使系統(tǒng)在不同的處理量下均具有良好的處理效果和能源化效率。

數(shù)據(jù)顯示，新加坡的濕垃圾回收率僅為18%。自2019年上海市全面實(shí)施垃圾分類政策后，上海市濕垃圾分出量為9200噸/日，清運(yùn)量為8200噸/日，而處理量僅為5050噸/日。濕垃圾生產(chǎn)量的快速增長和回收資源化能力不足也成為影響城市生活環(huán)境的嚴(yán)峻問題。

“厭氧消化系統(tǒng)可以有效減少有機(jī)廢物和城鎮(zhèn)溫室氣體的排放，并產(chǎn)生更多的能源，提高資源利用效率。它在實(shí)現(xiàn)廢棄處理的同時(shí)，可以最小化自然資源、能源的消耗以及二次污染，將線性經(jīng)濟(jì)的概念轉(zhuǎn)變?yōu)檠h(huán)經(jīng)濟(jì)，建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的特大城市模式。”張景新對(duì)記者說。