小區(qū)廚余垃圾的能源再生系統(tǒng)設(shè)計(jì)

賴文琴　劉海明　張娜

生活垃圾造成的污染是嚴(yán)重的社會(huì)公害，其中廚余垃圾為生活垃圾重要組成部分。針對(duì)小區(qū)在食物垃圾的處理、收集、能源再生等幾個(gè)方面設(shè)計(jì)出一套適合城鎮(zhèn)小區(qū)廚余垃圾的能源再生系統(tǒng)很有必要。此系統(tǒng)通過(guò)對(duì)廚余垃圾進(jìn)行碾碎、分離處理，使食物變成一定大小可以利用的顆料，并順利經(jīng)下水道流動(dòng)到收集裝置。垃圾經(jīng)過(guò)堆積發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生沼氣，沼氣通過(guò)管道到家庭進(jìn)行二次利用，經(jīng)過(guò)發(fā)酵后的殘留物又是很好的有機(jī)肥料。

一、設(shè)計(jì)背景

廚余垃圾是一種有機(jī)垃圾，主要分為熟廚余垃圾和生廚余垃圾“兩種”，其中，熟廚余垃圾包括剩菜、剩飯、菜葉等；生廚余垃圾包括果皮、蛋殼、茶渣、骨、貝殼，泛指家庭生活飲食中所需用的來(lái)源生料及成品或殘留物。這些垃圾若不加以正確處理，會(huì)帶來(lái)很多危害，如將廚余垃圾加以焚燒，不僅會(huì)降低焚化爐溫度，甚至?xí)档推涫褂脡勖Ｈ暨M(jìn)行掩埋處理，則會(huì)因其具有機(jī)物質(zhì)，可被大自然中的微生物分解，如果不能迅速消毒處理或妥善處置，極易腐敗發(fā)臭，滋生病菌，妨害衛(wèi)生，污染空氣及水源。

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化不斷推進(jìn)，城鎮(zhèn)規(guī)模迅速擴(kuò)大和城市人口快速增加，全國(guó)城市生活垃圾總量以每年8%～10%的速度增長(zhǎng)。城市生活垃圾的無(wú)害化、減量化、資源化處理已然成為時(shí)代所需。

二、國(guó)內(nèi)外廚余垃圾處理現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)外目前最常用的廚余垃圾處理方法是填埋法、堆肥法、焚燒法、分類回收法。

常用的生活垃圾處理方式各有優(yōu)缺點(diǎn)。填埋法永久性占用土地，會(huì)對(duì)大氣和土地造成一定污染；堆肥處理首先要進(jìn)行分類，對(duì)垃圾有機(jī)物含量要求高，當(dāng)前我國(guó)城鎮(zhèn)地區(qū)的垃圾分類不明顯，不適用該方法；焚燒處理投資大、運(yùn)行費(fèi)用高、只適用有機(jī)物，僅僅用分類回收并不能從根本上解決廚余垃圾問(wèn)題。

各國(guó)也采取了很多改進(jìn)措施，比如歐洲采用焚燒發(fā)電、機(jī)械生物垃圾處理技術(shù)、打包堆山造景、利用隔離空氣高溫分離有機(jī)物元素，再合成和催化相結(jié)合，最終成為甲醇等工業(yè)原料等；日本采取壓縮、打包、外封填海造林；美國(guó)艾克立普斯公司將處理軍用廢棄物技術(shù)開(kāi)發(fā)為民間焚燒生活垃圾的全封閉純氧助燃式焚燒爐，因其技術(shù)要求高、成本要求高等原因在中國(guó)并沒(méi)有推廣。

三、設(shè)計(jì)實(shí)施

（一）流程設(shè)計(jì)

針對(duì)食物垃圾的處理，將處理環(huán)節(jié)分為：食物垃圾碾碎處理、食物垃圾收集、能源再生、發(fā)酵物的回收利用。

系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能夠很好地處理廚余垃圾，并再次回收利用所產(chǎn)生的資源，是一款環(huán)保、能源再生系統(tǒng)，可以作為未來(lái)小區(qū)發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)選擇。如圖1。

（二）關(guān)鍵環(huán)節(jié)實(shí)施與設(shè)計(jì)

1.廚房垃圾碾碎解決方案

由于當(dāng)前的廚房食物垃圾體積大小不一，如直接經(jīng)下水道排出，會(huì)堵塞管道，因此先對(duì)廚房食物垃圾進(jìn)行處理是關(guān)鍵。目前廚房生活垃圾碾碎器品種多，如果將諸如骨頭、蔬菜等碾碎排入再生系統(tǒng)，不僅方便了用戶，而且解決了堵塞問(wèn)題。

2.能源再生池設(shè)計(jì)

能源再生池主要收集的是沼氣和發(fā)酵過(guò)后的殘留物。沼氣是有機(jī)物質(zhì)在厭氧環(huán)境中，在一定的溫度、濕度、酸堿度的條件下，通過(guò)微生物發(fā)酵作用產(chǎn)生的一種可燃?xì)怏w。

能源再生池設(shè)計(jì)主要考慮：安放位置、工作原理、結(jié)構(gòu)、使用等幾個(gè)方面。考慮到回收的便利，可以直接裝在小區(qū)地下或者小區(qū)外面地下；綜合其它幾個(gè)考慮因素，設(shè)計(jì)如圖2。

a是進(jìn)料口，進(jìn)料口的高度要低于發(fā)酵間堆積物的高度，以防漏氣。

b是出料口，發(fā)酵殘留物的高度一定要高出料管的高度，防止漏氣。

c采用圓形設(shè)計(jì)，根據(jù)幾何學(xué)原理，相同容積的沼氣池，圓形比方形或長(zhǎng)方形的表面積小，比較省料，圓形池池壁沒(méi)有直角，容易解決密閉問(wèn)題，而且四周受力均勻，池體較牢固。

四、 結(jié)論與展望

以一個(gè)小區(qū)10棟樓，每棟樓7層，每層住兩戶人家計(jì)算，一個(gè)家庭每天產(chǎn)生1.5kg的廚余垃圾，整個(gè)小區(qū)產(chǎn)生的廚余垃圾量為420kg/每天，而按產(chǎn)沼氣率0.38-0.52m3/kg，取值為0.5m3/kg來(lái)計(jì)算，可產(chǎn)沼氣為：一天的沼氣量210m3；一年的沼氣量76650m3。一立方米沼氣，能供4-5口之家煮三餐飯，相當(dāng)于60W燈泡照明6小時(shí)。

發(fā)酵后的肥料也能產(chǎn)生很大價(jià)值。普通化肥每噸價(jià)格約2000元，且對(duì)土壤產(chǎn)生很多危害，如土壤酸化、土壤板結(jié)等。而廚余垃圾發(fā)酵后的肥料不但沒(méi)有這些危害，還能改良土壤[1][2]。

綜上所述，該方案創(chuàng)新地解決了廚余垃圾變廢為寶的問(wèn)題，具有保護(hù)環(huán)境的價(jià)值。因此，該方案具有一定的推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]李樹(shù)，李惠，趙建城.有機(jī)垃圾處理機(jī)發(fā)酵工藝研究[J]，環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2004（12）.

[2]雷秉亞，安沁生.我國(guó)城市生活垃圾處理現(xiàn)狀和規(guī)劃應(yīng)對(duì)[J]，規(guī)劃師，2010（S1）.

（責(zé)任編輯：李利）