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好文推薦 | 黑水虻處理濕垃圾現狀分析及實施建議

分類:固廢觀察    發布時間:2022年9月14日 8:58    作者:固廢觀察公眾號    文章來源:固廢觀察公眾號

作者簡介

歐陽創:碩士,高級工程師,現任上海環境院研究中心副總工程師。

夏   旻:博士,高級工程師,現任上海環境院研究中心總工程師。

周永泉:碩士,助理工程師,現任上海環境院研究中心研發工程師。

徐麗麗:碩士,高級工程師,現任上海環境院副總工程師、工程所副所長。

一、黑水虻處理濕垃圾概況

“十四五”期間,隨著垃圾分類政策的推動,濕垃圾處置市場持續快速釋放。預計到2025年,全國濕垃圾處置產能將達到35萬噸/日,設備投資額超887億。目前,濕垃圾處理主要采用機械預處理+厭氧產沼工藝,該工藝雖然已經較成熟,但也存在部分問題有待進一步解決,主要是預處理殘渣和厭氧沼液等需要后續處理,濕垃圾中有機質未得到充分利用。黑水虻處理工藝,在有機固渣減量化、資源化利用方面顯示出較好的潛力,在環衛行業內逐漸應用,被視為是支撐厭氧工藝整體資源化率提升的有效抓手之一。

圖1 黑水虻生物轉化濕垃圾的主要產品

二、黑水虻處理濕垃圾基本工藝

圖2 黑水虻生物轉化濕垃圾的基本工藝流程圖

黑水虻處理濕垃圾工藝主要包括濕垃圾預處理系統、蟲卵培育孵化系統、養殖分離系統、污染控制系統等,基本情況如下:


濕垃圾預處理系統,主要利用分選、制漿等預處理設備將濕垃圾進行固液分離和油水分離。分離得到的固相物含水率約70-75%,經過粉碎后得到粒徑小于2cm的粉碎物,作為黑水虻飼料進入到養殖分離系統。油水分離得到的滲濾液,需經過污水處理達到污水排放標準,該過程也可以減少固渣中的鹽分,分離得到的油脂則交給指定的專業處理公司。


蟲卵培育孵化系統,主要為養殖分離系統處理提供足夠的幼蟲。幼蟲是處理代謝預處理后濕垃圾的主要生物群體。該系統包括種成蟲養殖和種幼蟲孵化,需人工維持系統溫度、濕度、光照等,給予黑水虻種群繁衍最優環境,實現持續、大量增殖,保證黑水虻處理工藝穩定。在黑水虻蟲卵培育孵化生產中,一般只需要保留約1%的黑水虻幼蟲維持種群繁殖循環,其余99%的黑水虻幼蟲都作為后續濕垃圾處理用蟲。

圖3 黑水虻種群的繁育和孵化

養殖分離系統,是利用幼蟲強大的取食和消化能力,將濕垃圾轉化為高質量的動物蛋白。規模化的黑水虻處理需要建設專業的養殖車間,保持穩定的溫度、濕度等外界條件,幼蟲經過6-8天的成長后,及時采用蟲料篩分設備進行蟲糞分離,最終得到鮮(干)蟲和蟲糞有機肥原料。

圖4 黑水虻養殖車間和蟲糞分離
污染控制系統,是對培育孵化和養殖過程中產生的以氨氣為主的大量惡臭氣體以及養殖系統冷凝水和除臭廢水等進行達標處置。

三、黑水虻養殖工程案例分析

實證項目團隊通過實地調研了多個國內案例和對接訪談部分國外案例,對國內外相關工程進展情況進行一定了解,包括養殖技術、二次污染控制、自動化運行水平、上下游供應等方面。目前國內黑水虻處理工程基本采用“原料預處理+多層立體養殖+蟲沙分離+鮮蟲冷凍/烘干外售”工藝路線,項目基本可實現連續運行,但整體上存在機械化、信息化程度低、產品穩定性不足、環保措施不到位等問題。國外案例具有布料系統精密程度、自動控制水平高、產品深加工技術先進等特點,但整體投資高,且對國內濕垃圾物料的適用性仍需明確。

四、問題清單與建議

針對黑水虻生物養殖轉化技術在濕垃圾處理領域的應用,上海環境院初步梳理了目前黑水虻養殖技術存在的主要問題,同時提出相關工程建設實施建議。

(一)問題清單

1、現有項目成套系統自動化程度較低,多個環節需要人工干預,提高自控化水平、連續穩定能力、降低人員投入等問題需進一步攻克。
2、濕垃圾碳氮比不均衡、來料穩定性將顯著影響黑水虻處理效率,實現黑水虻規模化養殖并保證穩定運行措施缺乏。
3、溫濕度控制及二次污染控制措施與工程經濟性間的平衡,需探索低能耗、高效的環境控制、防逃逸及蟲害措施。
4、規模化養殖的生態風險性還不明晰。

(二)工程建議

1、應重點提升機械化、信息化水平,設計構建自動化生產養殖系統,采用機械輸送、智能機械手等自動化設備,結合自動化控制系統,實現環節全自動化生產。
2、關注黑水虻蛋白轉化效率,建議構建智能化養殖系統,從原料配比、蟲卵培育、養殖環境等全流程智能控制,實現精準孵化及喂養,增強系統穩定性,提高垃圾降解率、產蟲率及產品品質。
3、通過優勢益菌群的營造、物料溫濕度等控制以及嚴格控制黑水虻養殖周期、養殖區域全密封等措施控制黑水虻病蟲害及生態風險。
4、重視養殖車間物理防護和隔離,避免種群逃逸,設置專門應急預案,防止偶發性、大規模逃逸。
來源 | 上海環境衛生工程設計院
作者 | 歐陽創、夏旻、周永泉、徐麗麗
編輯 | 匡宋堯

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