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普拉克張品:有機垃圾厭氧處理 碳減排空間較大

時間:2021-10-08 10:02

來源:中國固廢網(wǎng)

作者:陳偉浩整理

繼上海后,全國多地的垃圾分類法規(guī)也陸續(xù)實施,廚余垃圾的處理需求呈爆發(fā)式增長,目前濕式厭氧處理是主要技術(shù)工藝路線之一。9月13日,普拉克環(huán)保系統(tǒng)(北京)有限公司區(qū)域銷售總監(jiān)張品在2021(第九屆)上海固廢熱點論壇上分享了“碳中和”背景下普拉克厭氧技術(shù)的能源化效果,并通過對有機垃圾厭氧處理碳足跡的分析,提出了厭氧處理環(huán)節(jié)碳減排思路。

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張品

普拉克(PURAC)公司源自于瑞典,成立于1956年,業(yè)務(wù)領(lǐng)域涉及城市有機垃圾處理、市政污水污泥處理、工業(yè)廢水處理及沼氣綜合利用等,已在全球70多個國家完成了超過5000個合同。在有機固廢處理領(lǐng)域,其多項厭氧技術(shù)全球領(lǐng)先,國際應(yīng)用已超過四十年,并在全球多個地區(qū)執(zhí)行了200多個有機固廢的厭氧項目,在中國就有超過50個大規(guī)模的有機固廢厭氧項目。

普拉克作為一家擁有40年“厭氧技術(shù)”的企業(yè),在“雙碳”背景下,又是如何看待“碳減排”的呢?

有機垃圾厭氧處理碳足跡分析

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有機垃圾不同處理方式碳排放對比

張品表示,最近王凱軍教授在政協(xié)會議上從碳減排的角度提出了加強厭氧技術(shù)推廣的建議,國內(nèi)專家學(xué)者也做過大量的研究,從有機垃圾收集、運輸、處理、產(chǎn)物處置等各個環(huán)節(jié),來分析各個技術(shù)所帶來的碳指標(biāo)、碳減排的效果,得出了厭氧技術(shù)的碳減排空間較大的結(jié)論,主要得益于厭氧技術(shù)產(chǎn)生綠色能源沼氣,沼氣的利用能起到碳抵消的作用。

從厭氧技術(shù)的碳足跡分析:1.收集、運輸環(huán)節(jié)。有機垃圾的收集、運輸環(huán)節(jié)是碳排放的過程,減排方式主要包括選址合理,降低運輸距離;選擇更綠色低碳的運輸方式,比如新能源車、采用集中運輸?shù)确绞?2.處理環(huán)節(jié)。在此處只考慮處理環(huán)節(jié)的直接減排效果,可以采用一個簡單的公式表示:處理環(huán)節(jié)碳減排量=沼氣上網(wǎng)發(fā)電替代燃煤的碳減排量+沼肥使用替代化肥生產(chǎn)的碳減排量-系統(tǒng)運行耗能的碳排放量。由上面的公式可以看出,增加厭氧減排效果的思路主要通過提高項目的沼氣產(chǎn)量,打通沼肥的使用途徑,并減少項目運行的能耗和成本。

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降低運行成本需要降低運行中熱能和電能的消耗,同時發(fā)揮規(guī)模效應(yīng),規(guī)模效應(yīng)可以把降成本和碳減排落到實處。同樣長期安全穩(wěn)定運行也是降低成本、增加收益的必要條件,包括工藝設(shè)備的穩(wěn)定運行和項目長期的可持續(xù)發(fā)展能力,要能夠適應(yīng)未來物料量和質(zhì)的變化。提高厭氧的產(chǎn)氣能力,一方面要發(fā)揮協(xié)同作用,另一方面要通過技術(shù)手段提高厭氧的產(chǎn)氣效率。對于產(chǎn)物的處理途徑,目前肥料化還是遇到一些障礙,主要途徑還是處理達標(biāo)的思路,那么如何降低處理成本,將會是影響厭氧技術(shù)碳減排潛力的重要因素,在這方面選址的協(xié)同能夠起到很大的作用。

增強厭氧碳減排的方法及實踐

論壇上,張品從厭氧技術(shù)的角度,就如何降低碳排放的方法,分享了這些年普拉克為碳減排所做的實踐工作。

普拉克在厭氧領(lǐng)域耕耘40多年,擁有比較全面的厭氧技術(shù),包括濕式厭氧和干式厭氧,濕式厭氧包括中溫厭氧、高溫厭氧、中高溫厭氧和高級厭氧消化技術(shù),所有的厭氧種類在國內(nèi)都有了落地的項目。自從E20平臺有厭氧細分領(lǐng)域評選以來,普拉克一直被評選為厭氧領(lǐng)域的領(lǐng)跑者,充分體現(xiàn)了市場對普拉克厭氧技術(shù)和工程實力的認(rèn)可。

1、降低運行能耗

張品表示,厭氧技術(shù)作為處理有機垃圾的有效手段,隨著自動化水平的提高對操作人員的需求越來越少(普拉克在瑞典的有機垃圾處理項目中,包含管理人員、財務(wù)人員和操作人員等總共5-6人),它的運行費用80%到90%都是能量的消耗(主要是熱能和電能)。要降低運行能耗,首先需要采用低能耗產(chǎn)品,普拉克的核心產(chǎn)品一直采用北歐原裝進口產(chǎn)品,主要特點是運行穩(wěn)定、能耗非常低;其次,如果項目周邊有余熱廢熱,可以充分利用,能夠大幅降低運行成本;還有就是對項目運行過程中的能量能夠有效回收利用,普拉克對此有專門適合高含固率物料的泥泥熱回收系統(tǒng),能夠較高效率回收物料中的熱量并加以利用。同時,普拉克會根據(jù)物料的特點推薦不同的厭氧方式,比如餐廚、廚余垃圾在預(yù)處理過程中有除油環(huán)節(jié),除油后的物料溫度在70-80℃,這種情況下完全沒有必要降溫到35℃做中溫厭氧,既增加了降溫設(shè)備又浪費熱量,普拉克會推薦采用高溫厭氧,充分利用熱量以及高溫厭氧帶來的高效率。

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目前,普拉克在國內(nèi)完成了50多項大型厭氧項目,有機垃圾厭氧處理規(guī)模超過25000噸/天,主要分布在直轄市、省會和計劃單列市以及國內(nèi)重點城市,其中高溫厭氧占比約45%。

2、保障長期安全穩(wěn)定運行

張品認(rèn)為,保持厭氧項目長期安全穩(wěn)定運行,是實現(xiàn)碳減排的有效措施。因為無論是項目的安全問題、技術(shù)問題、質(zhì)量問題等所造成的工程停產(chǎn),最終都是收益的損失,同時降低了碳減排的效果。對項目持續(xù)的補修,會增加維護成本。如果問題比較大,還會增加重復(fù)投資的成本。

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在普拉克的理念中,安全、穩(wěn)定是做厭氧項目首先考慮的因素。能否長期穩(wěn)定運行關(guān)系著能否實現(xiàn)項目的既定效益,能否實現(xiàn)環(huán)保項目的碳減排效果。同時也關(guān)系著普拉克公司自身的品牌建設(shè),以及續(xù)期項目的獲取。當(dāng)然,續(xù)期項目的建設(shè)也是業(yè)主對普拉克工程技術(shù)實力的認(rèn)可。

張品介紹,普拉克從2009年開始為重慶環(huán)衛(wèi)集團服務(wù),目前為止,已經(jīng)為重慶環(huán)衛(wèi)集團服務(wù)了13個項目。其中,餐廚垃圾(含改擴建項目)的處理量3850噸/天(采用濕式厭氧),廚余垃圾處理量300噸/天(采用干式厭氧),沼液處理量500噸/天。重慶環(huán)衛(wèi)集團一直選擇普拉克作為厭氧技術(shù)提供方,主要是因為普拉克所建成的厭氧項目能夠長期、安全、穩(wěn)定地解決有機垃圾處理的問題。

除了重慶,普拉克在廈門和長沙也有很好的實踐。2013年普拉克為中節(jié)能瑞科際提供廈門餐廚垃圾厭氧處理技術(shù),并于2017年合作二期項目,總處理規(guī)模達到500噸/天。今年又為廈門環(huán)能400噸/天餐廚垃圾項目提供高溫厭氧處理技術(shù),目前廈門市900噸/天的餐廚垃圾都由普拉克提供厭氧處理,體現(xiàn)了廈門市場對普拉克公司的認(rèn)可。普拉克在長沙為湖南聯(lián)合餐廚公司提供了一二三期的餐廚垃圾厭氧和水處理技術(shù),從第一期的改造項目到三期污水處理的實施,展現(xiàn)了普拉克高標(biāo)準(zhǔn)的工程質(zhì)量。

3、提高產(chǎn)氣效率

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張品強調(diào),增加厭氧技術(shù)的碳減排能力,比較關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是提高厭氧的產(chǎn)沼氣效率。沼氣的清潔發(fā)電能夠有效抵消燃煤發(fā)電造成的碳排放,產(chǎn)生多余的碳指標(biāo)。沼氣本身能夠產(chǎn)生經(jīng)濟效益,產(chǎn)生的碳指標(biāo)還能在碳交易市場進行買賣,增加項目的收益。在《基于CCER 方法學(xué)的餐廚垃圾處理項目碳減排量十年預(yù)測研究》一文中,長沙業(yè)主以長沙餐廚垃圾處理項目為例,以均值20到30元/tCO2計算,未來十年該項目碳減排效益將達到357到535萬元。

而據(jù)第一財經(jīng)報道,歐洲每噸碳的價格竟達60.55歐元,是中國現(xiàn)在價格的20到30倍。雖然按照現(xiàn)有的經(jīng)濟發(fā)展水平,短期內(nèi)國內(nèi)的碳價不會達到那么高的水平,但碳價上升將會是大概率事件。未來隨著碳價的上升,碳指標(biāo)交易的收益將會越來越高。

在如何提高厭氧項目的產(chǎn)氣率上,普拉克同樣做了多年的研究及項目實踐,比如如何降低預(yù)處理的有機質(zhì)損失,讓盡可能多的有機質(zhì)進入?yún)捬跸到y(tǒng);如何通過合理的攪拌系統(tǒng)和精確的控溫系統(tǒng)實現(xiàn)厭氧的均質(zhì)和控溫,使厭氧的效率更高產(chǎn)氣更多。蘇州工業(yè)園區(qū)餐廚、廚余項目是普拉克一次完整的實踐。

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蘇州工業(yè)園區(qū)餐廚、廚余項目

普拉克蘇州工業(yè)園區(qū)項目已于2018年投產(chǎn),一期處理規(guī)模為300t/d餐廚垃圾、100t/d壓濾液,以及部分過期食品。普拉克在一期餐廚項目中做了除土建外的EPC,預(yù)處理系統(tǒng)、厭氧系統(tǒng)和沼液處理系統(tǒng)在此項目中都有應(yīng)用。這一項目有幾個特點:預(yù)處理有機質(zhì)損失能夠降低到10%以內(nèi),正得益于有機質(zhì)損失少,每噸原料的沼氣產(chǎn)量平均達113m3。另外,在這一項目中,厭氧系統(tǒng)既具備中溫能力又具備高溫能力,現(xiàn)運行的兩個8400m3的厭氧反應(yīng)器即一個中溫運行一個高溫運行,業(yè)主自己也在做一些對比。2020年,蘇州項目擴建了二期,處理規(guī)模為300t/d廚余垃圾,依舊由普拉克負責(zé)厭氧系統(tǒng)的建設(shè)。

4、協(xié)同的理念

在碳減排的過程中,沼肥使用替代化肥生產(chǎn)的碳減排量是一個重要的方面,但目前肥料化的途徑尚沒有打通,因此在處理達標(biāo)的過程中如何降低處理成本將顯得尤為重要。而協(xié)同的觀念特別是選址的協(xié)同,能夠有效的降低厭氧項目后端產(chǎn)物處理的成本。在選址的時候考察一下項目周邊有沒有余熱,有沒有發(fā)電廠直接沼氣發(fā)電,沼液、沼渣有沒有污水處理廠、焚燒廠直接處置,將決定了該項目運營成本的高低。

厭氧項目協(xié)同處理包括:

能量:可以利用垃圾發(fā)電廠的廢余熱蒸汽,滿足厭氧罐和油回收工藝的能源需求,節(jié)約廠內(nèi)的沼氣消耗。

沼氣:生產(chǎn)的沼氣可以供發(fā)電廠發(fā)電,提高電能的收益。

沼液:利用現(xiàn)有的污水廠處理接納沼液(根據(jù)水廠的情況,沼液可以在排入污水廠前進行初步生物處理后排入污水廠)。

沼渣:剩余的沼渣如果無法全部接納作為園林綠化的肥料,則可以進垃圾填埋場處置或焚燒,節(jié)約運輸成本。

上文提到的蘇州工業(yè)園區(qū)項目,是一個很好的范例。該項目周邊有熱電廠提供熱源;有污水處理廠處理沼液;污泥干化廠和熱電廠處理沼渣;沼氣提純處理后進入燃氣管網(wǎng)

除了選址的協(xié)同,還有物料的協(xié)同,物料的協(xié)同能夠使系統(tǒng)更穩(wěn)定抗沖擊負荷更強,達到長期穩(wěn)定運行的效果,能使整個產(chǎn)氣有所提升,同時還可以避免重復(fù)建設(shè),發(fā)揮規(guī)模效應(yīng)。

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有機固廢協(xié)同厭氧消化

雄安垃圾綜合處理設(shè)施一期工程采用物料協(xié)同,包括餐廚垃圾150t/d+廚余垃圾150t/d+市政糞污300t/d,將區(qū)域內(nèi)的有機廢棄物集中處置,發(fā)揮了規(guī)?;瘍?yōu)勢,降低分散建設(shè)的重復(fù)投資。雄安項目采用半地下式厭氧,對項目的安全、穩(wěn)定提出了很高的要求,現(xiàn)場能夠較好地將有機垃圾處理項目與周邊的環(huán)境有機結(jié)合,是去工業(yè)化項目的典范。

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雄安垃圾綜合處理設(shè)施一期工程

通州有機質(zhì)資源生態(tài)項目作為北京市政府東遷的配套項目,也采用了物料協(xié)同處理的思路,處理物料包括餐廚垃圾200t/d+市政糞便300t/d+市政污泥100t/d,起到了很好的示范作用。

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通州有機質(zhì)資源生態(tài)項目

5、從可持續(xù)發(fā)展的角度規(guī)劃

張品認(rèn)為,在增強厭氧技術(shù)碳減排方面還有一個角度,就是項目規(guī)劃階段要秉持可持續(xù)性發(fā)展思路,不僅要考慮現(xiàn)在,還要考慮到未來。

一個是要考慮項目遠期發(fā)展的變化,包括垃圾量的變化,垃圾性質(zhì)的變化,以及未來垃圾種類的變化,這些變化對整個項目有很大的影響;

另一個是項目占地的規(guī)劃,特別是大城市,申請一塊地非常困難。普拉克的理念是在現(xiàn)有的占地下,把用地的潛力充分發(fā)掘出來,為未來的變化預(yù)留足夠的發(fā)展空間。

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西安污泥處理項目

在西安污泥處理項目中,普拉克為中節(jié)能提供了優(yōu)化方案,在現(xiàn)有占地情況下預(yù)留了一塊地,無論后面將會再進污泥、餐廚還是廚余等物料,都可以很好解決占地的問題。

上海寶山濕垃圾項目(300噸餐廚+500噸的廚余)和上海嘉定濕垃圾項目(300噸餐廚+200的廚余)中,普拉克都對厭氧能力作了預(yù)留,很好的應(yīng)對了上海市餐廚垃圾分類帶來的量和質(zhì)的變化。

張品表示,普拉克一直被評為厭氧領(lǐng)域的領(lǐng)跑企業(yè),擁有比較全面的厭氧技術(shù),并且這些技術(shù)在國內(nèi)都有成熟的項目案例,同時借此機會,誠邀各位業(yè)界同仁前往參觀交流。

編輯:陳偉浩

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