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    厨余yabo2019vip源头沥水对生活yabo2019vip的减量提质效应

    摘要:针对我国生活yabo2019vip厨余组分含量高、含水率高和热值低的特点,提出以降低厨余组分含水率为主要手段,实现生活yabo2019vip源头减量和提质为主要目标的源头沥水和选择性分质收集模式。在苏州市两个居民小区进行了为期十个月的项目试点,监测结果显示,居民家庭在厨房对厨余yabo2019vip采取简易的源头沥水措施后,生活yabo2019vip产生量减少6.47%,含水率降低2.23%,低位热值提高10.94%。生活yabo2019vip源头沥水的减量提质效应良好,有助于提高后续焚烧及填埋处理设施运行效率和二次污染控制水平,降低运输及处理成本。

      1.引言

      我国从2000年开始在北京、上海、南京、杭州等八个城市开展生活yabo2019vip分类收集试点,虽然取得了一定进展,但是总体而言,生活yabo2019vip分类准确性、实际减量效果和资源回收利用水平都远不如预期。由于我国居民生活和饮食习惯的影响,大量厨余物质进入生活yabo2019vip,再加上“拾荒者”为主体的废品回收系统对废塑料、废纸和废金属等高价值组分的回收利用率较高,使得生活yabo2019vip中厨余组分占60%以上。我国城市生活yabo2019vip含水率高、热值低、易生物降解,严重影响收运系统及处理设施运行效率和污染控制水平的提升。基于此背景,厨余yabo2019vip单独收集已成为我国各大城市生活yabo2019vip分类收集的重点工作。

      近年来,杭州、上海、青岛等城市先后开展居民区生活yabo2019vip干湿分离的试点工作,但是对居民家庭层面的减水提质措施尚缺乏相关研究和实践。厨余yabo2019vip含水率高达80%,通过源头沥水降低厨余yabo2019vip含水率,可以在显著减少生活yabo2019vip质量的同时提高总体热值。在居民家庭实施源头沥水和选择性分质收集,考察生活yabo2019vip产生量和理化特性的变化,分析减量和提质效果,对提高生活yabo2019vip管理水平和处理效率有重要意义。

      2.方案设计与分析方法

      2.1生活yabo2019vip碱水模式处理

      生活yabo2019vip中的水分可分为结合水和自由水两大类,源头沥水可以去除附在厨余yabo2019vip表面的部分自由水。按照厨余组分比例为65%,含水率为80%进行计算,理论上当厨余yabo2019vip含水率降低5%时,生活yabo2019vip总量将减少13%。为了检验源头沥水的实际效果,选择在苏州市居民小区进行实地试点。

      苏州市固体废物处理设施比较完善,同时建有填埋场、焚烧厂和餐厨yabo2019vip厌氧消化厂,并且成立了专门的再生资源和有害yabo2019vip回收单位。结合苏州市生活yabo2019vip分类收集现状和处理系统构成,提出如图1所示的新模式。在排水条件较好的小区,为部分家庭安装厨余yabo2019vip粉碎机,将厨余yabo2019vip粉碎后排入污水处理系统。其他居民需要将含水率较高的厨余yabo2019vip,比如剩菜剩汤、清洗过的菜叶、茶叶渣等,先放入底部带有网眼的沥水篮中把水分沥出后,再倒入厨余yabo2019vip桶。初期单独收集的厨余yabo2019vip较少,仍与其他yabo2019vip混合后焚烧处理,重点研究源头沥水措施的减量和提质效果。

    图1生活yabo2019vip源头沥水和分类收集方案

        选定姑苏区的A小区(200户居民)和B小区(230户居民)实施四分类模式,两小区试点前均为三分类模式即把生活yabo2019vip分为可回收物、有害yabo2019vip和其他yabo2019vip。课题组向全部430户居民提供了底部带有网眼的沥水篮、家庭厨余yabo2019vip桶和专用厨余yabo2019vip袋,为自愿报名的50户居民安装了厨余yabo2019vip粉碎机,并选取60户居民发放了台式电子称用于测量沥水前后的厨余yabo2019vip质量。试点小区在2015年3月正式投入运行,连续运行时间为10个月。

      2.2监测分析方法

      厨余yabo2019vip减量率取自居民家庭反馈的数据,生活yabo2019vip产生量取自收运人员的称量记录,生活yabo2019vip物理组成和组分分析按照《生活yabo2019vip采样和分析方法》(CJ/T313-2009)执行。C、H、O、N的元素含量采用EA3000元素分析仪,S的含量采用SJCLY-6A快速智能测硫仪,Cl的含量采用高温燃烧水解-电位滴定法。生活yabo2019vip热值分析采用Parr1281氧弹量热仪测定。

      3.结果与讨论

      3.1试点小区运行情况

      试点小区内设立了生活yabo2019vip分类督导员,负责日常宣传和监督工作。在yabo1处的协调下,组织居民到固体废物处理终端和管理中心进行现场参观,普及生活yabo2019vip常识,提高参与积极性。问卷调查是了解居民对yabo2019vip分类知晓率和参与程度的有效途径,试点期间在试点小区发放调查问卷150份,收回有效问卷124份,主要结果列于图2。调查显示,尽管90%以上的居民了解生活yabo2019vip源头沥水和分类收集的具体要求,但是仅有60%的居民能够按照要求采取源头沥水并分类投放,居民长期形成的生活习惯在短时间内难以改变。厨余yabo2019vip粉碎机的实际使用率约为90%,大部分居民对粉碎机的运行效果比较满意。综合来看,试点小区约有60%的居民按要求源头沥水和分类投放厨余yabo2019vip,10%的居民使用了厨余粉碎机,其余30%的居民没有真正参与。

    图2居民参与试点项目情况

    3.2厨余yabo2019vip减量率

      试点期间共收集小区居民反馈的厨余yabo2019vip沥水前后质量数据4038条,沥水前后的质量差与沥水前厨余yabo2019vip质量的比值即为厨余yabo2019vip减量率。利用软件IBMSPSSstatistics20进行描述性统计分析,得到厨余yabo2019vip减量率的频率分布直方图(图3)。厨余yabo2019vip减量率主要分布在5%~15%之间,平均值为18%,中位数为12%,其频率分布为右偏分布(偏度,2.27>0)和尖峰分布(峰度,5.14>3)。由于极端值和称量误差的干扰,直接用平均值表示厨余yabo2019vip减量率并不准确,宜采用中位数表征。

    图3厨余yabo2019vip减量率频率分布直方图

    3.3生活yabo2019vip产生量

      居民家庭的生活yabo2019vip产生量与日常生活习惯和消费支出有关,试点小区居民户均日产生量如图4所示。试点小区10个月内共收集生活yabo2019vip177t,户均日产生量为1.37kg,6~9月生活yabo2019vip产生率较高。统计数据显示,周末和节假日的居民区生活yabo2019vip产生量比工作日高20%以上,生活yabo2019vip产生率与在家停留时间成正相关性。

    图4生活yabo2019vip户均日产生量

        试点期间,两小区共单独收集厨余yabo2019vip60t,随着宣传引导工作的深入,单独收集的厨余yabo2019vip比例逐月升高(图5),最终稳定在40%以上。以厨余yabo2019vip在生活yabo2019vip中的比例为65%计算,按要求源头沥水并单独投放厨余yabo2019vip的居民比例约为62%,问卷调查显示60%的居民能够按照要求操作,与监测结果基本吻合。

    图5厨余yabo2019vip单独收集比例

    3.4理化特性分析

      物理组成

      生活yabo2019vip的物理组成与多种因素有关,不同产生源的生活yabo2019vip物理组成差异较大。表1列出了试点小区生活yabo2019vip的物理组成,厨余yabo2019vip的含量显著高于其他成分,且5~9月的比例更高。四分类推广过程中,有害yabo2019vip的分类效果最好,可回收物分离效果最差。纸盒、塑料包装和玻璃瓶混在生活yabo2019vip中,被厨余yabo2019vip污染,回收难度加大。试点初期居民将厨房yabo2019vip与厨余yabo2019vip混淆,用过的餐巾纸和食品外包装等大量进入厨余yabo2019vip桶,三个月后,厨余yabo2019vip桶内厨余yabo2019vip比例达到90%以上,满足生物处理的需要。

    组分分析

        生活yabo2019vip的三组分包括水分、可燃分和灰分(图6),厨余yabo2019vip平均含水率为75.24%,生活yabo2019vip平均含水率为65.34%,且5~9月含水率最高。夏季水分含量较高的果蔬类废弃物所占比例明显高于其他季节,导致厨余yabo2019vip比例升高,含水率随之升高。利用软件IBMSPSSstatistics20对生活yabo2019vip含水率和厨余yabo2019vip含水率数据分别进行W检验,在显著性水平α=0.05条件下均满足正态分布。二者Pearson相关系数为0.726,在0.01水平(双侧)显著相关,降低生活yabo2019vip含水率的关键在于降低厨余yabo2019vip含水率。

    图6生活yabo2019vip三组分和厨余yabo2019vip含水率(上为A小区,下为B小区)

    元素分析

      对厨余yabo2019vip和其他可燃组分进行元素分析(表2),厨余yabo2019vip对可燃组分中N、S、Cl的贡献率分别为67%、96%、62%,是填埋和焚烧处理时各种污染物的主要来源。食品消费结构影响厨余yabo2019vip的元素组成,植物类残渣越多,C/N值越高。


    低位热值

      利用氧弹法测定热值时,将yabo2019vip中的玻璃、金属等惰性物质的热值忽略不计。氧弹法测出生活yabo2019vip的干基高位热值Q,利用《生活yabo2019vip采样和分析方法》(CJ/T313-2009)推荐的热值计算公式将其转化为湿基低位热值QL,其中Cw表示样品含水率(%),H为干基氢元素含量(%),计算时均采用实测值,结果如图7所示。


        热值与橡塑类和可燃分正相关,与厨余类、含水率和灰分负相关。试点小区生活yabo2019vip平均低位热值为4736kJ•kg-1,居民区生活yabo2019vip的厨余组分和含水率较高,导致热值较低。在居民生活和饮食习惯不改变的情况下,降低厨余yabo2019vip含水率是提高生活yabo2019vip热值的重要途径。

    图7生活yabo2019vip低位热值

    3.5讨论

      生活yabo2019vip产生量和理化特性是基于10%的居民使用厨余粉碎机,60%的居民按要求源头沥水和分类投放厨余yabo2019vip,其余30%的居民没有按要求操作得到的综合效果。厨余yabo2019vip粉碎机能够将80%的厨余yabo2019vip粉碎后排入下水道,全部安装粉碎机后生活yabo2019vip减量率将达到50%以上,减量效果显著。如果不考虑厨余yabo2019vip粉碎机的减量作用,试点小区生活yabo2019vip户均日产生量将由1.37kg上升至1.44kg。尽管厨余yabo2019vip粉碎机减量效果可观,但是现阶段由于排水管网、污水厂负荷以及安装成本等问题,大面积推广厨余yabo2019vip粉碎机的时机尚不成熟。

      实施试点前,居民区生活yabo2019vip中厨余组分为70.18%,含水率为67.82%,实施试点后,厨余组分为67.05%,含水率为65.34%。假设安装粉碎机、按要求源头沥水和没有参与源头沥水的居民所产生的生活yabo2019vip物理组成相同,非厨余组分的产生量不变。试点后非厨余组分占生活yabo2019vip的比例从29.82%提高到32.95%,利用物质守恒定律得到如下方程式(x表示厨余yabo2019vip减量率):


        由上式解得源头沥水的厨余yabo2019vip减量率为9.23%,居民家庭反馈的厨余yabo2019vip减量率为12%,计算值略低于实测值。通常情况下,居民只将汤水类yabo2019vip倒入厨房水槽中利用滤网过滤,采取源头沥水措施后,厨余yabo2019vip表面附着的部分自由水在重力作用下得以去除。实测值反映了原生厨余yabo2019vip的最大减量潜力,计算值代表了实际运用时的真实减量效果。由厨余yabo2019vip减量率可以得到采取源头沥水措施的生活yabo2019vip减量率为6.47%,源头沥水后生活yabo2019vip含水率为65.59%,降低了2.23%。

      据统计,北京市实施yabo2019vip分类的小区厨余yabo2019vip分出量不到实际产生量的10%。相比之下,仅采取源头沥水,生活yabo2019vip减量率即可达到6.47%,源头减量意义显著。2014年苏州市生活yabo2019vip产生量达到178万吨,假设其中50%来自居民区生活yabo2019vip,采取源头沥水后年生活yabo2019vip产生量将减少5.76万吨,能够有效节约运输和处理成本。据研究,基于社区人工分拣模式下的生活yabo2019vip减量率可以达到52.6%,源头沥水的减量率虽然低于人工分拣模式下的减量率,但是源头沥水操作简单,成本较低,不需要专门的人工和设备投入,具有更强的实用性。

      氧弹法测得生活yabo2019vip干基高位热值Q等于19656kJ•kg-1,干基氢含量平均值为6.34%,利用热值计算公式可以得到,源头沥水前生活yabo2019vip低位热值为4222kJ•kg-1,源头沥水后上升到4684kJ•kg-1,提高了10.94%。我国生活yabo2019vip含水率高、热值低,在进入焚烧炉前通常要经过堆酵预处理。堆酵3d可以使进炉yabo2019vip含水率降低2.98%,源头沥水在居民家庭层面能够实现堆酵2~3d的提质效果,有利于提高焚烧处理效率。生活yabo2019vip进入填埋场的原始含水率直接决定了yabo2019vip自身可能产生的渗滤液量,降低生活yabo2019vip含水率可以在源头上减少填埋场渗滤液的产生量。