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Seokhwan Hwang:韩国垃圾分类与厨余垃圾处理技术实践

韩国的Seokhwan Hwang教授负责整个韩国的分类垃圾的处理工作,而且韩国95%以上的垃圾都进行分类,尤其是有机垃圾分类。秉着“求贤若渴”的精神,2018年10月29日,在清华大学环境学院报告厅举行的清华大学工程博士高峰论坛——清华-中源创能聚焦有机垃圾处理研讨会上,王凯军教授特邀其作《韩国垃圾分类与厨余垃圾处理技术实践》的报告,分享韩国垃圾分类的成功经验。

韩国Seokhwan Hwang教授

  韩国Seokhwan Hwang教授

  韩国总人口5100万,境内70%为山地,30%为平原,致使人口密度高达509/km2,远高于中国(140/km2),但低于香港(6516/km2),同时也形成了较为特殊的垃圾组成。

  固废主要分为生活垃圾(Residential wastes)和商业生产垃圾(Business wastes)两部分。生活垃圾主要包含塑料垃圾袋、餐厨垃圾、可循环垃圾(玻璃瓶等)、大件废物(家具、电器)等。商业生产废弃物主要包括一般的工业废弃物、建筑废弃物、特殊废物(废油、废酸、废油漆等21类,以及医疗废弃物),这里主要介绍餐厨垃圾的处理。

  废弃物以前的常见处置处理方式是填埋和控制倾倒量,而最理想的处理方式是降解、回用、循环利用和资源回收。另外,韩国的废弃物处置理念正由传统的2E(环境environment,经济economy)向4E(环境environment,经济economy,能源energy、就业employment)发展。

韩国垃圾分类与厨余垃圾处理技术实践

  废弃物经过预处理、运输、存储等环节后转化成二级能量载体,经热化学、物理化学或生物学作用转化成固态、液态、气态的燃料,最终通过燃烧获得热能。

  韩国餐厨、厨余垃圾的来源主要有分散加工点(4%)、集体供应点(如学校,10%)、大型食堂(16%)、和家庭/小型餐馆(70%)。源分捡餐厨垃圾96%用来做畜禽饲料和沼气发酵,垃圾分类需要将骨头、餐巾纸、牙签和餐厨垃圾分离开。

 垃圾的收集和运输是关键的第二步。VFFS(Volume-based Food-Waste Fee System)系统保证了餐厨垃圾按单位重量收取费用。2016年,餐厨垃圾的日产生量为15680吨,主要组分为果蔬(55.7%)、谷物(20%)、鱼肉7%、渗滤液6.2%及其它11.1%。2005~2016年韩国大型餐厨及厨余垃圾沼气工程有23座,总投资9亿美元,在建及计划建设的沼气工程有33座。

韩国垃圾分类与厨余垃圾处理技术实践

  餐厨垃圾有机质含量较高,在存储过程中需注意病菌防控和恶臭气味去除问题,另外,高含固率会导致堵塞。原料的收集也存在日、季节和区域的差别。在实际工程运行过程中,每天的进料量和原料特性存在一定的差异,也有原料短缺或超负荷现象。由于易降解有机质含量高等特性,餐厨垃圾厌氧发酵时常出现稳定性方面的问题。厌氧发酵系统对负荷率的变化极其敏感,需缓慢提高有机负荷率,且对氨等抑制因子也很敏感。

  正常运行的反应器就好像健康的人体,吃的少会饿,吃的多会撑,所以进料量需维持在适合的水平,而反应器能“吃多少”是由反应器中的微生物决定的。

  在餐厨垃圾厌氧发酵过程中出现稳定性下降问题时,通常会依据出现的问题采取相应的解决办法,使反应器恢复正常,但如果对微生物一无所知就不知道为什么会出现失稳现象。

  用动力学模型模拟微生物菌群受温度、pH等环境因素影响的动态变化,同时设计制造生物反应器,采用分子生物学、数学/统计模型进行多元分析。目前已完成了实验室规模的批次和连续发酵的生物动力学试验。

韩国垃圾分类与厨余垃圾处理技术实践

  可将这部分研究与AI相结合,即将反应器运行数据通过网络传输到用户端的AI-loT平台实现数据分析和智能控制,提高系统运行稳定性。