殘湯剩菜變?yōu)閷氋F資源

樸添勤 邊婧文

為推動(dòng)城市建設(shè)更加清潔環(huán)保，讓首都人民更加安康幸福，北京正在向建設(shè)中國(guó)特色世界城市方向邁進(jìn)。由此帶來(lái)的科技創(chuàng)新呈現(xiàn)出“千帆競(jìng)發(fā)，百舸爭(zhēng)流”的局面。如果你留意一下，你會(huì)發(fā)現(xiàn)你身邊也許就會(huì)有同學(xué)在進(jìn)行科研創(chuàng)新。

殘湯剩菜化為汽車(chē)燃?xì)?/p>

2012年9月7日，記者來(lái)到北京化工大學(xué)科技園，在園區(qū)內(nèi)一個(gè)豎立著兩個(gè)巨大罐子的門(mén)口，看到一個(gè)留著絡(luò)腮胡子的小伙子正在處理一大桶泔水。您別誤會(huì)，他可不是煉地溝油的黑作坊主，更不是準(zhǔn)備用泔水喂豬的養(yǎng)殖者，而是北京化工大學(xué)的直博高材生，北京市高等學(xué)校環(huán)境污染控制與資源化工程研究中心朱保寧老師的得意門(mén)生王龍。那一大桶泔水，他們的術(shù)語(yǔ)叫餐廚垃圾，是他剛用電動(dòng)三輪車(chē)從北京化工大學(xué)食堂拉來(lái)的。

博士生怎么干這個(gè)？沒(méi)錯(cuò)，很多人有此疑問(wèn)。這個(gè)博士生收泔水不假，但與那些黑作坊完全不同，他要用餐廚垃圾“變”出清潔燃?xì)狻５降资窃趺础白儭钡哪?？推開(kāi)北京化工大學(xué)科技園區(qū)餐廚垃圾制造燃?xì)忭?xiàng)目示范基地的大門(mén)，且聽(tīng)王龍娓娓道來(lái)。

“您可能看過(guò)網(wǎng)上的視頻‘原來(lái)屁是可以點(diǎn)燃的，我們的反應(yīng)過(guò)程就跟屁的產(chǎn)生過(guò)程類(lèi)似，屁之所以能夠點(diǎn)燃，因?yàn)樗褪鞘澄锵^(guò)程中產(chǎn)生的類(lèi)似沼氣的多種氣體的混合，可以點(diǎn)燃的就是其中的甲烷，只是屁中甲烷的含量比較低。”一個(gè)貼切、有趣又通俗易懂的例子后，王龍開(kāi)始一本正經(jīng)地介紹這個(gè)由北京化工大學(xué)朱老師指導(dǎo)，他負(fù)責(zé)研究實(shí)踐的這個(gè)中試階段示范項(xiàng)目。

“這就是我們的設(shè)備，每天我要從食堂拉來(lái)大約130～150公斤的餐廚垃圾，這些垃圾就是產(chǎn)生燃?xì)獾脑稀！蓖觚堈f(shuō)。

他要做的第一步是簡(jiǎn)單地人工分選，去除微生物不可利用的無(wú)機(jī)物質(zhì)，也就是泔水里面混雜的塑料瓶、筷子、陶瓷盤(pán)、鐵勺等， 然后將餐廚垃圾投入第一個(gè)設(shè)備——粉碎機(jī)進(jìn)行破碎，破碎后的物料進(jìn)入一個(gè)叫做調(diào)節(jié)池的嵌入地下的大圓筒充分?jǐn)嚢?，再用螺桿泵將其打入兩個(gè)巨大的酸相發(fā)酵罐。

指著兩個(gè)大罐子，王龍介紹：這套設(shè)備最開(kāi)始只有一個(gè)發(fā)酵罐，但在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，因?yàn)椴蛷N垃圾比較復(fù)雜，生物菌的種類(lèi)繁多，他們發(fā)現(xiàn)通通放進(jìn)一個(gè)罐子，發(fā)酵效果不理想，于是做了個(gè)特別有意義的改進(jìn)，把單個(gè)發(fā)酵罐改成酸相發(fā)酵罐和甲烷相發(fā)酵罐兩個(gè)，分別針對(duì)不同生物菌的生產(chǎn)環(huán)境，大大地提高了產(chǎn)氣量。

沼氣制出來(lái)了，但它并不是高品質(zhì)的能源。沼氣中可燃的有效成份甲烷只占50～65%之間，需要進(jìn)一步提純處理。通過(guò)他們自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的壓力水洗或化學(xué)吸收技術(shù)，將甲烷的濃度提升值95%以上，并收集存儲(chǔ)于儲(chǔ)氣罐中。

朱老師介紹，這樣提純出來(lái)的高濃度的甲烷氣熱值極高，完全可以用于發(fā)電、戶用和車(chē)載燃?xì)?，已?jīng)開(kāi)始在城市居民小區(qū)中進(jìn)行這方面的示范。也許不久的將來(lái)，我們就會(huì)坐上燃?xì)獬鲎廛?chē)，而那些氣就是來(lái)自于食堂里面的殘湯剩菜。

制氣過(guò)程中產(chǎn)生的沼渣沼液，也沒(méi)有作為廢物扔掉，他們將其作為固體肥，用于溫室中植物的種植。收獲后的植物被人們食用，剩余的垃圾和根莖都可以粉碎后再次作為厭氧消化的原料產(chǎn)生沼氣，這就實(shí)現(xiàn)了一個(gè)小的生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)。

另外，沼氣提純同時(shí)得到的高純度的二氧化碳?xì)怏w，也沒(méi)有浪費(fèi)，而是作為氣肥讓植物更好地生長(zhǎng)。其效果也是有論證的，項(xiàng)目組有同學(xué)分別在兩個(gè)溫室種西紅柿做對(duì)比試驗(yàn)來(lái)研究氣肥的作用。他們發(fā)現(xiàn)，通二氧化碳的西紅柿無(wú)論從植物根莖的長(zhǎng)勢(shì)，還是從結(jié)果率、果實(shí)數(shù)量和果實(shí)質(zhì)量都比不通的好。

如果……世界上就沒(méi)有垃圾了

有人說(shuō)，博士生做點(diǎn)什么實(shí)驗(yàn)不好，為什么非跟惡臭的廚余垃圾較勁呢？聽(tīng)到這樣的話，從本科就開(kāi)始這方面學(xué)習(xí)的王龍，有一肚子話要說(shuō)。

餐廚垃圾是城市生活垃圾的主要組成部分。中國(guó)城市每年產(chǎn)生餐廚垃圾不低于6000萬(wàn)噸，其中，北京市每天產(chǎn)生約1200噸餐廚垃圾。

我們國(guó)家城市生活垃圾60%以上是填埋的，現(xiàn)在已經(jīng)是埋無(wú)可埋了，造成了很多社會(huì)問(wèn)題，尤其是害怕填埋場(chǎng)對(duì)周邊大氣水質(zhì)的影響，周邊居民對(duì)填埋場(chǎng)選址的意見(jiàn)非常大；還有20%～30%是焚燒，在焚燒垃圾過(guò)程中，由于廚余垃圾的含水量高，若沒(méi)有完全燃燒則可能排放出有毒氣體二英，嚴(yán)重致癌，威脅環(huán)境和人們的身體健康。

“最心疼的是，本身這些垃圾可以是能源，還要用能源去燒它，造成雙重浪費(fèi)。另一方面，填埋成本高昂，不僅占用越來(lái)越珍貴的土地資源，同時(shí)產(chǎn)生的滲瀝液也埋下了污染地下水的隱患。”王龍說(shuō)，“所以廚余垃圾是實(shí)現(xiàn)生活垃圾減量化、資源化、無(wú)害化的重點(diǎn)內(nèi)容，同時(shí)也是難點(diǎn)所在，我們就是要看看能否找到好的辦法?！?/p>

當(dāng)年北京市高等學(xué)校環(huán)境污染控制與資源化工程研究中心主任李秀金教授從海外回國(guó)創(chuàng)業(yè)，把厭氧消化技術(shù)應(yīng)用于秸稈和糞便制出沼氣供農(nóng)村利用，在全國(guó)的示范工程如火如荼地展開(kāi)，取得了不錯(cuò)的成績(jī)。與此同時(shí)，他發(fā)現(xiàn)，還沒(méi)有把厭氧消化技術(shù)應(yīng)用在城市生活垃圾這塊，特別是最難以處理的廚余垃圾，就比較早地開(kāi)始研究試驗(yàn)。從實(shí)驗(yàn)室的瓶瓶罐罐的小試階段，一步步擴(kuò)大規(guī)模。

“現(xiàn)在我很幸運(yùn)，能夠做這部分的研究和中試階段的實(shí)驗(yàn)，而且看到了技術(shù)基本成熟，達(dá)到可以推廣的程度。這個(gè)技術(shù)別說(shuō)推廣到全中國(guó)，就是在北京推廣也是非常令人稱(chēng)道的事情?！蓖觚堈f(shuō)。

碩士階段，王龍是按照老師的指導(dǎo)來(lái)做事，隨著對(duì)這個(gè)項(xiàng)目和行業(yè)越來(lái)越了解，他覺(jué)得這必然會(huì)是個(gè)有很大發(fā)展的行業(yè)。因?yàn)槿祟?lèi)已經(jīng)走到資源如此緊張的程度，垃圾還去埋？還要用能源去燒？為什么不把垃圾轉(zhuǎn)化成可利用的資源？

“我們這個(gè)行業(yè)常說(shuō)，垃圾是放錯(cuò)地方的資源，我們是把這部分垃圾從處理廠拿出來(lái)放到可利用的地方。垃圾不用埋了，就不用占用土地，不造成污染，不燒，不浪費(fèi)能源，還可以產(chǎn)生可利用的能源沼氣，這就是循環(huán)經(jīng)濟(jì)?！闭f(shuō)到這里，王龍?zhí)崞?，“昨天我去參加第七屆固體廢物管理與技術(shù)國(guó)際會(huì)議，三十幾個(gè)國(guó)家的專(zhuān)家參會(huì)，如果你參加那個(gè)會(huì)議，就會(huì)發(fā)現(xiàn)把專(zhuān)家們的所有研究方向加起來(lái)，這個(gè)世界上就沒(méi)有垃圾了。我越來(lái)越覺(jué)得垃圾就這樣丟掉非?？上??！?/p>

“大學(xué)食堂一頓中飯的餐廚垃圾基本不用倒了”

那么，如果把這套工藝和設(shè)備推廣，達(dá)到工程規(guī)模的話，投入和產(chǎn)出的衡量，會(huì)是怎樣的呢？

目前，項(xiàng)目處于中試階段，每天消化約150公斤的餐廚垃圾，能產(chǎn)出15～20立方的沼氣，

如果工程規(guī)模的話，每天處理餐廚垃圾至少達(dá)到3噸，每噸可產(chǎn)生沼氣200立方米，其中生物燃?xì)?10立方米、二氧化碳90立方米，另有固體有機(jī)肥1.5噸，價(jià)值大概1500元。去掉運(yùn)送餐廚垃圾的人工、這套設(shè)備的水電、設(shè)備的維修折舊等費(fèi)用180元/天，每天的效益約1300元。

綜合核算下來(lái)，目前使用餐廚垃圾產(chǎn)生燃?xì)獾膬r(jià)格，比天然氣高不少，但相比日漸枯竭和高價(jià)的石油資源，生物燃料作為車(chē)用燃?xì)庥泻艽蟮膬r(jià)格優(yōu)勢(shì)。

但如果不加以回收利用，以前面提到填埋等方式處理對(duì)環(huán)境的污染是無(wú)法估量的。此外，實(shí)際生活中，這些餐廚垃圾的去向也很令人擔(dān)憂，“其實(shí)學(xué)校還好一點(diǎn)，直接交給市政環(huán)衛(wèi)處理。但社會(huì)上一些用餐場(chǎng)所的餐廚垃圾，多數(shù)是把餐廚垃圾賣(mài)給一些不法分子喂豬、煉地溝油，對(duì)居民的生活和身體都會(huì)造成巨大的危害。”王龍說(shuō)。

即使是現(xiàn)在做的規(guī)模，王龍也覺(jué)得非常有意義。“其實(shí)都不用說(shuō)推廣，就每天300斤垃圾的處理貢獻(xiàn)都挺大的，如果高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)，我們化工大學(xué)食堂一頓中飯的餐廚垃圾基本不用倒了。如果兩條線都做起來(lái)就翻倍，基本可以處理全天的垃圾?！?/p>

花絮

有味道的項(xiàng)目組

從小試到中試再到工程階段的不斷探索研究，研究中心成果不斷，在育人方面也是碩果累累，培養(yǎng)了好多碩士和博士。王龍從研二起就在這個(gè)項(xiàng)目上，雖然他也常覺(jué)得發(fā)酵的酸臭味兒難以忍受，但他認(rèn)為“味道也是這個(gè)項(xiàng)目組的最大特色。做這個(gè)東西不產(chǎn)生味道也不正?！?，接著笑著說(shuō)起那些關(guān)于味道的趣事兒。

最有意思的是，味道還是判斷實(shí)驗(yàn)進(jìn)程的標(biāo)準(zhǔn)。項(xiàng)目組里面有個(gè)“嗅覺(jué)帝”，他做實(shí)驗(yàn)特別認(rèn)真也很有經(jīng)驗(yàn)了，據(jù)說(shuō)他靠聞，就能知道反應(yīng)進(jìn)程，判斷PH值上下差不了0.3。有一回大家在辦公室里面寫(xiě)文章，他突然匆匆忙忙過(guò)來(lái)，形色緊張，大伙兒?jiǎn)査鍪裁词聝毫?？他說(shuō)：“壞了，我進(jìn)實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)里面不臭！”大家做驚愕狀，“怎么？你們還不懂嗎，不臭就說(shuō)明沒(méi)長(zhǎng)好唄（微生物）， 是不是出什么問(wèn)題了?。俊贝蠹议_(kāi)始驚呆了，后來(lái)反應(yīng)過(guò)來(lái)都跑到實(shí)驗(yàn)室看，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，真的出事兒了——停電了，加熱沒(méi)上來(lái)微生物沒(méi)有保持旺盛的生長(zhǎng)狀態(tài)，進(jìn)入休眠狀態(tài)，所以就沒(méi)味兒。“還真就被他給聞出來(lái)了。”王龍笑道。