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全球技术扫描——从静脉产业到“无废城市”

北极星固废网  来源:宇墨Umore    2019/7/30 14:14:57  我要投稿  

北极星固废网讯:国务院2019年1月24日发布《“无废城市”建设试点工作方案》,已确定11个城市作为“无废城市”建设试点。“无废城市”是一种固体废物源头产生量达到最小、资源充分循环利用、垃圾填埋量尽量最少的新型城市结构,在我国,通过静脉产业园的形式来实现各类废弃物收集、运输、分类、拆解、处置、资源化重新进入消费领域或最终处置无害化,完成物质和能量的循环,将会是“无废城市”的主要实现形成手段之一。

何为静脉产业?

如果将物质和能量比作人体的血液,资源和能源比作人的心脏,则可以认为传统工业为动脉产业,是资源→产品→废弃物的产业模式,而静脉产业则是废弃物→再生资源的资源化利用的模式,两者结合构成循环经济的资源→产品→再生资源的闭环经济模式。

因此静脉产业的定义为以保障环境安全为前提,以废弃物处理处置、节约资源、保护环境为目的,运用先进的技术,将生产和消费过程中产生的废物转化为可重新利用的资源和产品,实现各类废弃物的再利用和资源化。

为何发展静脉产业?

美国社会分析学家托夫勒在《第三次浪潮》中预言:“继农业革命、工业革命、计算机革命之后,影响人类生存发展的第四次浪潮,将是在世纪之交时要出现的垃圾革命。” 在我国垃圾一词最早见于宋代文献,是指不需要或者无用的固体或者流体物质,是废弃无用或肮脏破烂之物。而这些所谓肮脏破烂之物,却是物质循环的重要一环。

我国每年产生生活垃圾超过四亿吨,目前,城市垃圾处理最主要的方式是填埋和焚烧,60%以上的垃圾被填埋。然而,发展静脉产业不仅仅是因为填埋占据大量土地,我国垃圾填埋场即将达到处置极限,必须寻找其他出路;而更重要的是,长期以来大量有价值的可资源化利用的废弃物被浪费。按照国外的先进经验,垃圾处理是个非常巨大的产业链,从收集到最终处理,链条非常多,每个环节都可以是单独的一个产业。在这一背景下,利用有限的空间,集中各类固废处理设施,建设城市固体废弃物循环经济产业园,有利于构建物料、能源、水资源循环梯级利用体系。相较于国外的分散式产业链,形成静脉产业园是目前我国大多城市解决“垃圾围城”问题的主推模式。

基于这种理念,静脉产业园以形成围绕生活垃圾焚烧发电项目为核心,餐厨垃圾处理、危险废物处置、污泥处理处置、病死畜禽无害化处理,配套建设集中供热中心、污水处理中心和技术研发中心等协同处置的完整产业链,在减少时间与用地的同时,也能实现变废为宝(垃圾焚烧可发电、垃圾处理过程产沼气等)。

静脉产业PPP项目

对比水处理和垃圾焚烧行业,我国静脉产业起步较晚,2006年9月,国家环保总局颁布实施了静脉产业类生态工业园区标准(HJT275-2006)试行,这标志着中国静脉产业作为一门独立产业的真正发展。2006年9月,我国第一家静脉产业类生态工业园区——青岛新天地静脉产业园区,得到了国家环境保护总局批函同意创建。2014年完成验收,是国家首批“城市矿产”示范基地。

2017年10月29日,国家发改委、财政部和住建部联合印发《关于推进资源循环利用基地建设的指导意见》,明确 “到2020年,在全国范围内布局建设50个左右资源循环利用基地,基地服务区域的废弃物资源化利用率提高30%以上,探索形成一批与城市绿色发展相适应的废弃物处理模式,切实为城市绿色循环发展提供保障” 的总体目标,资源循环利用举措写进政策,有望将静脉产业园实施推向新的阶段,也为各地推进静脉产业园战略布局提供有力支撑。

部分省份也已在政策上开始推动静脉产业园(基地)建设。浙江省发改委等多部门2017年7月14日联合发布《浙江省静脉产业基地建设行动计划》提出,到2020年,以设区市为重点,规划建设一批静脉产业基地。《山东省生态环境保护 “十三五” 规划》提出 “构建区域回收和综合利用系统,促进再生资源集聚区发展,打造城市静脉产业园” ;江苏南京、苏州等地的《 “十三五” 循环经济发展规划》均提到发展静脉产业、建设静脉产业园。

自2015年以来,光大国际、启迪桑德、康恒环境等固废龙头企业也已经不断在静脉产业园领域布局和发力。截至目前,财政部PPP综合信息平台的静脉产业园PPP项目共24项,总规划投资197亿元,其中包括入库项目18项,规划总投资额共计129亿元,项目储备清单项目6项,规划总投资共计68.1亿元。

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静脉产业PPP项目有着单少体大的特点,每个项目需要建设的内容多,几乎涵盖所有固废处置过程,需要多环节协同合作,资源整合。根据现有静脉产业园已投产的项目来看,若涉及到垃圾焚烧发电项目的,则在特许经营年限内,企业可以通过垃圾收费和发电上网等获得收益;若涉及资源回收再生项目的,则通过销售再生产品,可获得产品收益;此外,政府对于诸如家电回收处理企业的专项补贴资金,也可以在一定程度上确保企业在资源再生过程中不至于亏损。因此,静脉产业作为价值中心产业,而不再是成本中心,能够产生众多高价值的能源及产品,确保企业的盈利。

据统计,我国每年产生的固体废弃物可利用而未被利用的资源价值达到了300-350亿元人民币。静脉产业,被认为是我国未来30年极具发展前途的战略新兴产业。

静脉产业相关技术推介

一个典型的静脉产业园的规划通常可以覆盖几乎所有的常见生活废弃物物和工业废弃物,其主要职能可以包括生活垃圾焚烧,有机垃圾资源化,可回收垃圾再利用,危险废物处置等。在中央分类及综合管理下,以生活垃圾及危废焚烧为核心区,作为能量来源,提供缓冲区的有机垃圾、污水、污泥等降解处置工艺所需的电能;同时餐厨垃圾厌氧消化处理所产生的沼气作为核心区焚烧所需燃料。外围区将可回收垃圾、缓冲区产生的生物固体、园林废弃物等进行资源化利用,成为有附加价值的再生塑料、金属、材料、农业肥料等产品出售。实现资源和能源的充分利用和回收。

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典型静脉产业园布局及产业链构建示意图

(来源:奇谋技术,2018/10)

然而长期以来,由于前端垃圾没有得到有效的分类,具备可操作性的固体废弃物处理技术相对单一,以填埋和焚烧占据绝大部分市场份额。截止到2016年,60%以上的垃圾采用卫生填埋的方式进行处置,焚烧占35%,其他处理方式仅占5%。随着严格的生活垃圾分类的政策出台和逐步执行,会极大的推动固体废弃物的资源化回收利用,相应的,废弃物处理处置技术也多样起来。在这里,我们根据对市场的判断,分享一些我国市场目前需求较高的技术工艺,供大家参考。

垃圾分拣综合管理系统

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BHS率先开发了美国单流固废回收系统,引领了行业性能标杆。BHS生产的垃圾分拣设备,旨在自动将混合的有价值的可回收物分离。无论简单的纤维/容器分离,还是通过光学筛选和分类等更精细的回收,BHS系统都能够为客户提供解决方案。其定制化设计系统充分考虑客户的个人预算、建筑占地面积和质量要求。

技术优势:

交钥匙解决方案

强大而专业的设计、工程和项目管理团队

分类精度高达99%

预防性维护和全天候管理支持

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市政有机垃圾资源化技术

相比国外,中国的湿垃圾占生活垃圾的比重较高。清华大学环境学院教授刘建国教授在第五届城市垃圾热点论坛上表示,中国生活垃圾最主要的构成部分是餐厨垃圾,一般超过60%,有的地区甚至达到70%-80%。有机垃圾收集后则可利用微生物进行堆肥、厌氧消化处理或制备生物燃料。

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Anaergia是固废资源回收的全球技术领导者,覆盖市政、工业及农业等多个领域。通过其经过验证的多种专利技术组合,Anaergia的集成解决方案以可再生能源和优质肥料的形式为客户创造价值,同时降低固废管理成本。Anaergia的总部位于加拿大安大略省的伯灵顿,全球有14个地区办事处和3个制造厂。Anaergia的技术在全球近两千个资源回收设施中应用,减少温室气体排放,同时为客户创造新的收入来源。

Omnivore™高浓度废物厌氧消化技术有效提高效率,减小占地和使用周期成本,回收高达90%的有机物,用于厌氧消化罐,起到协同消化作用,大幅提高沼气产量和能源产率,最后产生的生物固体达到A类标准,可用于农业施肥。

技术优势:

最高的餐余垃圾转化率

高品质有机物回收

其解决方案可以整合到现有工艺中

有机废物减量90%

餐余垃圾回用率达95%

生产高品质农用肥料

提高沼气热值

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废塑料回收技术

全世界每年生产塑料4亿吨,但只有10%得到了回收利用。塑料每年对世界海洋生态系统造成的经济损失至少达130亿美元(890亿元人民币)。有关塑料环境影响的数据正在以惊人的速度增加,丝毫不逊于塑料垃圾增加的速度。而在我国,回收塑料难也是行业共识,难在1)缺乏专业、规范化的回收网络体系,无组织、无管理、不环保的小回收主体在整个回收行业中占较大比重。2)行业产品繁杂标准欠缺,部分品种甚至无标可依,给分类回收利用增加难度。3)行业技术水平较低,缺乏规模优势,再生资源利用能力受限。

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GreenMantra Technologies将废塑料(包括难以回收的材料,如食品袋和薄膜)转化为高价值的蜡和其他特种化学品。采用消费后或工业使用后的废塑料作为原料,透过热催化脱聚工艺将回收塑料制成 Ceranovus™ A系列的聚乙烯、聚丙烯蜡和聚合物添加剂。Ceranovus™ A系列专为需要特定技术性能但不具有颜色敏感性的应用而设计,包括黑色母料和塑料加工、再生塑料加工、工业粘合剂、沥青屋顶和铺路。

技术优势:

Ceranovus™ A系列聚合物添加剂可为木塑复合材料(Wood Plastic Composite, WPC)制造商提供配方和运营成本节约。由于是由100%再生塑料制成,因此Ceranovus添加剂可提高成品的再生成分,提高其可持续性。

增加强度(断裂模量)和刚度(弹性模量)

使配方灵活性和更广泛的原料选择抵消原始塑料

提高成品的再生含量和可持续性

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APK AG公司以特殊溶剂为基础的Newcycling®技术可以选择性地分离混合废塑料中的聚合物,能够生产纯净的塑料颗粒,其性能与原始塑料类似,其产品Mersalen®LDPENCY和Mersa®PA 可用于高性能应用的原始塑料的替代品,如软包装、注塑成型技术应用、标签/贴纸、层板等,实现废塑料的高价值回用。

技术优势:

与化学回收工艺相比,Newcycling®溶剂回收无需高能耗高成本工艺过程,可直接将废塑料溶解成聚合物并再造成产品。

与机械回收工艺相比,Newcycling®工艺再生塑料产品品质及性能高,与原材料等价,而机械回收仅能生产低价值或原料分解物产品。

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危废、医疗废物等处置技术

据E20环境研究院等机构预测,到2020年,我国危废产量或达1亿吨,按照2500元/吨的处置价格计算,市场规模将超2000亿元。政策刺激了危废处理市场空间的释放。公开信息显示,目前危废处理资质有近3000万吨的缺口,供需不平衡导致危废处理价格一路走高,某些地区可达7000元/吨,相较于环保行业平均10%的盈利率,危废行业盈利率高达40%-50%。危废处理行业进入门槛高,涉及众多专业领域,对收运、储存及运营管理、尤其是无害化处理技术水平要求极高。在此背景下,市场“洗牌”正在加速,加之监管力度不断强化,对危废处理企业来说,如何抓住机遇、迎接挑战已成为重要课题。目前,危废的常见处置方式有焚烧、填埋、热解技术等。危废焚烧会产生大量有毒有害烟气,容易造成二次污染;危废填埋则会占用大量土地资源,污染土壤;相较之下,热裂解技术不失为安全处理危废的有效手段之一。

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Waterleau是一家全领域服务的环保公司,公司尤其擅长一站式环境治理服务。目前有超过1000个不同工业领域的应用案例,全球范围内合作客户有超过50个国家的蓝筹股公司。公司总部位于比利时,在美国,德国,摩洛哥以及法国设有四个技术中心,同时在包括厄瓜多尔基多、南非约翰尼斯堡、香港等10个城市设立了办事处,覆盖亚非拉欧四大洲。有超过45年的专业知识积累、丰富国际合作以及项目管理经验。

Waterleau的危废处理设备在控制氧化进气的条件下将固体废弃物气化为可燃气体和固体灰渣。可燃气体将在二燃室内充分燃烧,充分分解二噁英及其他有害成分。灰渣由底部含隔气水层的灰渣收集器收集。回转窑内的气化过程不仅可提高处理效率,还将降低回转窑内部温度要求。该设备还可处理液体、浆状废物。进料系统也充分考虑了危废处理的安全性,其将完全免除人工操作、运送废料的过程。进料采用完全密闭的双层门设计,保证进料过程不直接暴露于环境,通过重力作用直接进入焚烧装置。燃烧气体通过二燃室处理后,尾气将直接进入蒸汽机降温至200°C,同时用转化后的蒸汽驱动蒸汽发动机,得到的能量一方面可以用于供应焚烧装置自用,剩余部分也可以进行发电。

技术优势:

有安全性高、能耗低。在全过程链充分考虑了危废尤其是医疗废物特点,采用全封闭操作大大提高处理的安全性。其次,其自主回转窑设备在窑内的气化过程,将降低传统回转窑对氧化的温度要求的同时提高处理效率。

焚烧尾气的处理以及过程中的能源转化也有配套设备,可以实现一站式危废处理解决方案的采购。

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SPLAINEX公司成立于1994年,核心业务是基于热解技术的设备及工程服务,设计、制造和交钥匙方式供应高品质的热处理热解设备,进行资源和能源回收。公司旨在促进物质能源循环利用降低化石燃料消耗,协助工业再生有价值的材料、催化剂、活性炭、金属等,协助客户达到国家和地区废物管理标准。

热裂解技术是指在没有外部氧气(空气)供应的情况下,固体或液体物质热分解为气相和固相。热解过程发生在通常500-600摄氏度的温度下。裂解装置可以实现多种废物处理目标:

回收能源:将废弃物转化成能量(热、电、生物燃料);

回收材料:金属、活性炭、催化剂、土壤;

处置危险废物:医疗、工业和炼油厂废物。

主要的处理单元及设备:

第1单元 原料预处理:预分类/粉碎/干燥

第2单元 带辅助设备的热解:热解窑,带燃烧器管理系统的燃烧室,碳回收子单元

第3单元 能源回收与发电:热回收蒸汽发生器,涡轮/发电机组,蒸汽冷凝器

第4单元 烟气处理处置:气体净化子单元,ID风扇

技术优势:

与焚烧技术相比,

热解能够创造附加价值(重新分类材料和新材料生产)。

热解在控制二恶英等有害气体排放方面有比较高的性能,其有害气体含量明显低于规定值。

仅在启动操作时需要燃料,能量可循环利用。

大多数情况下,气体净化系统无废水产生。

  • 热解的剩余灰烬是无毒的。

  • 所回收的金属没有被氧化,可以进一步利用。

  • 既能处理低热值废物,又能处理高热值废物。

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Plasco是加拿大专业的废物处理技术开发商和供应商,核心为气化和等离子精炼系统,为客户提供世界级的废物转化解决方案,将城市废物或危险废物转化为有价值的合成气。

Plasco GPRS第一阶段是综合转化和精炼系统(ICAR);第二阶段是气体质量控制套件(GQCS);第三阶段是固体残渣熔化器(SRM)。ICARS将粉碎后的废物送入进料系统,利用回收的热量将废物转移入转炉容器中干燥气化,挥发物被分离。去除挥发物后,残余物进入碳回收容器,固定碳氧化成一氧化碳,惰性固体熔化后流入固体残渣熔化器(SRM)。合成气通过旋风分离器除去颗粒物,添加空气或氧气,然后暴露于等离子体流,等离子体通过裂解长链分子来催化精炼合成气,生成低焦油合成气通过GQCS后作为发动机或涡轮燃料。在GPRS工艺中等离子体被用作催化剂,而不是主要的热源。

技术优势:

  • GPRS是30多年等离子技术经验的结晶,由Plasco获得专利的综合转化和精炼系统(ICARS)设备和气体质量控制套件(GQCS)的设计和规范包组成。

  • 可处理各种废物原料,包括城市废物、工业废物和危险废物,将固体废物转化为清洁的燃料气和不可浸出的玻璃化固体处理后,能量净回收率约为75%。

  • 集成转换和精炼系统(ICAR)的设计具有高度灵活的配置,以适应工厂占地面积。

  • GQCS生产一种清洁、干燥、冷却的合成气,适用于内燃机。

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