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垃圾分类之餐厨垃圾终端处理(二)

来源:本站      点击:63      时间:2021-11-05
三、餐厨垃圾处理投资或将新增3500亿市场空间
 
垃圾分类实施后,我国的干、湿垃圾(包括餐饮垃圾、厨余垃圾)将从源头到收运均分开。由于干、湿垃圾的成分差异较大,其处理路线也完全不同。我国过往的垃圾处理终端设施以焚烧、填埋为主,2011年开始我国开始推进餐厨垃圾处理,2011-2015年,国家发改委、财政部、住建部等先后公示了5批、累计100个餐厨垃圾处理试点城市(区),覆盖了32个省级行政区;在最新的《“十三五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》中指出,“到‘十三五’末,力争新增餐厨垃圾处理能力3.44万吨/日,但是,根据我国前瞻性产业研究院的整理,我国餐厨垃圾2017年产生量为9972万吨,相当于27.3万吨/日,可见我国餐厨垃圾处理率还极低。
 
1.处理设备市场空间
 
和餐厨垃圾相比,我国厨余垃圾的空间和处理需求更大。首先,我们对我国生活垃圾产生量进行估算,方法一:根据中国报告网发布的《2018年中国环卫服务行业展望》报告,我国城市人均垃圾日产生量约为1-1.2kg,考虑到县城及以下人均垃圾产生水平相对城市居民稍低,可假设全国人均垃圾产生量为1kg/d,并以13亿人口基数测算,则可估算我国年垃圾产生量为4.68亿吨。方法二:根据我国《“十三五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》,到2020年,我国城镇生活垃圾焚烧设施将达59.1万吨/天,占比为54%,可以估算我国城镇生活垃圾年产生量约4亿吨。
 
根据前瞻研究院发布的《中国生活垃圾处理行业发展前景与投资预测分析报告》,我国生活垃圾中厨余垃圾的占比为40-60%,若保守假设我国生活垃圾产生量为4亿吨/年,同时假设厨余垃圾占生活垃圾比重为50%,则我国厨余垃圾产生量为54.8万吨/天。根据前文分析可知,我国餐饮垃圾产生量约为27.3万吨/天,根据调研数据,厨余垃圾处理吨投资约为40万元,餐饮垃圾处理吨投资约为50万元,则我国餐厨垃圾处理的空间可达3557亿元。当然,也要意识到随着规模化程度的提升,单位投资成本会持续下降。
 
2.运营市场空间
 
此外,根据上文测算,我国厨余垃圾产生量为54.8万吨/天,餐饮垃圾产生量约为27.3万吨/天,根据上市公司调研数据,厨余垃圾处理费用约为170元/吨,餐饮垃圾处理费用约为250元/吨,则仅补贴费用计,餐厨垃圾运营市场的年运营市场空间约为589亿。(由于现阶段试点规模较小,沼气和发电、肥料等都没有形成规模经济,所以没有单独测算)。由于垃圾处置行业有较高的规模效益,我们预计未来运营收入和毛利率会有进一步提高。
 
附:餐饮垃圾和厨余垃圾处理是两个不同物料来源的市场,餐饮垃圾来自于饭店和酒店,处理过去几年已有初步开展,但前几年仍缓慢,厨余(湿)垃圾来自于居民,是目前新生力量。
 
四、餐厨垃圾处理技术对比
 
1、餐厨垃圾主要处理技术:厌氧消化为主,遵循减量化、无害化、资源化三原则
 
(1)技术应用现状——厌氧资源化为主
 
目前国内餐厨垃圾处理技术形成了以厌氧资源化为主,肥料化、昆虫生物转化、脱水焚烧、饲料化等为辅的格局。各种技术均有技术公司在不断完善,目前还不能完全否定或肯定某种技术。各种技术在实践中均已经暴露出一些问题,要解决这些问题,需采用生物、粮油、化工、机械、电气等专业技术手段突破。
 
(2)技术工艺分析——因地制宜,暂时不适合大规模用厨下搅拌机
 
国内外的餐厨垃圾处理技术很多,但工艺设计目的不外乎三原则:减量化、无害化、资源化。以下将以设计目的划分,以便于清晰了解。
 
减量化
 
一是在厨房安装餐厨垃圾破碎机,将各种餐厨垃圾破碎后排入下水道,这种减量方式其实是一种转移,将处理任务转移到污水厂。在美国应用较多,在国内一些城市小区有推广试用。但这种方式不适于餐饮饭馆。特别是国内排水管网设计缺陷,管网堵塞严重,这种方法不适于在国内大面积推广。
 
二是分布式餐厨垃圾就地消灭型处理机,适合于居住小区的有机垃圾就地消纳,消除臭味,避免蚊蝇的滋生,减少收集运输过程中环境污染问题;其原理是将催化剂掺进垃圾中,搅拌使分解的细菌活性化,垃圾被分解成水和二氧化碳。
 
三是集中处理方式(厌氧产沼气、肥料化等)在设计时需要按国家相应设计标准。减量均能达到80%以上。
 
无害化
 
餐厨垃圾主要的危害是对食品安全的威胁,集中收运后一般会有高温蒸煮提油工序,能起到很好的灭菌功能。目前有争议是餐厨垃圾直接做饲料喂食猪、牛等。欧美很多国家已经明确禁止餐厨垃圾喂养反刍动物(牛、羊等)。我国农业部门对此也持很保守的态度,不再发放任何餐厨垃圾饲料化产品合格证,但可以点对点实验。所以只要能采取正规渠道收集餐厨垃圾,均能完成收集餐厨垃圾无害化的任务。
 
资源化
 
餐厨垃圾是各种固废垃圾中资源化潜力最大的物料。所以行业内研究的最多的是如何对餐厨垃圾资源化。餐厨垃圾中含有的油脂经济价值很高,所以一般要将油脂提取出来,提取出来后物料利用有几种技术方向:能源化、肥料化、饲料化等。
 
综上,国内餐厨废弃物处理工艺主要有厌氧消化制沼气、高温消毒制饲料、复合微生物高温好氧堆肥等工艺方法,根据“无害化、减量化、资源化”原则,对以上几种工艺方法分析如表所示。与其他工艺相比,“预处理+厌氧消化”技术项目应用较多、可靠性较高;符合国家产业政策和发展方向,产品为沼气,可发电,也可制天然气外售;产品能平稳销售,可保证餐厨废弃物的长期持续性处理;国内外成功应用案例较多;适合规模化连续化生产;二次环境污染较小;易于控制;选址比较容易。而且“预处理+厌氧消化”技术体现了节能环保、循环经济等多种理念,能够实现环境、社会和经济效益的协调统一,对环境和经济的可持续发展都具有重要的意义。
 
2、“预处理+厌氧消化”工艺路线介绍
 
以最常用的“预处理+厌氧消化”技术为例,一般餐厨垃圾处理工艺主要包含以下几个系统:
 
(1)预处理系统
 
预处理系统主要功能是去除餐厨废弃物中的杂质(塑料袋、酒瓶等物质、金属和砂土)、保证后续设备的安全稳定运行;对餐厨废弃物进行破碎制浆,使餐厨废弃物达到一定的粒径范围,为后续提油和厌氧发酵创造条件。
 
日处理量50吨和100吨的小体量餐厨项目与垃圾焚烧发电厂协同处理时,可以采用“大物质分选+破碎制浆+除砂除杂”工艺路线。因为小体量餐厨项目固渣进入生活垃圾焚烧发电项目焚烧,仅污水进入厌氧系统,对预处理系统杂物分出率、浆料粒径要求较低。
 
日处理量200吨餐厨项目与垃圾焚烧发电厂协同处理时,可以采用“大物质分选+精分制浆+除砂除杂”工艺路线。该路线预处理系统杂物分出率、浆料粒径要求较高,提油后固相、液相共同进入厌氧系统,不会对厌氧系统造成危害。
 
(2)提油系统
 
本系统的主要功能是将浆液中的油脂、有机固渣以及有机液相分离,对粗油脂进行提纯,使毛油纯度达到97%以上。
 
(3)厌氧系统
 
厌氧消化系统的主要功能是为经预处理后的有机物料提供最佳的厌氧环境,对有机质进行充分分解,并产生沼气。
 
针对200吨/天及以上处理量的餐厨项目采用CSTR全混流厌氧,通过厌氧产生的沼气收集稳压后,输送至发电项目炉膛进行利用。
 
针对50吨/天和100吨/天的小体量餐厨项目,采用与垃圾焚烧发电厂协同处理时,餐厨垃圾经过预处理脱水、提油后滤渣直接外运进行焚烧处理,滤液处理由CSTR工艺调整为UASB厌氧工艺进行厌氧发酵处理。对比原有的工艺,由于餐厨成分复杂,CSTR厌氧处理对料液杂质含量及浆液粒度要求高,造成预处理投资成本及运行费用高。此外CSTR水力停留时间长,污泥流失率高适用于处理TS(6%~12%)浓度较高的物料。脱水后的滤液TS(2%~4%)含量低适合采用UASB处理。UASB处理水力停留时间短投资低、污泥流失率低运营抗冲击能力强,运营参数要求低控制简单。
 
(4)沼气储存净化系统
 
由于厌氧产生的沼气中含有大量硫化氢、水分及其余杂质,不能满足后续各用气单元的进气质量要求,因此需要在本系统对沼气进行脱硫、过滤、除湿及稳压处理。处理过后的沼气存储在气柜内,一旦超过存储压力,多余沼气需要通过沼气火炬燃烧处理。
 
(5)沼气资源化利用系统
 
本系统是全厂生物质能源的转化利用系统,负责将沼气转化为热量及电力,实现最终的能源回收利用。
 
(6)污水处理系统
 
餐厨废弃物处理项目污水处理系统所接受的污水包括厌氧消化系统排出的沼液,以及车辆、车间地面冲洗水,生活污水及其它污水。污水统一处理至污水综合排放标准(GB8978-1996)三级标准,排入市政污水管网;纳滤浓液需要外运处置。
 
(7)沼渣脱水系统
 
本次技术方案在综合考虑投资运行经济性、节能减排效果、餐厨废弃物处理减量化目标、运行能耗等多方面因素之后,推荐采用离心式脱水机将沼渣脱水至含水率80%左右后外运处置。
 
(8)臭气处理系统
 
厂区臭气通过风管进行收集处理,达标后排放,保证整个工厂良好的运行环境。臭气处理系统排放标准为《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)、《大气污染物综合排放标准》(GB16297-2017)。
 
五、典型项目案例:投资回收期8.5年,毛利率34%
 
我们以调研中了解到的餐厨废弃物资源化利用和无害化处理PPP项目为例,对典型餐厨垃圾处理项目进行案例分析和相关数据测算。根据测算,一个典型的二线城市200t/d的餐厨垃圾处理项目,项目投资回收期约为8.5年,而餐厨垃圾项目一般设备折旧年限在10年以上,项目收益可观。
 
项目投资收益分析:8.5年回收期,收益可观
 
(1)项目投资及规模情况
 
项目全称:餐厨废弃物无害化处理与资源化利用项目;
 
成立时间:2015年10月12日;
 
项目总投资:约2.6亿元(一期1.75亿元,二期0.85亿元)收运处一体化补贴费用:197.79元/吨,项目采用PPP模式,日处理餐厨废弃物366吨,废弃油脂30吨,一期工程规模为餐厨废弃物200t/d,废弃油脂30t/d,二期工程规模为餐厨废弃物166t/d。
 
(2)餐厨垃圾收运量测算及收运现状
 
XX市市区常住人口333万人,以汉族为主,饮食习惯以米食为主,按照每万人一天产生1吨餐厨垃圾测算,XX市每天产生的餐厨垃圾在333吨左右。目前每天实际的收运量在260吨之间,与测算数据还有一定差距,但其中含有部分生活垃圾(如饮料瓶、易拉罐、塑料袋、筷子、啤酒瓶等饭店产生的生活垃圾)。餐厨垃圾出油率约2.5%-3%,大饭店可达4%-5%。
 
(3)收运模式
 
目前,共与3200家餐饮单位签订餐厨废弃物收运协议,涵盖主城区范围,项目共有餐厨垃圾收运车30辆,废弃油脂收运车10辆,一辆车配备两个收运人员,共有收运人员80人,电子过磅,值班一天一个人(夜里无人值班),早上7点开始,晚上10点停止,收运按收运量结算工资,收运不倒班,有应急人员,车上有监控,控制餐厨垃圾收运的质量,其中,电动收运车10辆,负责收小巷内各餐馆,归置至收集点,布局10个收集点,收运路线划分6个区,根据餐饮统计数量,预估处理量,安排收运车辆,车辆载重分别是3t、5t、8t。
 
(4)处理工艺
 
一般而言,餐厨废弃物处理项目日处理量为50吨、100吨时,厌氧采用UASB方式,处理工艺路线为“预处理+提油+UASB厌氧+污水处理排放”。餐厨废弃物处理项目日处理量200吨时,厌氧采用CSTR方式,处理工艺路线为“预处理+提油+CSTR厌氧+污水处理排放”。
 
项目收益分析
 
该项目的主要成本为电费、水费、药剂、人工等费用,收益主要来源于粗油和沼气,其中沼气中约有一半用于锅炉产蒸汽,一半用于发电。
 
投资回收期:从运营成本和收益分析可见,200t/d的餐厨垃圾处理项目,吨投资约为71.04万元(总投资/总餐厨处理规模),收运处一体化补贴费用为:197.79元/吨,日运营成本为123.6元/吨,日附加产品收益约为155.1元/吨,运营期日均总收入约为352.89元/吨(197.79+155.1),则项目运营的日收益合计约为229.29元/吨(352.89-123.6,年运营收益8.37万元),假设项目满产,且没有产能爬坡期,项目的投资回收期约为8.49年(71.04/8.37)。而餐厨垃圾处理项目的平均折旧年限约为15年,该项目PPP合作周期为25年,投资收益可观。
 
项目毛利率:假设项目折旧期限为15年,则该项目日均折旧约为129.75元/吨(710400/200/365/15),则该项目满产情况下的运营毛利约为121.54元/吨(229.29+22-129.75,需扣除成本中的人工费用22元/吨),运营毛利率约为34.44%(121.54/352.89)。
 
六、投资策略
 
垃圾分类可以使得垃圾资源利用利益更大化,给产业和社会创造更多价值,具有大力推行的必要性,从垃圾分类产业链协同角度而言,前端的垃圾分类服务、中端的垃圾分类转运、终端的厨余垃圾处理、渗滤液处置、垃圾焚烧等相关企业均将从中受益。
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