随着经济的发展，我国居民消费水平不断提高，餐厨废弃物剧增，而当前不当的处理既浪费了大量的资源又给城市环境和人体健康带来极大的危害。本文通过对美国、日本等国餐厨废弃物资源化处理先进经验的研究，以及对国内先进技术的对比分析。选择以餐饮业大市武汉市为例，通过对武汉市餐厨废弃物资源数量，处理情况的调研，找出一条实现餐厨废弃物资源化利用的有效途径——生物气发电。通过对相关数据的调研，对武汉市餐厨废弃物生物气发电工程进行经济分析，并通过找出阻碍生物气发电普遍推广的因素，有针对性的向政府及相关部门提出解决问题的有效策略。
 
关键词：餐厨废弃物  资源化 生物气发电  经济效益
 
正文
1餐厨废弃物研究背景
2012年8月，国务院关于印发节能减排“十二五”规划的通知中指出要充分认识节能减排的极端重要性和紧迫性，增强忧患意识和危机意识，抓住机遇，大力推进节能减排，促进经济社会发展与资源环境相协调，切实增强可持续发展能力。。餐厨废弃物资源化处理由于其经济性和公益性双重属性，受到了国家和地方政府的重视。
目前，我国有660个城市，各类餐馆350多万家，餐厨废弃物日均产量超过50吨的有500余个，据保守估计，我国城市餐厨废弃物的年产量不低于6000万吨，数量极大。餐厨废弃物中含有大量的易腐有机物，高含量的水分和高含量的油脂，其中掺杂着很多病菌，目前我国的餐厨废弃物主要被一些养殖户收去作饲料用于喂猪或者提炼潲水油、地沟油，或者被混入生活垃圾焚烧掩埋。如果用来喂猪，由于餐厨废弃物中含有大量的肉类、易腐有机物极易引发同源疾病的传播。如果用于焚烧，其中的脂类物质在重金属的催化条件下成为产生二噁英的重要因子，如果直接掩埋，填埋处理则会产生大量沼气及渗滤液，对环境造成二次污染……比如近年来的禽流感的爆发及欧洲国家爆发的二噁英和日蹄疫事件似乎都和生餐厨废弃物有着千丝万缕的联系，餐厨废弃物已经成为一大环境污染源。为此，发达国家已纷纷立法，严禁用餐厨废弃物作饲料来喂猪，也严禁将餐厨废弃物焚烧(易产生二噁英)。我国近年也开始重视此问题，自2010年起，我国频繁出台餐厨废弃物处理的相关政策，各大城市纷纷制定《餐厨废弃物管理办法》，如:北京、上海、广州、深圳、杭州等城市己率先立法法。并建立相关处理设施。但我国餐厨废弃物资源化处理却由于技术，体系及市场等方面的原因，严重落后于城市需求，我国餐厨废弃物处理问题亟待解决。
2现阶段对餐厨废弃物的研究
2.1国外餐厨废弃物的处理情况
美国的餐厨废弃物处理主要采用两种方式：物理、化学处理相结合和生物处理。前者在利用切割机将餐厨废弃物粉碎的同时进行油脂的分离工作，碎料流入下水道，油脂则重新进入生产环节利用。生物处理主要是采用堆肥技术，将餐厨废弃物集中堆放，利用微生物分解出其中的有机物生产有机肥，并借高温环境杀死病菌，考虑到餐厨废弃物露天堆放对环境的影响，美国主要采取密封式容器堆肥。
日本的餐厨废弃物处理可概括为家庭处理、转化为饲料、沼气发电三种。家庭处理是指居民自行购买厨房垃圾处理机处理日常生活中的食物垃圾。转化为饲料是指利用高温脱水、发酵脱水和油炸脱水技术除去餐厨废弃物中的水分后，直接喂养家禽。沼气发电则是将餐厨废弃物集中投入沼气池，在厌氧条件下，经微生物的分解转化而成的沼气用于发电。
2.2国内餐厨废弃物的处理现状
随着我国经济的发展和人民生活水平的改善，餐厨废弃物数量剧增，适当、有效处理餐厨废弃物成为我国各地政府亟需解决的问题。 目前我国大多数城市的餐厨垃圾被近郊的一些养殖户收去作饲料用于喂猪及提炼潲水油。少数通过发酵作为饲料·极少数通过厌氧发酵制沼气.还有部分进人生活垃圾被填埋。
2.3国内外餐厨垃圾处理述评
综上所述目前国内外餐厨垃圾处理方法主要有直接填埋法、直接焚烧法、堆肥法、饲料化处理法、厌氧发酵法、生物气发电技术几种：
直接填埋法是将餐厨废弃物直接埋置地下，但是餐厨废弃物中含有大量有机物，直接填埋浪费了这些有机物，没有充分利用资源。同时，餐厨废弃物易滋生病菌、易腐蚀，将其埋置地下会污染地表水、地下水、土壤，既破坏环境，又危害人体健康。
直接焚烧是把餐厨废弃物收集到垃圾处理场，和其他生活垃圾混合燃烧，有的垃圾处理场还会利用垃圾燃烧产生的热量推动发电机发电。该方式将餐厨废弃物转化为新的资源，具有一定的经济价值，但焚烧过程中产生的二氧化碳、二噁英污染大气环境、加剧温室效应、危害人体健康，产生的负面社会效应使这种处理方式受到社会各界的质疑。
堆肥法则是将餐厨废弃物集中堆放，利用微生物分解出其中的有机物作为有机肥的原料，并借助高温环境杀死病菌。而我国的餐厨废弃物在回收环节中和其他生活垃圾相混杂，给堆肥带来了难度，并且露天堆肥散发的臭味影响附近居民的正常生活，滋生的细菌也带来疾病的威胁。国内堆肥法主要采用好氧堆肥技术和蚯蚓堆肥技术。
饲料化处理法是利用餐厨废弃物作为原料进行酵母固态发酵，可以提高其蛋白质、氨基酸和维生素的含量，从而代替大豆、鱼粉蛋白饲料。[3]但是餐厨废弃物中的有害物质被动物食用后，最终积累、转移到食物链的终端——人体内，产生致病的危险。
厌氧发酵法是将餐厨废弃物集中投入沼气池，在厌氧环境下经微生物的分解作用转化为沼气。此方式充分利用了餐厨废弃物中的有机物质，实现了变废为宝。用沼气代替煤、石油作为燃烧原料，也缓解了能源紧张的问题，完善了能源结构，实现可持续发展。目前，国内有部分公司已经尝试使用该方法处理餐厨废弃物，并获得了一定的经济效益。
生物气发电技术是使用用厌氧发酵法处理餐厨废弃物的发展，经厌氧发酵处理产生的沼气经脱硫器由储气罐供给沼气发电机组，从而驱动与沼气燃机相连接的发电机而产生电力，沼气发电机组排出的冷却水和废气中的热量通过热回收装置进行回收后，作为沼气发生器的加温热源。国内已有部分地区利用生化气电技术实现餐厨废弃物的资源化利用和无害化处理。
在以上几种餐厨废弃物的处理方式中，直接填埋法和直接焚烧法将餐厨废弃没有充分利用餐厨废弃物中蕴含的有机物，既浪费了资源又污染了环境。堆肥法和饲料化处理法虽然将餐厨废弃物转化为有机肥和牲畜饲料，但其对环境卫生和人体健康的危害不容忽视。餐厨废弃物经厌氧发酵法产生的沼气 可作为燃料直接供居民燃烧，但我国城市居民能源消费结构中电能所占的比例最大，沼气燃料则会产生大量的新设备费用，生物气发电技术有效利用了餐厨废弃物中的有机物质，并进一步发展了厌氧发酵处理法，完善餐厨废弃物资源化利用的环节，使餐厨废弃物转化为电能供居民使用，缓解城市用电紧张问题。
我国目前餐厨废弃物资源化和无害化处理的技术路线总体分为饲料化，肥料化，能源化三种，随着各地对技术路线的不断探索，综合个路线的特点以及我国餐厨废弃物处理现状等因素，我国餐厨废弃物处理路线日渐清晰，2012年7月发布的《“十二五”节能环保产业发展规划》中提出“鼓励餐厨废弃物生产生物柴油，化工制品，餐厨废弃物厌氧发酵生产沼气及高效有机肥”为我国餐厨废弃物资源化和无害化利用提供了技术路线的发展依据。
3以武汉市为例拟建生物气发电工程的经济效益分析
在获得餐厨废弃物产生量的相关数据和转换公式后，课题组对餐厨废弃物资源化利用的模型进行经济分析，测算其经济收入和经济成本，量化餐厨废弃物资源化利用的假设。
3.1生物气发电的经济效益
据统计，武汉市每天约产生1165吨餐厨废弃物，1吨餐厨废弃物经厌氧发酵可以产生70m³的沼气，故武汉市一年的餐厨废弃物可以产生的沼气量为：
1165t/天*365天*70m³/t=2976.575万m³
一台600KW的沼气发电机利用1 m³的沼气约可发电1.6kw.h，故武汉市一年产生的餐厨废弃物的发电量为：
2976.575万m³*1.6kw.h/ m³=4762.52万kw.h
武汉市现实施的是阶梯电价制度，该制度下电费计算方式如下表：

阶梯电量 (千瓦时)	阶梯电量单价(元)	备 注
≤180	0.573	用电量不超过180度的价格为0.573元/度
180-400	0.623	用电量180-400度之间的价格为0.623元/度
≥400	0.873	用电量400度以上的价格为0.624元/度

 
取基础电价每千瓦时0.573元计算，武汉市一年的餐厨废弃物用于发电所产生的经济价值为：
0.573元/kw.h*4762.52万kw.h=2728.92366万元
根据上述计算，笔者得出的结论如下：若将武汉市的餐厨废弃物用于生物气发电，一年可发电4762.52千瓦时，供居民使用可创收2728.92366万元
根据武汉市每天餐厨废弃物的产生量，笔者拟修建一个占地1500平方米的沼气发电厂，其中修建6个500立方米的沼气池，配备6台600KW的沼气发电机和6个储气罐，沼气发电厂成本的计算过程如下所示：
据估算，一个钢筋混凝地下式沼气池的造价为每立方米800元，故该发电厂沼气池的成本为：
800元/m³*500m³*6=240万元
一台600KW的沼气发电机市场价约为100万，故购买6台沼气发电机需花费：
100万元/台*6台=600万元
一个400立方米的储气罐市场价约55万元，故购买6个储气罐需花费：
55万元/个*6个=330万元
另外，笔者估计购买1500平方米的建筑用地需150万元，修建厂房与50万元，铺设管道需30万元，综上，一个沼气发电厂的修建成本为：
240万元+600万元+330万元+150万元+50万元+30万元=1400万元
关于餐厨废弃物的收集成本，笔者假设每天需220人收集武汉市餐厨废弃物，即每人每天收集5吨餐厨废弃物，每人一个月收集餐厨废弃物的成本（运输成本和人力成本）为8000元，故武汉市餐厨废弃物一年的收集成本为：
8000元/人/月*220人*12月=2112万元
而武汉现阶段对餐厨废弃物的处理每年大约花费300万元（包括人工，运输，以及污染治理），这为项目节省的成本，应计入项目创造的价值中。
3.2拟建生物气发电工程项目可行性分析：
由以上测算可知：生物气发电厂修建总成本1400万元，年收集原料（餐厨废弃物）所需人力、物力成本约1584万元，生物气发电每年创造的收入大约每年2728万元，假设生物气发电厂每年所需要的维护费管理费用为500万元，武汉现阶段对餐厨废弃物的处理每年大约花费300万元（包括人工，运输，以及污染治理）应计入生物气发电项目收益，沼气池按照直线法折旧每年折旧60万元，20年后残值200万元，由以上分析根据技术经济学原理，对该沼气系统工程的经济效益进行财务评价，其使用寿命按20年计算，贴现率为10％，其财务评价现金流见下表
            武汉生物气发电工程财务现金流报表

年限	建池总 成本	运行 成本	总成本 现值	收益	收益现值	折旧 现值	净收益 现值
0	1400	-	1400	-	-	-	-1400
1	-	2612	2374.55	3028	2752.73	54.55	432.73
2	-	2612	2158.68	3028	2502.48	49.59	393.39
3	-	2612	1962.43	3028	2274.98	45.08	357.63
4	-	2612	1784.03	3028	2068.16	40.98	325.11
5	-	2612	1621.85	3028	1880.15	37.26	295.56
6	-	2612	1474.41	3028	1709.23	33.87	268.69
7	-	2612	1340.37	3028	1553.84	30.79	244.26
8	-	2612	1218.52	3028	1412.58	27.99	222.05
9	-	2612	1107.74	3028	1284.17	25.45	201.88
10	-	2612	1007.04	3028	1167.43	23.13	183.52
11	-	2612	915.49	3028	1061.3	21.03	166.84
12	-	2612	832.26	3028	964.81	19.12	151.67
13	-	2612	756.60	3028	877.1	17.38	137.88
14	-	2612	687.82	3028	797.37	15.8	125.35
15	-	2612	625.29	3028	724.88	14.36	113.95
16	-	2612	568.45	3028	658.98	13.06	103.59
17	-	2612	516.77	3028	599.07	11.87	94.17
18	-	2612	469.79	3028	544.61	10.79	85.61
19	-	2612	427.08	3028	495.1	9.81	77.83
20	-	2612	388.26	3028	450.09	8.92	70.75
合计						工程折旧残值200万元	工程净现值2652.46 万元

注：运行成本为收集原料所需人力、物力成本及机器厂房维护费用之和，总成本现值为运行成本按10%的贴现率的折现值（公式：总成本现值P=总成本*(P/F,10%,n))，收益为生物气发电工程每年发电的经济价值加上所节省现阶段武汉处理餐厨废弃物的费用，折旧现值为每年折旧额的贴现值（P=折旧额*（(P/F,10%,n)），净收益现值为收益现值减去成本现值加上折旧现值
项目评估：
由上表可以计算出武汉生物气发电工程的项目预估测算其净现值约为2451.92万元，投资回收期约为10年（项目回收期为收回初始投资所需要的时间），平均报酬率（年平均利润/原始投资额）约34%，内含报酬率约30%，可以看出项目NPV=5755.17>0,且值较大，项目可行，项目投资回收期为5年，且项目使用年限为二十年故需要长线资金投入，项目平均报酬率较高，说明项目年平均收益较好，项目的内含报酬率较高，有较好的经济收益。此外，其中也有一些因素未考虑进入，比如每年用于治理餐厨废弃物污染的费用，生物气发电工程前期可以从餐厨废弃物中提取有用物质，废料可用于制作固态化肥均可获得经济收益。此外结合地沟油，潲水油，潲水猪等给人们带来的经济损失，健康危害，再综合考虑生物气发电工程处理餐厨废弃物带来的社会效益和环境效益，因此可以看出生物气发电工程会是一项卓有前景的长线投资工程
当然，项目的投资需要巨额的资金做后盾，比如第一年，需要建设厂房，以及收集原料等巨额费用（1400+2612=4012万元），如此巨额的投资将很多投资者拦在了门槛之外。成本过高，阻碍了这种节能环保的餐厨废弃物资源化利用方式的推广。所以希望有关政府可以通过对餐厨废弃物生物气发电工程予以补贴或或扶持，以促进其推广应用
 
 
 
参考文献：
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[3] 林斌,余建华. 大型玻璃钢外壳沼气池系统工程经济分析一一以建瓯市健华猪业有限公司青州养殖场为例[J].中国沼气2008 26（9）
[4] 沈剑三,颜晓英，蒋宏华. 餐厨垃圾厌氧消化及综合利用技术[J]. 云南师范大学学报2005（9）
[5]谢炜平，张伟，梁彦杰，何德文.餐厨废弃物综合利用中有关问题探析[J]，环境保护，2008（2）：66-68
[6]任连海，聂永丰.餐厨废弃物管理的现状、问题和对策[J],中国环保产业，2010（12）:45-49
[7]王利乐.我国餐厨废弃物管理立法思考[D]湖南师范大学硕士学位论文，2011
[8]方明，邓明然.财务管理学[M]武汉理工大学出版社，2011年9月

更多机电类论文详细信息: 餐厨生物气发电工程
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