报告中国餐厨垃圾处理市场及技术调研报

一、餐厨垃圾

根据《餐厨垃圾处理技术规范》(CJJ-)中定义,餐厨垃圾是餐饮垃圾和厨余垃圾的总称。餐饮垃圾指餐馆、饭店、单位食堂等的饮食剩余物以及后厨的果蔬、肉食、油脂、面点等的加工过程废弃物,以油脂及固液混合物为主。厨余垃圾指家庭日常生活中丢弃的果蔬及食材的下脚料、剩菜剩饭、瓜果皮等易腐有机垃圾,以固体废弃物为主。

但是在我国餐厨垃圾处理工程中,餐厨垃圾主要代表上文定义中的餐饮垃圾,厨余垃圾代表上文定义中的厨余垃圾。两者的性质和处理工艺均有很大的不同。故餐厨垃圾处理工程中的餐厨垃圾一般是指居民日常生活以外的食品加工、饮食服务、单位供餐等活动中产生的剩菜剩饭、油脂等,主要来自饮食行业的饭店、餐厅、酒楼及内部运营的企事业单位食堂,物质成分中淀粉类、食物纤维素、蛋白质类、动植物脂肪类占干物质的95%以上。餐厨垃圾特点可归纳为:(1)含水率高、可达80%-95%。(2)盐分含量高、部分地区含辣椒、醋酸高。(3)有机物含量高、蛋白质、纤维素、淀粉、脂肪等。(4)富含氮、磷、钾、钙及各种微量元素。(5)存在有病原菌、病原微生物。(6)易腐烂、变质、发臭、滋生蚊。

餐厨垃圾主要包括米和面粉类食物残余、蔬菜、油脂、骨头等(见表1:餐厨垃圾组分),化学组成以淀粉、纤维素、蛋白质、脂类和无机盐等为主(见表2:餐厨垃圾成分)。

餐厨垃圾的对环境污染大,主要体现在以下几个方面:

(1)污染环境、影响市容。因餐厨垃圾含有较高的有机质和水分,容易受到微生物的作用而发生腐烂变质现象,且废弃放置时间越久、温度越高,腐败变质现象就越发严重,产生大量的渗滤水以及恶臭气体,滋生蚊虫,对环境卫生造成恶劣影响。(2)危害人体健康。餐厨垃圾中的肉类蛋白以及动物性的脂肪类物质,主要来自于提供肉类食品的那些牲畜家禽,牲畜在直接吃食未经有效处理的餐厨垃圾后,容易发生“同类相食”的同源性污染,并造成人畜之间疫病的交叉传染,危害人体健康,并可能促进某些致命疾病的传播。(3)传播疾病。餐厨垃圾的露天存放会招致蚊蝇鼠虫的大量繁殖,其是疾病流传的主要媒介。

(4)餐厨垃圾中堆放时产生的下渗液进入到污水处理系统,会造成有机物含量的增加,从而加重污水处理厂的负担,增加运行成本。

二、市场分析

2.1、市场规模

中国人重视饮食,是世界公认的烹饪大国。随着经济的增长,居民消费水平的提高,人们在餐饮方面的消费也与日俱增。据统计,年全国餐饮营业收入达到亿元,同比增长9.72%,年全国餐饮收入达到亿元,同比增长15.97%

备注:数据来源:中国烹饪协会

在餐饮业高速发展的同时,餐厨垃圾也迅速增长。统计显示,我国餐厨垃圾占城市生活垃圾比重大致范围为37%-62%,中国主要城市每年产生餐厨垃圾量不低于万吨。大中城市垃圾产生量惊人,以北京为例,年,北京餐厨垃圾产生量达到每日多吨,较年日产生量吨增长了1倍,7年复合增长率达到了14%。就餐厨垃圾成分来看,餐饮业和高校食堂以餐后垃圾为主(饭后的食物残余,俗称潲水),居民家庭餐厨垃圾以餐前垃圾为主(一般指在食品加工过程中产生的食物残余,主要成分为菜叶和果皮)。

中国餐厨垃圾处理设施建设起步较晚,十二五期间才开始大规模的试点建设工作,根据《“十二五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》要求,“十二五”期间建设餐厨垃圾处理设施座,力争达到3万吨/日的处理能力,专项工程投资亿元,最终实现50%的社区城市初步实现餐厨垃圾分类收运处理。但是,据不完全统计,截止到年底,全国已投运、在建、筹建(已立项)的餐厨垃圾处理项目(50t/d以上)有座,总计处理能力约2.15万吨/日:(1)投入运行的餐厨垃圾处理设施为43座,处理能力0.81万吨/日,其中年前投运的有24座,年至年新投运的有19座;(2)在建的餐厨垃圾处理设施为35座,处理能力0.68万吨/日;(3)筹建中(已完成立项批复)的处理设施40座,处理能力0.66万吨/日。从~年,国家发改委、住建部实施了多项行动计划,对于餐厨行业起到巨大的推进作用,我国大的餐厨垃圾发展氛围基本上已经形成。很多城市也出台了相关的政策,包括江苏、山东、河南等地的城市,把处理餐厨垃圾内容列入了年终考核。根据《“十三五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》初稿预测,“十三五”期间餐厨垃圾能达到12万吨,按60%左右处理量来计算,到年末要形成每天处理7.5万吨的能力。”按照规划的目标,未来5年时间内,我国餐厨垃圾日处理能力将要增长1.5~3倍。根据餐厨垃圾处理项目的投资运营成本预测,“十三五”期间,整个餐厨垃圾总体市场空间可达-亿元。其中餐厨垃圾收运体系建设约需亿(收运体系其中包括垃圾容器、车辆,包括车辆和垃圾容器之间的衔接)、处理处置工程市场约需-亿、日常运营市场大约是亿、监管体系建设大约能形成20亿左右的市场规模。总体而言,餐厨垃圾处理整体市场规模大,增长快,处于将要爆发式增长阶段。

2.2、市场现状

根据《“十二五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》要求,“十二五”期间,国家发改委、住建部推进了五批餐厨垃圾处理试点城市,其中第一批33个基本上覆盖了全国各个城市不同餐饮特色的地方、区域,第二批16个,第三、四、五批各17个,总共确定了个试点城市。全国一二线城市都覆盖了,总体布局基本上已经完成。但是截止到年底,全国已投运、在建、筹建(已立项)的餐厨垃圾处理项目(50t/d以上)约有座,总计处理能力约2.15万吨/日,与“十二五”规划中提出的“力争达到3万吨/日的处理能力”还有0.8万吨/日的差距,并且筹建中的40座处理设施(处理能力0.66万吨/日),大部分仅处于完成立项阶段。建设进度远远慢于“十二五”规划要求,但近两年餐厨垃圾处理设施建设进度明显加快。目前,我国餐厨垃圾处理行业还处于起步阶段。其主要体现在以下几个方面:1、餐厨垃圾处理率仍然较低。我国每年产量高达多万吨的餐厨垃圾,根据《“十二五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》要求,到“十二五”末要达到3万吨/日的处理能力。但目前投运的处理能力不到1万吨/日,处理率不到10%,即使按照“十二五”规划来计算,年末,我国餐厨垃圾的处理率也只有18%。2、相关政策不够完善。目前,虽然国家相关部门以及地方政府部门已经先后出台了一些针对餐厨垃圾处理领域的相关政策,但是总体来看,我国在餐厨垃圾处理方面的政策、法规、规范、标准,还比较欠缺,由哪个部门主管还有些混乱,还未能形成完整有效的系统管理,政府部门对于行业的引导作用还有待加强。3、处理技术工艺要求高。由于我国餐厨垃圾组分复杂,含水率高达80-90%,油脂含量也达到了1.5-3%,黏度大,干扰性固相杂质多,特性和数量难以预见,有机质分离困难,对规模化处理产生了一定的技术困难。预处理技术和工艺系统,在我国餐厨垃圾无害化处理过程中非常重要,也是项目成败的关键。现在厌氧技术一枝独秀,但厌氧技术对公司技术水平要求高,且处理成本较高。4、运营模式不成熟、有待探索。目前大部分城市还没有形成一个长久的运营机制,尤其是一些北方城市,过去财政没有这部分的预算,一年补贴一两千万,财政负担重。另外餐厨垃圾收不上来,正规处理企业无米下锅,这是我国许多地方在餐厨垃圾处理过程中所面对的难题。另外,由于餐厨垃圾处置多数是民生工程,处理企业的资金从哪里来,如何盈利,也是整个模式中比较关键的问题。如何能够在餐厨垃圾产生单位、政府部门、餐厨垃圾处理企业三者间打造一种有效的运营模式,让整个行业能够良好有序的运转起来,还需要我们继续探索。5、行业目前竞争格局较为分散,单个企业处置规模相对较小。根据最新的统计数据,排名前七的餐厨垃圾处理企业处理能力吨/日,共占据约47%的市场份额。排名第一的普拉克市场占比也仅为10%。餐厨垃圾处理市场处理量前7名企业中除嘉博文和山东十方外,其余均为上市企业或外企和国企,资金实力较雄厚,说明我国餐厨垃圾对资金实力要求较强。

6、项目建设进度逐步加快,最近几年部分公司完成技术积累,并且城市餐厨垃圾增长加快,政府环保压力大,大批餐厨垃圾项目上马建设。

2.3、各省餐厨垃圾处理项目建设情况

据统计,目前已建、在建和拟建项目总处理量为2t/d,各项目平均处理量t/d左右。由图5得知餐厨垃圾项目总处理量排名前六的省市分别为北京、江苏、浙江、广东、山东和湖北,其项目处理量占全部处理量的41.7%,说明对餐厨项目需求相对较强。除上述6省市外,项目处理量前8位的省市还包括福建和重庆。从区域分布来看,除湖北外,其它7省市均在沿海一带或为直辖市,说明经济发达城市对餐厨垃圾处理的重视程度较高。

在项目平均处理量方面,上述8省市平均处理量前4名的分别为北京、广东、福建和重庆,平均处理量在t/d以上。如表3所示,北京和重庆为直辖市,人口密度较大,项目平均处理量较大,如重庆江北区黑石子餐厨垃圾处理项目,分4期建设,总处理量为t/d。北京高安屯餐厨垃圾处理厂、北京南宫餐厨垃圾处理项目、北京董村餐厨垃圾处理厂等项目处理量均较大。广东目前已建和在建餐厨项目的城市主要有广州、惠州、佛山、增城等,其中李坑厨余垃圾处理量为t/d,对项目平均处理量影响较大。福建厦门和福州分别建了日处理t的餐厨垃圾处理项目,其他仅漳州、莆田等城市有拟建、在建或已建餐厨项目,因此项目平均处理量较高。三、政策趋势年12月,国家发改委、住建部在浙江宁波共同召开“全国城市餐厨垃圾资源化利用现场交流暨研讨会”,会议明确了我国餐厨垃圾处理行业面临的问题,为各部委下一步工作提供了思路。年5月,国家发改委等四中央部委共同发布《关于组织开展城市餐厨废弃物资源化利用和无害化处理试点工作通知》,遴选了包括北京、上海、哈尔滨、武汉等33个全国一线城市(区)作为第一批试点城市。并在、、、分别公示了4批试点城市,试点城市总量达到个,覆盖了32个省级行政区。年7月,国务院办公厅下发了《关于加强地沟油整治和餐厨废弃物管理的意见》,提出规范餐厨废弃物处理、加强餐厨废弃物收运管理、建立餐厨废弃物管理台账制度和严肃查处有关违法违规行为等措施来加强餐厨废弃物的管理。并且力图通过从源头出发,疏堵结合、标本兼治的综合治理措施斩断“地沟油”顽疾的利益链条,有效解决“地沟油”问题。年4月,建设部等十六中央部委下发了《关于进一步加强城市生活垃圾处理工作的意见》,提出到年,每个省(区)建成一个以上生活垃圾分类示范城市,50%的设区城市初步实现餐厨垃圾分类收运处理。年4月,国务院发布《“十二五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》,提出“十二五”期间计划在餐厨垃圾处理设施上投资亿元,力争年国内餐厨垃圾处理设施数量达到座,处理能力达到3万吨/日。年7月,财政部与发改委印发的《循环经济发展专项资金管理暂行办法》,方案提出试点城市建设餐厨垃圾处理设施由中央财政按补助资金的50%拨付启动资金,5年内城市新增餐厨废弃物处理总量超过设定目标90%以上的,对考核合格的将拨付剩余资金,不合格将收回已拨付资金的80%。年,发改委、财政部、住建部联合印发《餐厨废弃物资源化利用和无害化处理试点中期评估及终期验收管理办法》,加强餐厨废弃物资源化利用和无害化处理试点管理,发挥试点示范的探索和引领作用,提高中央财政资金使用效益。据不完全统计,截至目前,南宁、三亚、合肥、南昌、大连、唐山、宜昌、丽江、芜湖、广州、铜仁、徐州、烟台、南京、铜陵等多个城市陆续实施了餐厨垃圾管理办法,个试点城市中已有62个城市专门实施了餐厨垃圾管理办法或条例,10个城市出台了餐厨垃圾管理实施细则或实施方案,3个城市出台了管理意见,8个城市正在编制餐厨垃圾管理草案,已出台、计划出台餐厨垃圾管理相关规定的城市占比83%。另外,在在国家政策法规方面,《餐厨废弃物管理和资源化处理条例》目前已起草完成并由国家发展改革委提交国务院办公厅。预计“十三五”初期会正式出台,为餐厨垃圾处理奠定良好基调和坚实基础。《“十三五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》草稿已经完成,会对“十三五”期间餐厨垃圾的处理具有导向作用。截止目前,我国各地区已出台或正在征求意见的出台了不少的相关管理办法和管理条例,但是国家层面管理的法律法规还没有出台,在“十三五”期间,预计国家层面的相关规范、法律、法规会逐步完善。四、技术分析目前我国餐厨垃圾处理技术主要有厌氧消化、好氧处理和饲料化等。其中厌氧消化是主流技术,因技术成熟而推崇者众多,但其对预处理技术和调试要求较高。好氧发酵最大的劣势是存在投资成本过大和产品销售渠道不畅等问题。饲料化目前因同源性等安全问题而发展受阻。根据对座已知技术路线的餐厨垃圾处理设施(50t/d以上)的统计:采厌氧发酵技术的有80座,处理能力1.60万吨/日,能力占比76.1%;采用固体堆肥+液体发酵技术有4座,处理能力0.07万吨/日,能力占比3.3%;采用好氧堆肥的有7座,处理能力0.11吨/日,能力占比5.2%;采用快速好氧发酵技术的有9座,处理能力0.19万吨/日,能力占比8.9%;采用制饲料或其它技术有11座,处理能力0.14万吨/日,占比6.4%。

4.1、加工饲料

餐厨垃圾中含有大量的有机营养成分,其饲料化具有相当的优势。但由于餐厨垃圾中各类动物的肉、骨、内脏混合在一起无法准确分选开,存在食物链污染风险及“生物伦理”和“变异”问题。出于安全卫生考虑国家禁止将餐厨垃圾直接作为动物饲料,必须经过处理,消除病毒污染后制成饲料进行利用。

饲料化可分为生物法和物理法。生物法是利用微生物菌体处理餐厨垃圾,利用微生物的生长繁殖和新陈代谢,积累有用的菌体、酶和中间体,经烘干后制成蛋白饲料。通过对有机生活垃圾发酵底物提取蛋白质进行研究,可得到淡黄色氨基酸晶体,提取率达80%以上,产品可作为饲料添加剂使用。物理法是直接将餐厨垃圾脱水后进行干燥消毒,粉碎后制成饲料。脱水方法分为常规高温脱水、发酵脱水、油炸脱水。物理法相对生物法工艺简单,成本低,但存在较大的食物安全隐患。

4.2、好氧堆肥

好氧堆肥技术是指有机物在有氧条件下,在好氧微生物(主要是菌类)的作用下,将高分子有机物降解成为无机物的过程。好氧堆肥的技术比较成熟,在国外的应用比较广泛。该工艺的优点是技术比较简单,好氧处理后的产物可作为农产品使用,实现了垃圾的再利用。但是好氧堆肥技术主要应用于绿色植物垃圾及秸秆等富含组织结构的垃圾处理,对于餐厨垃圾这样不含有组织结构的垃圾处理没有技术上的优势。此外,好氧堆肥对进料纯度要求高,占地面积大;高温好氧堆肥需要大量热能,运行成本高。用餐厨垃圾堆肥,由于肥料的使用期带有季节性,容易因供需失衡造成积压,而且多数好氧堆肥工艺中以堆肥微生物的生命活动释放的能量自行调节堆料温度,一般堆制周期较长,堆肥效果不理想。

4.3、厌氧消化

厌氧工艺是指利用垃圾生产沼气并将其转化为电能与燃气,对厌氧消化罐中产出的残渣进行二次发酵堆肥处理。相对于直接好氧堆肥来说,可减小占地面积,且肥料的数量少,产品多元化。餐厨垃圾经厌氧发酵降解后产生的沼气可通过热电联产发电机组中转化为电能和热能,电能可接入电网供生产生活实用,热能在供应垃圾处理设备自身使用后可补充市政供热设施部份热能需求,实现经济利益与社会效益共赢的局面。发酵后产生的沼液经过脱氮、脱盐处理后可作为液态有机肥料在农业灌溉园林种植等领域广泛使用。沼渣经过好氧堆肥后也可作为肥料使用,从而实现垃圾的减量化,资源化处理。

厌氧发酵技术的优点是垃圾的减量化,资源化处理效果好,产生的沼气发电可作为新能源补充现有常规能源。厌氧发酵过程中无臭气逸出,发酵后不会产生二次污染,社会大众的接受程度较高。由于餐厨垃圾的厌氧降解过程主要是在密闭的反应器(发酵罐)中进行的,因此反应器的运行参数会直接影响到厌氧发酵的过程。按照反应器运行的技术参数,厌氧工艺可分为:中温工艺与高温工艺(按照反应器内温度划分);单相工艺与两相工艺(按照厌氧降解阶段划分);序批次工艺与连续式工艺(按照进料方式划分)。

厌氧消化技术原理:

厌氧消化是无氧环境下有机质的自然降解过程。在此过程中微生物分解有机物,最后产生甲烷和二氧化碳。影响反应的环境因素主要有温度、pH值、厌氧条件、C/N、微量元素(如Ni、Co、Mo等)以及有毒物质的允许浓度等。餐饮垃圾厌氧消化主体工艺流程见下图。餐饮垃圾处理系统主要包括以下几个部分:?进料与预处理单元——固体分离及制浆;?厌氧消化单元——浆液发酵;?残渣脱水单元——固液分离;?废油处理利用单元——油脂提取、制油;?生物气利用单元——沼气利用;?废气处理单元——臭气处理;?渣液及废水处理单元——污水处理。

由于餐厨垃圾含水率高达80-90%,故餐厨垃圾的厌氧消化技术主要包括四部分:(1)预处理筛选;(2)厌氧消化;(3)废油处理;(4)废水处理。其中预处理筛选主要以固废筛选技术为主,但厌氧消化、废油处理及废水处理在整个工程处于核心,利用的是水处理技术,投资比例最大,也是技术最难的部分。

4.4、生物柴油

在目前已建及拟建的餐厨垃圾处理项目中,绝大部分项目均包含餐厨垃圾及餐饮废油两个部分,其中餐饮废油占建设规模的10-20%。目前,国内类似工程项目对餐饮废油的处置方式大致分为两种:

一是通过预处理制取毛油,最终交付下游有资质的企业进一步处置,其优势在于处理工艺简单,初期投资低,多用于中小城市小规模废弃油脂的处理,其缺点在于毛油仍存在流向餐桌的社会风险。

另一处置方式是餐饮废油通过预处理和各类化学处理制取生物柴油或其中间产品。由于餐饮废油经甲酯化反应后,无法再制取食用油,因此可有效的杜绝餐饮废油回流餐桌,但其缺点是毛油提炼装置需进行防爆管理,系统复杂。

五、投资

5.1、投资模式

餐厨垃圾处理属于市政民生工程,目前国内大部分项目采用PPP模式运作。根据已知承建模式的78个试点城市餐厨垃圾处理设施(50t/d以上)中:49座采用BOT模式,17座采用BOO模式,2座采用BT模式,10座为政府投资,BOT、BOO等模式在餐厨垃圾处理项目中被广泛采用。

5.2、单位投资

根据统计到的51座已知建设投资的餐厨垃圾处理设施(50t/d以上):

(1)按工艺技术计算吨投资,其中:厌氧发酵技术的平均投资为58.2万元/吨,固体堆肥+液体厌氧技术的平均吨投资为97.0万元/吨,好氧堆肥技术的平均投资为41.8万元/吨,快速好氧发酵技术的平均投资为29.7万元/吨,制饲料技术的平均投资为34.0万元/吨,其他技术的平均成本为55.7万元/吨。

(2)按设施规模计算吨投资(表5),发现吨/日以下规模的餐厨垃圾处理设施吨投资普遍偏高,有条件的地区宜考虑建设规模在吨/日左右的餐厨垃圾处理设施,必要时可考虑跨区域处理。(3)按投融资模式计算吨投资(表6),相对政府投资而言,BOT、BOO模式建设成本明显更低。且由于很多小规模的处理设施采用政府投资或BOT模式建设,导致这两种模式的平均吨投资大幅高于BOO模式。

5.3、成本及补贴

目前餐厨垃圾处理补贴价格平均约为元/t,收运补贴价格约为元/t,收运处理一体的补贴价格约为元/t。

针对餐厨垃圾BOT项目,我国补贴主要分为3个部分:收运补贴、处理补贴以及国家拨付的专项资金补贴。

其中收运补贴和处理补贴是当地政府为运营企业提供的经济性支持,其价格一般由企业和政府共同商定,考虑因素包括地区、工艺等。专项资金补贴是指国家为促进餐厨垃圾处理行业发展所提供的鼓励性补贴。例如,循环经济发展专项资金需要政府申请并上级审批后才可拨付到账。若经营不善,存在被收回的风险。

餐厨垃圾补贴价格制定主要影响因素主要有以下几个方面:

(1)补贴范围。餐厨垃圾补贴主要分为收运补贴和处理补贴,政府仅支付企业承担部分的资金补贴。例如,年北京石景山餐厨垃圾资源化处理项目中,企业只负责处理,处理补贴为元/t。湖南长沙餐厨垃圾资源化处理项目中,企业只负责收运,相应收运补贴为元/t。

(2)发展过程。我国早期对餐厨垃圾处理市场认识不足,补贴费用大多偏低。随着近些年餐厨垃圾项目越来越多,补贴价格的制定也日趋合理。如重庆餐厨垃圾处理项目一期处理补贴仅为元/t,后启动的二、三期处理补贴提高到约元/t。

(3)地域差异。由于不同地区经济发达程度和餐厨垃圾成分不同,政府对项目给予的补贴价格也会存在一定差异。例如,年山东省启动的餐厨垃圾处理项目的处理补贴平均价格约元/t。按照业内收运补贴费元/t计,相当于收运处理补贴总价格为元/t。江苏省近年来对餐厨垃圾项目非常支持,补贴价格位于国内中上水平,如年签订的常州餐厨垃圾项目,其收运和处理补贴价格为.5元/t。

(4)处理量。同一条生产线处理t和处理20t餐厨垃圾所需开机时间和运行成本相差无几,但产出量悬殊较大。开机次数越多,亏损越多。因此,项目处理量越大其单位补贴成本越低。根据统计分析,目前餐厨垃圾项目处理量平均约t/d。因此,可以考虑增加低于平均处理量项目的补贴价格。

(5)地沟油产量。地沟油处理是餐厨垃圾项目中的重要赢利点,企业收运地沟油后进行正规处理可加工成生物柴油或更高级的产品,如环氧甲酯等。生物柴油售价约0元/t,而处理成本不足元/t。因此,政府若能保证企业收运更多的地沟油,将对企业运营具有积极意义,相应补贴价格也可以适当降低。表7为目前我国具有代表性餐厨垃圾项目运营补贴价格统计情况。







































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