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我國餐廚垃圾處理“智能化+”新模式

時間:2022-11-04 15:24

來源:Dr曹曼

作者:曹曼

從2012年,國家發改委出臺餐廚垃圾處理補資金政策以來,餐廚垃圾的處理經歷了十年的快速發展期,普及到了各個省市,個別地區還到了縣,成績斐然。

根據2012年4月,《“十二五”全國城鎮生活垃圾無害化處理設施建設規劃》提出,力爭2015年國內餐廚垃圾處理設施數量達到242座,處理能力達到3萬噸/日,餐廚垃圾處理率將達到36.5%。“十二五”期間實際已建和在建118座,至今仍未達到原計劃目標。其因是多方面的,有關專家做過詳細分析,包括技術不成熟,餐廚收集困難、雜質多,政府補貼低,市場惡性競爭等。近期有幸與業內多位專家領導溝通請教,一起分析探討我國餐廚垃圾處理的痛點和未來,得到很多來自一線的智慧和啟示。在過去的十年,傳統技術趨于同質化,市場競爭趨于理性,開始建的項目問題未徹底解決,餐廚垃圾處理擴容、廚余垃圾處理量激增和垃圾處理選址難等新問題出現,新老問題一并解決,需要我們系統思考規劃。尤其是工藝技術和發展模式,需要領導層決策,今拋出個靶子,大家來打打,相信會越打越明。

一、現狀痛點分析

就餐廚垃圾處理的現狀而言,可以說有喜有憂。喜的是油價的上漲,回收油的收益成了餐廚項目的一個主要利潤來源,餐廚項目的盈利性有所提升。憂的是油價受國際形勢影響較大,有不確定性,因技術不成熟和經驗的缺乏,初期建的項目暴露出的諸多問題亟待解決,如何讓餐廚項目有相對穩定的收益,仍然是需要我們持續努力攻克的問題。

工藝技術。厭氧是主流工藝技術,最初從歐洲引進,消化吸收需要一個過程,加之我國餐廚垃圾成分和回收方式與歐洲有很大差別,需要結合我國實際做二次開發試驗,存在這樣那樣的問題在所難免。同時,考慮經濟因素,設備的國產化不但需要時間,還受我國機械加工制造能力的影響,如預處理設備、攪拌機和傳輸泵等。

非主流工藝技術總占比不足20%,如好氧堆肥和做飼料蛋白,有因地制宜和互補的存在價值,也有對新工藝技術進行探討試驗的價值。當然,這同樣需要經歷從無到有的過程,滿足對新生事物的好奇心與美好期望,并承擔相應損失和風險,逐漸回歸到理性的主流軌道,進入改造升級和持續迭代的良性發展。

工藝技術的不成熟和經驗的欠缺,造成了不必要的投資和整改的浪費,尤其是運營過程的優化控制,最終都反映到經濟效益的實現上。如工藝和設備的整改,比較多的是預處理,突出的問題是先洗漿后破碎,還是先破碎后洗漿;其次,厭氧攪拌是立式還是側式,是高溫還是中溫;再者,脫硫是化學法,還是生物法,還是生物化學協同法,等等。

現在,這些問題已成共識,行業發展到了同質化階段,經驗積累和匠人精神成了競爭優勢,簡單的修修補補滿足不了需要,新的突破性技術開始孕育。從大的方面講有三個方案或途徑:原傳統工藝技術改造完善,利用時代技術紅利的加持賦能升級,顛覆式創新發明新工藝技術取而代之。

商業模式。商業模式的核心是資源的整合,政治體制和生活方式的不同,必然會反映到餐廚垃圾處理的商業模式上。如歐洲鼓勵有機垃圾的能源化和有機質的還田,補貼額與沼氣能源回收和有機質還田政策有關,我國缺少餐廚垃圾處理沼渣沼液還田的政策,即使作為廢水處理的話,能否協同進城市污水處理廠,減少餐廚廠高濃度廢水處理壓力的同時,為城市污水處理廠提供碳源,可以說一舉兩得。

有經驗的話,這些問題都會提前考慮做好規劃。否則,工程建設中或建成后突顯出來了,再去協商解決很難,對運營成本影響很大。如厭氧后高濃度廢水是否讓進污水處理廠,分出來的廢渣是否讓進填埋場;又如,除臭是一個重要的考核指標,影響很直接明顯,規劃設計不好的話,不但效果差,而且能耗大,對項目的質量、運營成本和企業形象影響很大。

還有一個更容易被忽視的問題,就是項目的前瞻性,技術發展速度日新月異,尤其是進入DT時代,智能化和工業互聯網技術的普及應用,已深入到各行各業,國家計劃智能化技術到2030年達到世界領先水平。今年住建部發了城市運行管理“一網統管”通知,要求三年內完成,餐廚垃圾處理廠和其它基礎設施將率先變成智能工廠,實現線上運維。

相對其它基礎設施而言,餐廚垃圾處理正處于從初期向中期發展的轉折點,并需要智能化的手段減負助力賦能,引領升級轉型。如涉及人的基礎設施投資可大大減少,可進行24小時不間斷運營,設施的日處理量增加(相對8、12和16小時工作制),不但減少了總投資,而且減少了對一線操作人員運營的依賴,同時緩解了一線操作人員招聘和管理難的問題。

二、解決方案探討

經過十年的努力探索,生產供應商和服務商的市場定位與品牌形象基本形成,對行業現狀和未來的認知也趨于客觀理性。關于已建項目,我有幸與餐廚市場占有率高的幾家大企業的專家領導進行了溝通探討,做智能化的升級改造已成行業共識。第一批項目實施運行一段時間后,這樣那樣的問題都暴露了出來,怎么解決?

經過深入的考察研討,也有了比較明確的意見——既需要對現有工藝技術和設施進行升級改造,也要考慮企業的發展擴容,并對現有操作管理人員進行提升優化,真正實現項目的統一運營管理,和生產過程的降本、提質、增效、綠色和安全。為此,有幸請教多位著名行業專家并進行了深入的探討,對未來發展大方向的認知是一致的:必須利用DT時代技術紅利,從模式創新入手,落實到具體工藝技術方案上。現就上述三種工藝技術方案分別探討如下:

對傳統工藝技術進行改造完善。分對工藝進行大改和對單元設備進行小改兩種情況,如好氧堆肥工藝改成厭氧制能和肥工藝是工藝大改,“粗分+破碎+洗漿+細分”預處理改成“分+洗+破”一體機,厭氧設備前增加個水解單元,把化學脫硫改成生物脫硫設備,把先擴散后集中除臭改成源頭除臭等,都是設備小改。

這類改造企業自身可以完成,但最好還是交給有多個成功經驗的專業化公司,畢竟專業化分工越來越細,技術發展越來越快,專業的事還是應該交給專業的人去做。改造與初建工程不同的是:之前沒有一手資料和經驗教訓,現在有了,要根據自己掌握的數據資料做好需求設計,或配合專業化公司一起完成,并做好過程中的迭代和監督,而不是交出去后等著交付。

利用時代紅利給傳統工藝技術升級。這里的升級指的是智能化改造,即把以往傳統的依賴現場操作人員為主線下運營,變成線上和線下互動網絡平臺化運營。主要做兩方面的工作,一是添加新的硬件,主要是獲取參數的傳感器、與PLC控制系統對接的邊緣服務器(如微平臺)和顯示屏,二是增加軟件,重新設計一個數字孿生工廠,主要是降本增效的數字模型,嵌入到邊緣服務器中或存儲到云端。

升級工作需要交給專業化的平臺公司完成(環境行業的平臺公司,而不是傳統的信息化和軟件服務商),特別要注意的是國家制定了“一網統管”計劃,在選擇平臺公司時,既不能選擇賣應用軟件的,建成信息孤島;也不能選擇非工信部認可的行業平臺,避免進入“一網統管”時重新更換平臺造成浪費;更不能選擇非標軟件產品(包括統一編程語言、行業數據標準和標識解析)。

顛覆式創新發明新工藝技術取代。即發明一種全新的工藝技術,來取代傳統的工藝技術。如之前用厭氧工藝技術取代堆肥工藝技術,又如用養殖制生物蛋白工藝技術取代厭氧和堆肥工藝技術。顛覆式創新工藝技術的發明創造,需要一定的時間周期,從出現到推廣應用一般需要幾年的時間,在這個工藝技術還沒有出現的情況下,不能用來解決當下的問題,但需要為未來做準備。

這方面的工作,主要是高校研究機構中理論研究人員的任務。對有前瞻性和在有機廢棄物綜合利用領域有長遠發展規劃的企業,可提前布局與高校和研究機構合作,開展研究工作的同時,整合行業資源,提升企業形象。

三、“智能化+”新模式為什么選擇智能化升級對傳統工藝技術進行改造?我們做了一個對比分析,將近30年在傳統工藝技術改造方面的成績做了一個粗略統計,有機廢棄物利用率提升了15%左右,這是30年努力的結果(平均10年增5%)。若繼續對傳統工藝技術的進行改造,可以預測未來10年有機廢棄物利用率的提升不可能超過5%,原因很簡單,越往后提升越難。而更換一個賽道,改成對傳統工藝技術進行智能化升級,未來10年可實現增效20%以上。顯然,對傳統工藝進行智能化升級是必要的,智能化技術的快速發展及在本行業和其它行業的成功實踐證明也是可行的。同時,各地還有新上餐廚垃圾處理項目的需求,老項目智能化升級與新項目建設(即“智能化+新項目”)統籌考慮,是我國餐廚垃圾市場面臨的新問題,對滿足該需求以智能化為重要手段(“智能化+”)的新模式探討如下:

“智能化+”新模式背景內涵。智能化升級是傳統工藝技術的一次飛躍,類似汽車升級成飛機,飛機在地上和空中都能運行,不能用地上運行的觀念來對待空中,如不能用人的視力來導航。這里羅列兩個需要顛覆的觀念:(一)軟件產品的開發應用是個持續交互迭代的過程,邊開發邊應用,產品功能越用越好,如數據積累越多增效越大;(二)智能化具有降本增效的效果,體現在建設和運維兩個階段,人們往往誤認為升級為智能化設施會導致投資增加,事實恰恰相反,智能化可以降低建設的一次性投資,如減少人用的辦公室等公共設施。

當然,要顛覆傳統思路,首先要認識到時代發展的潮流不以人的意志為轉移,現已進入第四次工業革命階段,各行各業都面臨數字化轉型和智能化升級,明智的做法是主動進行自我變革,與時俱進緊跟時代發展的步伐。否則,必然被淘汰,因一網統管促進優勝劣汰,各行各業能存活留下來的一定是引領變革者,我們要借鑒消費互聯網成功企業的經驗,將柯達和諾尼亞的失敗作為前車之鑒,引以為戒。

環保運營項目依賴政府補貼,收入比較穩定,缺少危機感,傳統領域的成功者會捍衛既得利益,不愿被變革,甚至抵觸變革。餐廚行業發展的十年,趕上我國環保產業的快速發展和國進民退,大量企業涌入環保市場,加之初期階段不成熟,競爭和收購的結果形成一批不良項目,需要結合市場拓展做智能化升級的大手術,而不是對傳統工藝技術的修修補補。

“智能化+”新模式實施要點。按照作業流程,包括可研立項、招投標、設計、施工建設、安裝調試和運維每個環節都涉及智能化的內容。問題是萬事開頭難,在沒有標準和產品供應不充分的情況下,有成功的樣板工程可借鑒,說明有可行性。仍然需要有一定的開創精神,必須打破按部就班和循規蹈矩的方式,至少可將第一個項目作為試點,定位為個案特殊對待,否則永遠邁不出第一步。下面選兩個重要環節進行說明:

嚴格按傳統工藝技術方案進行招投標,從標書制定就會遇到困難,傳統招標方式和中標規則都有障礙,甚至很難行得通。如投標單位數量可能不足三家,分包的話很難組合統一,對接效率低,責任難界定,尤其是一個非標和不熟悉的系統,特別是控制系統??刹扇∽h標的方式,通過調查研究,選擇最有優勢的供應商合作,并對智能化升級的結果負責,淡化甲乙方關系,對照樣板工程,增加過程互動,發揮決算作用。

設計一般交給大院來完成,餐廚項目對大院來說是個新興的小行業,缺少一線經驗豐富的設計人員,需要工藝技術設備供應商提資,提前介入一起完成設計,業主在設計過程中以結果為導向,多組織交流溝通,與非智能化對比分析,確保滿足需求不走偏。

施工管理以設備EPC的方式外包較好,不但可以統籌負責,提高效率保證結果,更重要的是可以進行系統優化,真正實現智能化和降本增效的持續優化。

我國餐廚垃圾處理市場的啟動分布在全國各地,開始上的項目規模一般為200噸每天,基本都是地級市的第一個餐廚項目,大城市開始啟動了第二、第三個等。是在第一個項目的基礎上擴建,還是另選新址建,需要統籌考慮決策。

若垃圾運輸距離在經濟允許范圍內的話,在第一個項目的基礎上擴建(作為二期),同時完成對第一個項目(一期)的升級改造,是一個很好的選擇。既可解決政府找地難與企業一期項目盈利差和資金緊的難題,還能提高土地和已有設施的利用率,若通過智能化升級實現24小時運行的話,可用少量投資實現擴容完成二期建設。

我國第一個“餐廚+廚余“垃圾處理智能工廠已成功落地杭州市富陽區,幾個智能化升級與擴建增容項目即將啟動,無論從運維管理技術成熟度,還是企業的發展戰略,以及政府的需求,都是可行的和必要的?!爸悄芑?規模擴容”是我國餐廚行業專家和企業人的智慧,相信該新模式的實施,必將推動我國餐廚和廚余垃圾處理進入一個新的發展階段。

編輯:趙凡

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