基于情景分析的城市餐廚垃圾處理方案研究

李笑寒 陳子惟 劉詠妍 徐琳瑜

（北京師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院，北京 100875）

1．引言

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和城市化進程的加快，城市生活垃圾的排放量越來越大，其餐廚垃圾廢棄物所占比例日漸上升，占到城市生活垃圾的37%～62%。餐廚垃圾處理不當(dāng)極易引起變質(zhì)、腐敗滋生有害微生物及蚊蠅，產(chǎn)生大量毒素，并散發(fā)出惡臭氣味，污染水體和大氣環(huán)境。因此，對餐廚垃圾的處理和管理成為城市生活垃圾處理中的一大難題。目前世界各國對食品安全和環(huán)境保護均十分重視，加大力度打擊危害人們健康的不法行為，人們也越來越關(guān)注自身的身體健康與食品安全。餐廚垃圾的有效處理，不僅有利于保護人類健康，也能夠大大減少餐廚垃圾造成的環(huán)境污染，具有重要的社會和環(huán)境效益。

餐廚垃圾是指除居民日常生活以外的食品加工、飲食服務(wù)、單位供餐等活動中產(chǎn)生的廚余垃圾和廢棄食用油脂[1]。根據(jù)來源不同，餐廚垃圾主要分為餐飲垃圾和廚余垃圾。前者產(chǎn)生自飯店、食堂等餐飲業(yè)的殘羹剩飯，具有產(chǎn)量大、來源多、分布廣的特點；后者主要指居民日常烹調(diào)中廢棄的下腳料，數(shù)量不及餐飲垃圾龐大。餐廚垃圾處理不當(dāng)會造成環(huán)境污染，而如果用餐廚垃圾飼養(yǎng)豬等家畜，也會對人類健康造成嚴重威脅。基于餐廚垃圾的環(huán)境資源效益及其可能對環(huán)境造成的危害，目前國內(nèi)外對餐廚垃圾的管理及處理都十分重視，其中餐廚垃圾的處理場所是目前學(xué)者研究的一個方向。餐廚垃圾傳統(tǒng)上是作為生活垃圾的一種，與其他生活垃圾一同在垃圾處理場進行處理。后經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，餐廚垃圾由于其組成特殊，需要單獨進行處理才能減少對環(huán)境造成的污染，因此國內(nèi)相繼出現(xiàn)一些專門處理餐廚垃圾的垃圾處理場。但是隨著人口的增多，許多餐廚垃圾處理場并不能夠完全處理每天其所在范圍內(nèi)的所有餐廚垃圾，所以未能得到有效處理的餐廚垃圾對環(huán)境存在著潛在的威脅。歐美和日本等發(fā)達國家主要通過制定相關(guān)法律、法規(guī)對餐廚垃圾的產(chǎn)生和處理過程進行管理[2-3]。而在餐廚垃圾處理方法方面，我國使用較多的有蚯蚓堆肥[4]、容器式堆肥；日本則重點著手于非傳統(tǒng)方式的餐廚垃圾資源化技術(shù)研究[5-6]；美國餐廚垃圾的處理方式更多的是進行資源化利用[7-8]；韓國通常利用微生物菌種集中處理餐廚垃圾來制造飼料[9]。餐廚垃圾處理多樣化的同時也帶來了新的問題，就是如何根據(jù)不同地區(qū)的不同自然、社會、經(jīng)濟等發(fā)展?fàn)顩r與資源條件來進行處理方案的篩選。吳婧[10]等人根據(jù)層次分析法對陜西省淳化縣農(nóng)戶生活垃圾處理方案進行了比選，最終確定了最優(yōu)的處理方案。（可見，一些規(guī)劃中使用的決策方法應(yīng)用到垃圾處理方案選擇中，同樣是可行的。）

本文選擇重慶市為研究區(qū)，針對其特殊飲食習(xí)慣和餐廚垃圾組成，以未能被垃圾處理場有效處理的餐廚垃圾為對象，分別以制定法律、法規(guī)和設(shè)計餐廚處理場（2種不同處理場所）提出3種處理方案情景，并對優(yōu)選方案進行成本效益核算，以期能夠為重慶市餐廚垃圾的有效處理提供依據(jù)。

2．城市餐廚垃圾處理方案的情景分析

我國餐廚垃圾具有“四多一雜一難”的特點，即：量多、水多、油多、鹽多、組分復(fù)雜、分類困難，因此，對于國外的一些處理方法我們難以直接照搬，還需要結(jié)合國情進行創(chuàng)新，以求達到較好的處理效果。重慶是中國中西部內(nèi)陸地區(qū)唯一的直轄市，經(jīng)濟發(fā)達，餐飲業(yè)十分繁榮，造成重慶的餐廚垃圾數(shù)量龐大。其特殊的飲食文化及飲食習(xí)慣，使重慶市餐廚垃圾處理的結(jié)構(gòu)具有特殊性。餐廚垃圾中蛋白質(zhì)和鈉的含量較高，同時其餐廚垃圾油脂含量達90%以上，熱量偏高，在高溫條件下，很容易腐爛變質(zhì)，產(chǎn)生臭味。雖然現(xiàn)有餐廚垃圾處理場每天能處理餐廚垃圾900t，但主城區(qū)剩余700t需要由產(chǎn)生單位自行處理，因而存在隨意傾倒的現(xiàn)象。因此，完善餐廚垃圾的回收機制，將每天產(chǎn)生的餐廚垃圾全部進行無害化處理是重慶市餐廚垃圾當(dāng)前亟須解決的問題。針對這一問題，可通過減少餐廚垃圾產(chǎn)生來源以及提高餐廚垃圾處理能力兩個方面來尋找解決方案，并從環(huán)境效益、社會效益及經(jīng)濟效益的角度來設(shè)定解決方案。

2.1 情景方案1

從環(huán)境效益角度考慮，由于餐廚垃圾的不正確堆放、收集的時間不及時、運輸?shù)难b置密封性不夠等情況極容易造成污染和二次污染，并且處理餐廚垃圾產(chǎn)生的廢液、廢渣雖然可以通過填埋等方式處理，但也會對環(huán)境造成一定的污染?？梢哉J為，餐廚垃圾的產(chǎn)生、收集、運輸和處理都存在著環(huán)境隱患。因此，為了使環(huán)境效益最大化，筆者認為從源頭減少餐廚垃圾的產(chǎn)生是解決目前餐廚垃圾問題的方法之一，由于重慶市飲食文化的特殊性，小吃等行業(yè)產(chǎn)生的餐廚垃圾數(shù)量可觀，為餐廚垃圾的源頭減少提供了一定的空間?？紤]到政府的立法職能及監(jiān)管能力，可以將制定相關(guān)法規(guī)、加強監(jiān)管力度作為從源頭減少餐廚垃圾的備選方案。

2.2 情景方案2

從社會效益角度考慮，由于重慶人民喜食高油量、辛辣食物，重慶市餐廚垃圾油量、蛋白質(zhì)的含量高，有效處理之后會產(chǎn)生可利用的能源，并且餐廚垃圾處理機構(gòu)的設(shè)立也會帶動當(dāng)?shù)匕l(fā)展，擴大餐廚垃圾處理的服務(wù)半徑，具有明顯的社會效益。為使餐廚垃圾能夠得到最大程度的有效資源化的處理，需根據(jù)當(dāng)?shù)夭蛷N垃圾特點，對餐廚垃圾進行生物化學(xué)等方法的處理，這就要求有較為完備的處理設(shè)施。因此，筆者認為，另建一個餐廚垃圾處理廠是能夠滿足社會效益最大化的解決方案。

2.3 情景方案3

從經(jīng)濟效益角度考慮，由于重慶市特殊的飲食文化，重慶市餐廚垃圾具有產(chǎn)生量大、產(chǎn)生場所分散、夜間產(chǎn)生量可觀的特點，造成了餐廚垃圾的收集和運輸都存在著較大的困難，同時對環(huán)境也會造成一定的污染。餐廚垃圾的就地處理不僅能夠解決收集、運輸難的問題，提高餐廚垃圾的回收率，還能大大減少運輸與收集費用，因此餐廚垃圾就地處理具有最大的經(jīng)濟效益。在餐廚垃圾產(chǎn)生量大的小吃街等地，設(shè)置餐廚垃圾小型處理站，進行餐廚垃圾的無害化處理，是能夠滿足經(jīng)濟效益最大化的可選方案。

3．處理方案的綜合效益評價

利用層次分析法對上述三種情景方案進行分析篩選，選擇能夠解決重慶市剩余700t餐廚垃圾問題的綜合效益最優(yōu)的方案。

重慶市剩余700t餐廚垃圾最佳處理方案層次模型見圖1。

3.1 構(gòu)造判斷矩陣并進行一致性檢驗

選用1～9標(biāo)度法進行成對比較，同時參考相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜乙庖?，確定各因素之間的相對重要性，并賦予相應(yīng)分值，構(gòu)造出A-B、B1-Ci、B2-Ci、B3-Ci和B4-Ci 5個判斷矩陣（i = 1，2，3） 。利用MATLAB軟件求得各判斷矩陣特征值分別為（0.7123， 0.1574，0.2507，0.6354），（-0.2294，-0.6882，-0.6882），（0.8468，0.2565，0.4660） ， （0.8468，0.2565，0.4660）和（0.1760，0.5891，0.7887）；特征向量分別為4.0488，3.0000，3.0092，3.0092和3.1632。經(jīng)計算，各判斷矩陣均滿足判別式CR=CI/RI= 0 < 0.1，均通過一致性檢驗。

圖1 重慶市剩余700t餐廚垃圾最佳處理方案層次分析模型

3.2 計算結(jié)果及分析

將上述判斷矩陣結(jié)果進行總權(quán)重計算與排序，可獲得未有效處理餐廚垃圾處理方案比選結(jié)果（表1） 。由表可知，建設(shè)餐廚垃圾小型處理站總排序第一，是三種餐廚垃圾處理方案中最佳的方案。

表1 重慶市餐廚垃圾處理方式的價值指標(biāo)體系及權(quán)重

4．優(yōu)化方案成本效益分析

通過現(xiàn)場調(diào)查和查閱文獻，本文從節(jié)省成本和環(huán)境收益兩方面著手，對選擇的方案“建設(shè)餐廚垃圾小型處理站”進行經(jīng)濟核算。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查所獲得的重慶市小吃街及其周邊居民區(qū)餐廚垃圾日產(chǎn)量，建議在人流量較大、小吃街密布和居民集中的三個城區(qū)（渝中區(qū)、沙坪壩區(qū)、渝北區(qū)）分別設(shè)置包括粉碎機一臺、機械推壓式壓榨機一臺、生化處理機兩臺，餐廚垃圾日處理量約40噸的“餐廚垃圾小型處理站”，其成本和收益分析詳見表2。從表2中可以看出設(shè)備和處理成本過高是目前餐廚垃圾處理站的主要限制因子，可以通過設(shè)立相關(guān)政策協(xié)助處理站的建立。如果因為資金缺乏，也可以縮減處理站規(guī)模（日處理量20噸，見表2），或單獨購置生化處理機，雖然處理效率較低，但仍能極大程度地降低餐廚垃圾的環(huán)境危害。

表2 餐廚垃圾小型處理站成本效益表

根據(jù)上述分析可知，無論是從政府收益還是環(huán)境保護方面，設(shè)立餐廚垃圾小型處理站都有較高的綜合效益。餐廚垃圾小型處理站的設(shè)立，不僅可以優(yōu)化目前的垃圾處理機制，減少餐廚垃圾在堆積和運輸過程中所帶來的二次污染，還可以增加政府收益，提高公民意識。

5．結(jié)論

城市中餐廚垃圾處理是環(huán)境管理的重要內(nèi)容。而餐廚垃圾的組成成分及處理模式與地理位置及當(dāng)?shù)氐娘嬍澄幕嬖诿芮械南嚓P(guān)性。重慶市的餐廚垃圾排放時序長、空間分布散、垃圾成分中熱量高，適合就地處理模式。綜合考慮資源環(huán)境效益、經(jīng)濟成本和收益及方案實施難度4個指標(biāo)，建設(shè)餐廚垃圾小型處理站是綜合效益最優(yōu)的方案，有利于收集小吃街上難以收集并對環(huán)境造成較大污染的餐廚垃圾。且由于餐廚垃圾小型處理站中的粉碎機、機械推壓式壓榨機、生化處理機等設(shè)施規(guī)模小、運行靈活，更適合餐飲業(yè)夜生活豐富的重慶市，提高重慶市餐廚垃圾有效處理率。在資金充足的情況下，進一步系統(tǒng)地加強相關(guān)法規(guī)、加強監(jiān)管力度，并增建餐廚垃圾處理場，能夠更好地改善重慶市餐飲環(huán)境，完善其城市環(huán)境保護與管理。

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