城市生活垃圾分類處理技術(shù)模式綜述*

梁衛(wèi)坤，祁光霞，高亞芹，李水坤，吳遠(yuǎn)明，鄧舟，荀銳，王偉

（1.深圳市生活垃圾分類管理事務(wù)中心，廣東深圳518000；2.北京工商大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系，北京100048；3.北京健坤偉華新能源科技有限公司，北京100085；4.清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院環(huán)境工程系，北京100084）

城市生活垃圾分類處理技術(shù)模式綜述*

梁衛(wèi)坤1，祁光霞2，高亞芹1，李水坤1，吳遠(yuǎn)明1，鄧舟3，荀銳3，王偉4

（1.深圳市生活垃圾分類管理事務(wù)中心，廣東深圳518000；2.北京工商大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系，北京100048；3.北京健坤偉華新能源科技有限公司，北京100085；4.清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院環(huán)境工程系，北京100084）

針對(duì)現(xiàn)今小區(qū)未能實(shí)現(xiàn)正確分類的廚余垃圾以及生活垃圾，目前的分類處理技術(shù)模式多為“中端干濕分類+末端綜合利用”，其中應(yīng)用較多的是“高壓壓榨+生物處理/熱處理”和“淋瀝壓榨+生物處理/熱處理”2種模式。國(guó)內(nèi)的工程化案例較少，對(duì)于其工藝穩(wěn)定性、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性仍有待進(jìn)一步考量。生活垃圾“源頭減量+末端綜合利用”技術(shù)模式可實(shí)現(xiàn)廚余垃圾的簡(jiǎn)單有效分離或減量，主要包括安裝廚余垃圾處理機(jī)將廚余垃圾粉碎后排入下水道（“美國(guó)模式”）和通過(guò)源頭瀝水降低生活垃圾含水率（“日本模式”）2種。前者可以作為城市固廢處理處置的方式之一，但將大量的廚余垃圾直排進(jìn)入污水處理系統(tǒng)對(duì)我國(guó)城市能源消耗、污水廠運(yùn)行以及經(jīng)濟(jì)性方面造成的系統(tǒng)影響有待進(jìn)一步考量；廚余垃圾源頭瀝水可一定程度實(shí)現(xiàn)生活垃圾減量，但不能徹底改觀我國(guó)現(xiàn)有的廚余垃圾正確分類收集問(wèn)題。

城市生活垃圾；源頭分類；廚余垃圾；廚余垃圾破碎機(jī)

我國(guó)城市生活垃圾具有含水率高、熱值低和易生物降解等典型特征，衛(wèi)生填埋將會(huì)出現(xiàn)滲瀝液產(chǎn)生量大、污染范圍寬、填埋氣收集效率低、邊坡穩(wěn)定性差等問(wèn)題［1］，而焚燒則會(huì)出現(xiàn)熱值低、焚燒爐運(yùn)行不穩(wěn)定、上網(wǎng)電力不穩(wěn)定等問(wèn)題，造成上述問(wèn)題的根源在于其中大量存在的廚余垃圾（最高可達(dá)60%）［2］，其比例遠(yuǎn)高于全球的廚余垃圾比例（29%～50%）［3］。

廚余垃圾主要產(chǎn)生于廚房，包括烹飪過(guò)程的廢棄部分、過(guò)期食品、烹飪或保存不當(dāng)產(chǎn)生的變質(zhì)食品、吃剩的外賣和熟食等半成品、成品，高度易腐敗，易孳生蚊蠅，帶來(lái)一定的環(huán)境衛(wèi)生安全隱患［4-5］。生活垃圾經(jīng)源頭分類除去廚余垃圾后，可極大改善其焚燒特性，大幅降低二惡英（PCDDs/Fs）的生成，煙氣中二惡英的生成量?jī)H9.28 ng I-TEQ/m3，為未經(jīng)分類垃圾的69.4%［6］，另外也可極大降低填埋、焚燒等生活垃圾末端處理設(shè)施的處理壓力。從全生命周期的角度來(lái)看，實(shí)現(xiàn)并優(yōu)化城市生活垃圾分類可以很大程度上減少富營(yíng)養(yǎng)化、酸化和光化學(xué)臭氧形成等全球變暖潛勢(shì)［7］，減少溫室氣體排放。

我國(guó)從2000年開(kāi)始在北京、上海、廣州、南京、杭州、深圳、廈門和桂林8個(gè)城市開(kāi)展設(shè)置分類投放垃圾桶等傳統(tǒng)方式的生活垃圾源頭分類試點(diǎn)工作。雖然北京和上海取得了一定成果，但總體而言，由于生活垃圾處理目標(biāo)不明確、基礎(chǔ)設(shè)施不配套，生活垃圾分類準(zhǔn)確性、實(shí)際減量效果和資源回收利用水平都遠(yuǎn)不如預(yù)期［8-10］，與經(jīng)濟(jì)投入不成正比。由此可見(jiàn)，我國(guó)在短期內(nèi)難以形成生活垃圾源頭分類的收集、回收和處理體系。

針對(duì)當(dāng)前“垃圾圍城”的城鎮(zhèn)化困境，國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì)聯(lián)合住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部組織起草了《垃圾強(qiáng)制分類制度方案（征求意見(jiàn)稿）》，要求實(shí)施生活垃圾強(qiáng)制分類的重點(diǎn)城市于2020年底實(shí)現(xiàn)“生活垃圾回收利用率達(dá)到35%以上（含再生資源回收、分類收集并實(shí)施資源化利用的廚余等易腐有機(jī)垃圾）?！睘閷?shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，除了繼續(xù)堅(jiān)持教育宣傳等多種方式以養(yǎng)成居民生活垃圾分類的良好習(xí)慣，目前亟待開(kāi)展基于國(guó)內(nèi)生活垃圾組成特點(diǎn)的分類處理技術(shù)模式創(chuàng)新，從而解決當(dāng)前城市生活垃圾產(chǎn)生量急劇增加帶來(lái)的處理難題。筆者就當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的生活垃圾分類處理技術(shù)模式進(jìn)行總結(jié)，分析各自的優(yōu)缺點(diǎn)及國(guó)內(nèi)工程化實(shí)施情況，為當(dāng)前城市生活垃圾分類處理技術(shù)模式選擇提供基本依據(jù)。

1 生活垃圾“中端干濕分離+末端綜合利用”處理技術(shù)模式

針對(duì)現(xiàn)今小區(qū)未能實(shí)現(xiàn)正確分類的廚余垃圾以及混合收運(yùn)生活垃圾，目前的分類處理技術(shù)模式多為“中端干濕分類+末端綜合利用”。其中，中端干濕分類多采用機(jī)械生物處理技術(shù)（mechanical biological treatment，MBT），而末端綜合利用多采用厭氧發(fā)酵（濕組分）、焚燒或熱解（干組分）的技術(shù)組合。MBT技術(shù)結(jié)合了一系列機(jī)械和生物過(guò)程，常用于處理未經(jīng)任何預(yù)處理和分類的混合生活垃圾的預(yù)處理［11］（又稱為MBP），可高效回收混合垃圾中的金屬、玻璃和紙制品等進(jìn)行回收利用，降低可生物降解有機(jī)質(zhì)（如廚余垃圾）含量而提高垃圾填埋的生物穩(wěn)定性、減少滲瀝液和甲烷二次污染排放［12］，高熱值的固體部分可制作高品位的固體廢物衍生燃料（refuse derived fuel，RDF）或焚燒發(fā)電，是新興的城市生活垃圾分類處理技術(shù)［13］。機(jī)械技術(shù)主要包括破碎、篩分、風(fēng)選、攪拌和磁選等過(guò)程，而生物過(guò)程則為好氧（倉(cāng)式、露天條垛式、隧道式、箱式、滾筒式、生物干化和淋濾等）和厭氧生物技術(shù)（厭氧消化）的單獨(dú)或組合利用，機(jī)械和生物技術(shù)組合可顯著提高生活垃圾的處理效率。目前，應(yīng)用較多的是“高壓壓榨+生物處理/熱處理”和“淋瀝壓榨+生物處理/熱處理”2種模式。

1.1 “高壓壓榨+生物處理/熱處理”模式

高壓壓榨分離技術(shù)主要利用了生活垃圾各組分的硬度（破壞強(qiáng)度）和延展性（擴(kuò)散能力）的差異性，兼顧密度（含水率）和形狀（破碎粒徑）等因素，通過(guò)裝填預(yù)壓和高壓擠壓（20～40 MPa）以及分離篩網(wǎng)裝置（篩筒），將初步預(yù)處理（破碎、篩分）的生活垃圾有效分離成干濕2部分。其中，干組分為不能被高壓破壞的部分，具有熱值高、含水率低、密度低等特性，適宜焚燒、熱解等熱處理或是制RDF；濕組分為被高壓擠出（含固率約20%）的部分，具有有機(jī)質(zhì)含量高、無(wú)機(jī)質(zhì)含量低等特點(diǎn)，適宜通過(guò)厭氧、好氧等生物方式利用（圖1）。

圖1 城市生活垃圾“高壓壓榨+生物處理/熱處理”技術(shù)模式

高壓壓榨分離技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備是擠壓分離設(shè)備，根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)及擠壓力產(chǎn)生的原理不同，可分為螺旋擠壓分離設(shè)備和液壓擠壓分離設(shè)備2種：螺旋擠壓分離設(shè)備由主軸上的螺旋片將設(shè)備內(nèi)物料向出口輸送，而出口端有特殊結(jié)構(gòu)提供背壓力，使物料在輸送過(guò)程中建立壓力，生活垃圾中的宜生化組分被破壞并通過(guò)包圍在螺旋片周圍的篩網(wǎng)流出，而干組分克服出口背壓排出設(shè)備；液壓擠壓分離設(shè)備由液壓缸向端口密閉的圓形或方形篩筒內(nèi)推送物料，物料靠近篩筒密閉端體積被逐漸壓縮直至最大。其中，宜生化組分被破壞流出，可燃組分被保留在篩筒內(nèi)并在擠壓完成后排出篩筒。液壓擠壓分離的原理簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，國(guó)外多用于沼渣脫水等場(chǎng)合，國(guó)內(nèi)在生活垃圾壓縮轉(zhuǎn)運(yùn)車輛、轉(zhuǎn)運(yùn)站設(shè)備中比較常見(jiàn)，但主要功能也是擠壓脫水。螺旋擠壓分離設(shè)備受螺桿強(qiáng)度、擠壓作用面積等因素限制，其產(chǎn)生的擠壓壓力最高約5 MPa，國(guó)外的工程案例中多用于處理有機(jī)垃圾、超市垃圾，以及厭氧后沼液沼渣分離，國(guó)內(nèi)尚無(wú)成熟生產(chǎn)工藝。

關(guān)于生活垃圾“高壓壓榨+生物處理/熱處理”技術(shù)模式的國(guó)內(nèi)工程案例有北京環(huán)衛(wèi)集團(tuán)于2016年12月建成的貴陽(yáng)市300 t/d處理能力的生活垃圾處理及資源化綜合設(shè)施，其采取的是“高壓壓榨（擠壓壓力30～40 MPa）+干式厭氧/高溫等離子體氣化”的組合技術(shù)路線，干組分含水率40%～45%，濕組分含水率約65%。據(jù)悉，同樣的工藝組合也應(yīng)用在北京市豐臺(tái)生活垃圾綜合處理園區(qū)項(xiàng)目；另外，深圳市龍澄高科技環(huán)保有限公司也于2016年4月至8月完成了50 t/d處理能力的生活垃圾干濕分類示范工程的穩(wěn)定性測(cè)試（擠壓壓力40～100 MPa），干組分含水率為30%～35%，濕組分含水率為80%～85%。該技術(shù)模式的特點(diǎn)是干濕分離流程短，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)式干濕分離，處理能力較大，缺點(diǎn)是濕組分含雜率高，另外有機(jī)漿料的干式厭氧發(fā)酵沼渣仍然面臨處理的難題。

1.2 “淋瀝壓榨+生物處理/熱處理”模式

淋瀝壓榨分類預(yù)處理同樣可用于混合收集生活垃圾和分類較差的廚余垃圾分類處理和減量，其原理是通過(guò)厭氧發(fā)酵沼液為期2～3 d的低速攪拌淋瀝（percolation）促進(jìn)易生物降解有機(jī)質(zhì)的生物水解，將有機(jī)質(zhì)里的結(jié)合水變?yōu)橛坞x水，在較低的操作壓力下（0.5 MPa）即可實(shí)現(xiàn)有機(jī)液體與高熱值可燃固相物料分離。有機(jī)漿液通過(guò)濕式厭氧消化工藝產(chǎn)生沼氣，進(jìn)行生物質(zhì)能源的利用；可燃固形物料通過(guò)生物干化，熱值由初始的962 kJ/kg升高至6 270～7 942 kJ/kg，含水率可降至30%，可作為高熱值的RDF燃料（直接焚燒）或熱解氣化進(jìn)行進(jìn)一步的能源化利用。目前的國(guó)內(nèi)工程案例有江蘇維爾利環(huán)保科技股份有限公司于2016年5月建成的位于杭州天子嶺靜脈小鎮(zhèn)黃龍塢地塊的生活垃圾機(jī)械生物消融（EMBT）處理工程示范項(xiàng)目，處理能力50 t/d，其工藝原理見(jiàn)圖2。

圖2 杭州混合生活垃圾“淋瀝壓榨+生物處理/熱處理”工藝原理

與“高壓壓榨+生物處理/熱處理”相比，該處理技術(shù)模式的最大特點(diǎn)是避免了高壓壓榨漿料干式厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼渣處理難題，同時(shí)淋濾后再壓榨所需能耗顯著降低，但前期淋濾需要2～3 d的停留時(shí)間較之直接高壓壓榨在處理能力上會(huì)有所限制。

2 生活垃圾“源頭減量+末端綜合利用”處理技術(shù)模式

源頭減量技術(shù)是指在家庭層面將廚余垃圾減量化，主要通過(guò)安裝在家庭廚房洗菜盆排水口處的廚余垃圾處理機(jī)（foodwastedisposers，F(xiàn)WDs）將廚余垃圾粉碎后排入下水道（“美國(guó)模式”）［14-15］，或者通過(guò)源頭瀝水降低生活垃圾含水率（“日本模式”），家庭生活產(chǎn)生的干垃圾經(jīng)回收利用后再進(jìn)行焚燒等熱處理（圖3）。源頭減量技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)，對(duì)居民家庭來(lái)說(shuō)，可以使廚房保持清潔衛(wèi)生，減少蚊蠅產(chǎn)生；對(duì)市容環(huán)衛(wèi)部門來(lái)講，可以顯著降低生活垃圾清運(yùn)壓力，保證良好的市容市貌；對(duì)于生活垃圾最終處理來(lái)講，能夠改善最終處理設(shè)施的運(yùn)行條件，降低污染物的排放量。

圖3 生活垃圾“源頭減量+末端綜合利用”處理技術(shù)模式

2.1 “廚余源頭粉碎+可燃垃圾熱處理”模式

FWDs作為一種小型廚余垃圾粉碎裝置（圖4），常安裝于廚房洗水池底部，粉碎后的垃圾除油后或者直接進(jìn)入市政污水管網(wǎng)并進(jìn)入城市污水處理廠處理，或者進(jìn)入沉淀池進(jìn)行固液分離后分別進(jìn)行處理。與其它分類技術(shù)相比，F(xiàn)WDs具有如下優(yōu)點(diǎn)：①可以極大減低城市生活垃圾的收運(yùn)量，研究結(jié)果表明25%～75%的家庭覆蓋率可削減12%～43%的廚余垃圾量［16］；②可消除混合收集填埋帶來(lái)的溫室氣體排放等負(fù)面影響，顯著改善填埋場(chǎng)的環(huán)境衛(wèi)生條件；③因?yàn)閺漠a(chǎn)生的源頭進(jìn)行分離而高效、衛(wèi)生，成本低廉；④對(duì)于生活垃圾收運(yùn)困難的小鄉(xiāng)鎮(zhèn)、城市郊區(qū)縣以及山區(qū)縣市等尤其適用；⑤經(jīng)破碎后的廚余垃圾進(jìn)入污水處理系統(tǒng)可作為優(yōu)質(zhì)碳源顯著提高污水的C/N，促進(jìn)后續(xù)脫氮除磷效果［17］。

圖4 美國(guó)廚余垃圾處理機(jī)

FWDs最早應(yīng)用于美國(guó)紐約市（1927年），后續(xù)逐漸在世界諸多發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)行應(yīng)用。截至2008年，美國(guó)95%的州和城市使用FWDs，家庭覆蓋率也高達(dá)50%，有的城市甚至強(qiáng)制使用。美洲國(guó)家如加拿大、澳大利亞、新西蘭的FWDs家庭覆蓋率分別為10%、12%和30%［3］。FWDs的家庭覆蓋率水平控制主要基于當(dāng)?shù)厥姓芫W(wǎng)的條件和城市污水處理廠的承載力。事實(shí)上，美國(guó)20世紀(jì)70年代因?yàn)镕WDs對(duì)市政管網(wǎng)造成過(guò)巨大沖擊而被停止使用，但是1997年紐約市為期21個(gè)月的實(shí)地調(diào)研證明，在政府嚴(yán)格監(jiān)管的條件下，F(xiàn)WDs的使用對(duì)當(dāng)?shù)氐乃Y源和能源消耗、市政管網(wǎng)以及污水處理系統(tǒng)、污泥處理系統(tǒng)并未造成顯著影響，由此推動(dòng)了FWDs后續(xù)在美國(guó)全國(guó)范圍內(nèi)的大規(guī)模推廣應(yīng)用。日本在FWDs推廣應(yīng)用上走在亞洲國(guó)家的前列，其國(guó)內(nèi)的FWDs有2種形式，一種是廚余垃圾粉碎后直接排入下水道，另外一種是廚余垃圾粉碎后進(jìn)入暫貯池進(jìn)行后續(xù)處理。韓國(guó)目前正在討論使用FWDs推進(jìn)本國(guó)廚余垃圾源頭分類的工作［18］。

由于環(huán)保意識(shí)、市政管網(wǎng)和城市污水處理系統(tǒng)的承載力水平以及后續(xù)污泥和沼氣的消納能力、技術(shù)發(fā)展水平等的差異，歐盟27國(guó)對(duì)于廚余垃圾采用FWDs方式處理的態(tài)度迥異：2008年，英國(guó)的FWDs家庭覆蓋率最高，達(dá)到5%；丹麥、法國(guó)、挪威、芬蘭和荷蘭則要求安裝FWDs需要獲得政府許可，因?yàn)檎枰獙?duì)FWDs可能產(chǎn)生的環(huán)境影響負(fù)責(zé)；德國(guó)、意大利、比利時(shí)、盧森堡和瑞典則對(duì)FWDs采取不允許也不鼓勵(lì)的政策和態(tài)度，其主要原因在于缺乏FWDs對(duì)本國(guó)現(xiàn)有的資源消耗水平、污水處理系統(tǒng)和固體廢物管理系統(tǒng)的整體影響的科學(xué)定量評(píng)估。為此，各國(guó)研究者圍繞FWDs的可能環(huán)境影響開(kāi)展諸多的研究。

首先是資源消耗和經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題。對(duì)于水量消耗，廚余垃圾粉碎需要一定水量保證產(chǎn)生均一的高濃度有機(jī)漿液以及沖洗進(jìn)入暫貯池或下水管道，用水量增加1～6.6 L/（人·d），增幅為0.3%～3.5%［3］。1～7 L的用水量增加對(duì)于人均用水量150～571 L/（人·d）的淡水水源充沛的城市來(lái)說(shuō)，并不會(huì)帶來(lái)顯著影響。然而，對(duì)于水源匱乏的地區(qū)和城市，這樣的用水量需求增加對(duì)城市造成的影響則比較大，對(duì)此需要具體科學(xué)客觀評(píng)估。對(duì)于電量消耗，由于粉碎機(jī)功率為0.551～0.735 kW，而每次廚余垃圾粉碎僅36～75s，幾乎所有研究者認(rèn)為其電量消耗可忽略。Lundie和Peters［19］計(jì)算得出每千克廚余垃圾粉碎需要的電量為0.02 kW，Bolzonella等［20］通過(guò)模型計(jì)算得到每個(gè)家庭額外的電量消耗是4.3～8.5 kWh/a，由此帶來(lái)的電費(fèi)增加僅為0.55～1.10歐元/a。對(duì)于使用FWDs的經(jīng)濟(jì)性，英國(guó)Lacovidou E等斷定［21］，大范圍的使用FWDs節(jié)省的生活垃圾收運(yùn)費(fèi)用可以抵消伴隨而來(lái)的污水處理費(fèi)用增加，而小范圍的FWDs覆蓋則會(huì)增加污水處理費(fèi)用。針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景，F(xiàn)WDs的引入扣除增加的污水和污泥處理費(fèi)用部分還可以使生活垃圾收運(yùn)處理費(fèi)用減少7.2%～44%［16］。

對(duì)于給污水處理廠帶來(lái)的影響，Bolzonella等［20］發(fā)現(xiàn)廚余垃圾粉碎后直接進(jìn)入市政管網(wǎng)會(huì)帶來(lái)75 g/（人·d）的有機(jī)碳量增加，N和P的增量分別為2.5 g/（人·d）和0.25 g/（人·d），可以顯著提高市政污水的C/N而改善污水處理廠的脫氮除磷效果、增加沼氣產(chǎn)率，而FWDs的使用可使三口之家扣除FWDs購(gòu)買費(fèi)用和水電費(fèi)之后節(jié)約生活垃圾處理費(fèi)和污水處理費(fèi)用達(dá)到17歐元/a。BOD和SS的增幅分別為17%～62%和1.9%～7.1%［16］，F(xiàn)WDs主要帶來(lái)有機(jī)質(zhì)含量增加，而無(wú)機(jī)雜質(zhì)增加帶來(lái)的管網(wǎng)堵塞等負(fù)面效應(yīng)可以忽略。值得注意的是，伴隨進(jìn)入下水道的洗滌劑達(dá)到一定劑量（603 mg/L）將對(duì)微生物厭氧產(chǎn)甲烷過(guò)程產(chǎn)生抑制［18］，因而需要調(diào)研評(píng)估進(jìn)入市政管網(wǎng)的洗滌劑用量。對(duì)于污泥量的增加，由于地域和污水處理工藝的不同會(huì)表現(xiàn)出差異性，隨著污水停留時(shí)間的延長(zhǎng)，污泥量逐漸增加。如，常規(guī)生物處理、初沉池+生物處理、化學(xué)強(qiáng)化初沉池+生物處理的污泥增加量依次分別為24～38、50～80、67～100 g/（人·d），污泥量增幅達(dá)4%～70%［3］。其原因在于，顆粒性有機(jī)質(zhì)變?yōu)槿芙庑杂袡C(jī)質(zhì)促成更多的活性污泥生成，伴隨帶來(lái)沼氣量增加22%～100%。

日本所做的一個(gè)為期20個(gè)月（家庭廚余垃圾粉碎單元安裝前7個(gè)月，安裝后13個(gè)月）的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研結(jié)果顯示［22］，安裝并使用家庭廚余垃圾粉碎機(jī)后（家庭廚余垃圾粉碎機(jī)覆蓋率97%），一個(gè)中等規(guī)模（76戶，327人）社區(qū)的城市生活垃圾產(chǎn)生量減少53%，一個(gè)小規(guī)模（15戶，65人）社區(qū)的城市生活垃圾產(chǎn)生量減少36%，塑料袋包裝物減少1/3，含水率降低50%以上，可燃物組分由27.5%～37.6%增加至63.6%～74.5%，低位熱值由3 424～5 673 kJ/kg升高至11 271～13 615 kJ/kg。由此說(shuō)明，家庭廚余垃圾粉碎技術(shù)路線可實(shí)現(xiàn)生活垃圾減量提質(zhì)，顯著降低現(xiàn)行的生活垃圾處理費(fèi)用（尤其收運(yùn)費(fèi)用），改善后續(xù)填埋、焚燒等的環(huán)境衛(wèi)生條件和二次污染排放。

我國(guó)廚余垃圾采用FWDs的比例很低，Zhang等［23］的調(diào)查顯示上海2012年僅1.69%的居民采用FWDs進(jìn)行廚余垃圾源頭減量。對(duì)于廚余垃圾粉碎直排給我國(guó)污水處理系統(tǒng)帶來(lái)的影響尚無(wú)定論。梁政等［24］認(rèn)為粉碎直排會(huì)導(dǎo)致污水量增加，并且會(huì)增大城市污水處理廠的有機(jī)負(fù)荷，增大污泥產(chǎn)量，另外由于受我國(guó)的市政管網(wǎng)限制，這種方式很容易造成下水道堵塞等問(wèn)題。尹然等［25］認(rèn)為污水的有機(jī)負(fù)荷增加對(duì)污水處理廠是正影響，增加污水中易降解有機(jī)物含量，作為補(bǔ)充碳源，有利于污水處理廠的生化處理工藝。雖然影響尚無(wú)相關(guān)研究，但廚余垃圾粉碎機(jī)只適合在排水較好的居民區(qū)使用是不爭(zhēng)的事實(shí)。

綜上所述，廚余垃圾粉碎可以作為城市固廢處理處置的方式之一，尤其是隨著城市社區(qū)建設(shè)的規(guī)范化和現(xiàn)代化，許多新建小區(qū)具備安裝廚余垃圾處理機(jī)的條件。然而，鑒于我國(guó)廚余垃圾高油脂、高異質(zhì)性（骨頭、果殼）等特點(diǎn)，將大量的廚余垃圾直排進(jìn)入污水處理系統(tǒng)對(duì)我國(guó)城市能源消耗、污水廠運(yùn)行以及經(jīng)濟(jì)性方面造成的系統(tǒng)影響有待進(jìn)一步考量。

2.2 “廚余源頭瀝水+可燃垃圾熱處理”模式

廚余垃圾源頭瀝水主要是通過(guò)水槽瀝水減少?gòu)N余垃圾自由水含量，其目的在于切實(shí)降低生活垃圾含水率以利于焚燒處理，鑒于其簡(jiǎn)單實(shí)用性（僅設(shè)置瀝水器，圖5），該模式在日本廣泛推行。為科學(xué)評(píng)估廚余垃圾源頭瀝水方案的實(shí)施效果和對(duì)生活垃圾的減量提質(zhì)效應(yīng)，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院在蘇州市開(kāi)展了廚余垃圾源頭瀝水的小區(qū)試點(diǎn)工作。試點(diǎn)工作表明，在進(jìn)行張貼海報(bào)、懸掛橫幅、模擬分類和志愿者督導(dǎo)等宣傳教育后，小區(qū)有60%的受訪者按照要求進(jìn)行源頭瀝水，而發(fā)放的廚余垃圾專用桶實(shí)際使用率僅73%。廚余垃圾減量率為5%～25%，小區(qū)廚余垃圾占生活垃圾的比例降低至10%～25%，生活垃圾人均日產(chǎn)生量由0.52 kg/（人·d）降至0.445 kg/（人·d）（5月份數(shù)據(jù)），長(zhǎng)期采用源頭瀝水措施的廚余垃圾減量率在15%左右，而未正確分類投放的廚余垃圾量?jī)H減少8%。由此可見(jiàn)，廚余垃圾源頭瀝水可一定程度減少生活垃圾產(chǎn)生量，具有一定的減量效應(yīng)，但不能徹底改觀我國(guó)現(xiàn)有的廚余垃圾正確分類收集問(wèn)題。

圖5 日本廚余垃圾瀝水器

3 結(jié)論

1）針對(duì)現(xiàn)今小區(qū)未能實(shí)現(xiàn)正確分類的廚余垃圾以及混合收運(yùn)生活垃圾，目前的分類處理技術(shù)模式多為“中端干濕分類+末端綜合利用”。其中，中端干濕分類多采用機(jī)械生物處理技術(shù)，而末端綜合利用多采用厭氧發(fā)酵（濕組分）、焚燒或熱解（干組分）的技術(shù)組合。目前應(yīng)用的較多的是“高壓壓榨+生物處理/熱處理”和“淋瀝壓榨+生物處理/熱處理”2種模式。

2）高壓壓榨干濕分離流程短，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)式干濕分離，處理能力較大，但干式厭氧發(fā)酵沼渣的處理仍有待進(jìn)一步解決；淋瀝壓榨避免了干式厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼渣處理難題，淋濾后再壓榨所需能耗顯著降低，但前期淋濾需要2～3 d的停留時(shí)間較之直接高壓壓榨在處理能力上會(huì)有所限制。國(guó)內(nèi)的工程化案例較少，對(duì)于其工藝穩(wěn)定性、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性仍有待進(jìn)一步考量。

3）生活垃圾“源頭減量+末端綜合利用”處理技術(shù)模式可實(shí)現(xiàn)廚余垃圾的簡(jiǎn)單有效分離。源頭減量技術(shù)國(guó)際上比較通用的有2種方式，包括安裝廚余垃圾處理機(jī)將廚余垃圾粉碎后排入下水道（“美國(guó)模式”）和通過(guò)源頭瀝水降低生活垃圾含水率（“日本模式”）。廚余垃圾粉碎可以作為城市固廢處理處置的方式之一，將大量的廚余垃圾直排進(jìn)入污水處理系統(tǒng)對(duì)我國(guó)城市能源消耗、污水廠運(yùn)行以及經(jīng)濟(jì)性方面造成的系統(tǒng)影響有待進(jìn)一步考量；廚余垃圾源頭瀝水可一定程度減少生活垃圾產(chǎn)生量（5%～25%），具有一定的減量效應(yīng)，但不能徹底改觀我國(guó)現(xiàn)有的廚余垃圾正確分類收集問(wèn)題。

［1］Gao W，Chen Y，Zhan L，et al.Engineering properties for high kitchen waste content municipal solid waste［J］.J Rock Mech Geotech Eng，2015，7（6）：646-658.

［2］Yu G H，Tang Z，Xu Y C，et al.Multiple fluorescence labeling and two dimensional FTIR-13C NMR heterospectral correlation spectroscopy to characterize extracellular polymeric substances in biofilms produced during composting［J］.Environ Sci Technol，2011，45，9224-9231.

［3］Lacovidou E，Ohandja D，Gronow J，et al.The household use of food waste disposal units as a waste management option：A review［J］.Crit Rev Environ Sci Technol，2012，42（12）：1485-1508.

［4］Gonzales H B，Takyu K，Sakashita H，et al.Biological solubilization and mineralization as novel approach for the pretreatment of food waste［J］.Chemosphere，2005，58（1）：57-63.

［5］Knipe，A.D.The management of household food waste［M］.West Morden，England：Environmental Research&Consultancy，2005.

［6］Shi D，Wu W，Lu S，et al.Effect of MSW source-classified collection on the emission of PCDDs/Fs and heavy metals from incineration in China［J］.J Hazard Mater，2008，153（1/2）：685-694.

［7］Bernstad A，Jansen J C，Aspegren H.Life cycle assessment of a household solid waste source separation program：A Swedish case study［J］.Waste Manage Res，2011，29（10）：1027-1042.

［8］張明武，宋敏英，劉意立，等.生活垃圾源頭瀝水的減量提質(zhì)效應(yīng)研究［J］.環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2017，37（3）:1032-1037.

［9］Zhang D Q，Soon K T，Richard M G.Municipal solid waste management in China：Status，problems and challenges［J］.J Environ Manage，2010，91（8）：1623-1633

［10］Tai J，Zhang W，Che Y，et al.Municipal solid waste source-separated collection in China：A comparative analysis［J］.Waste Manage，2011，31（8）：1673-1682.

［11］鞠茂偉.混合垃圾機(jī)械生物預(yù)處理燃燒和填埋特性研究［D］.大連：大連理工大學(xué)，2012.

［12］Soyez K，Plickert S.Mechanical-biological pretreatment of waste：State of the art and potentials of biotechnology［J］.Acta Biotechnol，2002，22（3/4）：271-284.

［13］屈陽(yáng)，張進(jìn)鋒，朱衛(wèi)兵，等.城市生活垃圾機(jī)械生物處理效果［J］.環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2015，9（1）：401-406.

［14］De Koning J，van der Graaf J H J M.Kitchen food waste disposers：Effects on sewer system and wastewater treatment［R］. Delft Technical University，1996.

［15］Diggelman C，Ham R K.Household food waste to wastewater or tosolidwaste？Thatisthequestion［J］.WasteManageRes，2003，21（6）：501-514.

［16］Marashlian N，EI-Fadel M.The effect of food waste disposers on municipal waste and wastewater management［J］.Waste Manage Res，2005，23（1）：20-31.

［17］Kim M，Chowdhury M M I，Nakhla G，et al.Characterization of typical household food wastes from disposers：Fractionation of constituents and implications for resource recovery at wastewater treatment［J］.Bioresource Technol，2015，183：61-69.

［18］Lee K H，Park K Y，Khanal S K，et al.Effects of household detergent on anaerobic fermentation of kitchen wastewater from food waste disposer［J］.J Hazard Mater，2013，244/245：39-45.

［19］Lundie S，Peters G M.Life cycle assessment of food waste management options［J］.J Clean Prod，2005，13：275-286.

［20］Bolzonella D，Pavan P，Battistoni P，et al.The under sink garbage grinder：A friendly technology for the environment［J］.Environ Technol，2003，24：349-359.

［21］Lacovidou E，Ohandja D，Voulvoulis N.Food waste disposal unitsinUKhouseholds：Theneedforpolicyintervention［J］.SciTotal Environ，2012，423：1-7.

［22］Yang X，Okashiro T，Kuniyasu K，et al.Impact of food waste disposers on the generation rate and characteristics of municipal solid waste［J］.J Mater Cycles Waste，2010，12：17-24.

［23］Zhang W，Che Y，Yang K，et al.Public opinion about the source separation of municipal solid waste in Shanghai，China［J］.Waste Manage Res，2012，30（12）：1261-1271.

［24］梁政，楊勇華，樊洪，等.廚余垃圾處理技術(shù)及綜合利用研究［J］.中國(guó)資源綜合利用，2004（8）：36-38.

［25］尹然，黃文雄，屈志云，等.家庭廚余破碎納入污水處理系統(tǒng)的可行性分析［J］.環(huán)境衛(wèi)生工程，2011（5）：23-25.

A Review of Municipal Solid Waste Classification and Processing Technology Modes

Liang Weikun1，Qi Guangxia2，Gao Yaqin，Li Shuikun1，Wu Yuanming1，Deng Zhou3，Xun Rui3，Wang Wei4
（1.Shenzhen Municipal Solid Waste Classification Management Center，ShenzhenGuangdong518000；2.Department of Environmental Science and Engineering，Beijing Technology and Business University，Beijing100048；3.J&K Cleaning Energy Technology Co.Ltd.，Beijing100085；4.Department of Environmental Engineering，School of Environment，Tsinghua U－niversity，Beijing100084）

As for the kitchen waste which has not been source-separated correctly in districts and MSW，the classification and processing technology mode is“middle dry/wet classification+terminal comprehensive utilization”，and“high-pressure extrusion+biological treatment/thermal disposal”and“percolation-extrusion+biological treatment/thermal disposal”are 2 technicalmodeswhich have been commonly utilized.However，domestic engineering case islimited，and their processstability and technical economy still need to be further investigated.MSW“source reduction+terminal comprehensive utilization”technical mode can realize the separation and treatment ofkitchen waste in asimple and effective way，including the installation offood waste disposalunits（FWDs）under the kitchen sink which grindskitchen waste and discharge it into the sewer（“USAmode”）and the source dewatering ofkitchen waste to reduce moisture content in the MSW（“Japan mode”）.The former can be adopted asone method for urban solid waste treatment and disposal，but the impact of FWDs application on energy consumption，wastewater treatment plant operation，and social economy ofChinese citiesdue to agreat amount ofkitchen waste discharging into the sewage wastewater treatment plant have to be evaluated systematically.Source dewatering ofkitchen waste can realize MSW reduction to a certain extent，but it cannot completelydissolve current incorrect classification and collection problemsofkitchen waste.

municipal solid waste；source separation；kitchen waste；food waste disposal units

X32；X799.3

A

1005-8206（2017）04-0004-06

梁衛(wèi)坤（1980－），工程師，主要從事生活垃圾分類處理技術(shù)及管理相關(guān)工作。

王偉，教授，E-mail：solid@tsinghua.edu.cn。

國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題（2014BAC021B00）

2016-11-18