我國(guó)城市廚余垃圾處理工藝技術(shù)研究進(jìn)展

歐陽(yáng)春平+張佳源+畢桂燦+王超軍+熊凱+盧昌利+焦建+曾祥斌+蔡彤旻

摘要：廚余垃圾是城市生活垃圾的重要組成部分，因其含水量高、有機(jī)質(zhì)含量高、易腐易臭等特點(diǎn)，對(duì)其收集、運(yùn)輸與處理帶來(lái)了很多難題，科研工作者為此也做了大量的研究。目前主要實(shí)行分類(lèi)收集、分類(lèi)運(yùn)輸與分類(lèi)處理的方式，有利于實(shí)現(xiàn)廚余垃圾的資源化利用。在廚余垃圾的后期處理上，重點(diǎn)集中在生態(tài)化處理，主要有好氧堆肥、厭氧及其他處理方式，針對(duì)幾種生態(tài)化處理方式的研究在近幾年已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。本文綜述了我國(guó)城市廚余垃圾的常見(jiàn)處理工藝技術(shù)。

關(guān)鍵詞：廚余垃圾；資源化；生態(tài)處理；好氧堆肥；厭氧發(fā)酵

廚余垃圾的資源化處理有肥料化處理、飼料化處理和能源化處理，包含了物理、化學(xué)及生物等處理方法。相比于歐、美發(fā)達(dá)國(guó)家以及日、韓等亞洲國(guó)家，我國(guó)大部分城市廚余垃圾資源化利用不夠，相關(guān)的理論和技術(shù)研究起步較晚，近年來(lái)才有較快的發(fā)展，而在管理上尚未形成體系，尚無(wú)統(tǒng)一的法律法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，即存在“行政瓶頸”和“技術(shù)瓶頸”兩大問(wèn)題。歐、美、日、韓等發(fā)達(dá)國(guó)家的廚余垃圾資源化利用研究成果及其應(yīng)用雖較為豐富，但由于生活方式和具體國(guó)情不同，其研究的側(cè)重點(diǎn)有所不同，因此，雖然國(guó)外的相關(guān)研究成果有啟發(fā)意義，但還需根據(jù)我國(guó)的具體情況展開(kāi)相關(guān)研究。

1 生活垃圾及廚余垃圾處理現(xiàn)狀

當(dāng)前，城市廚余垃圾大都并未從生活垃圾中有效分離出來(lái)實(shí)行單獨(dú)收運(yùn)，而是混在生活垃圾中，其處理方式與生活垃圾處理方式一致。

國(guó)內(nèi)外生活垃圾處理的主要有衛(wèi)生填埋、焚燒、堆肥、熱解及綜合處理等方式，其中每種方法都有不同優(yōu)缺點(diǎn)。垃圾分類(lèi)可以在源頭將垃圾分類(lèi)投放，并通過(guò)分類(lèi)的清運(yùn)和回收使之重新變成資源。生活垃圾一般可分為四大類(lèi)：可回收垃圾、廚余垃圾、有害垃圾和其他垃圾。進(jìn)行生活垃圾分類(lèi)收集可以減少垃圾處理量和處理設(shè)備，降低處理成本，減少土地資源的消耗，能使垃圾最大程度低減量化、無(wú)害化和資源化，具有社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)三方面的效益。

分類(lèi)后的廚余垃圾不僅可以采用上述處理方法，而且針對(duì)廚余垃圾的特點(diǎn)還有破碎直排處理、飼料化、高溫好氧堆肥、厭氧發(fā)酵等方法適合餐廚垃圾處理。

2 廚余垃圾處理工藝技術(shù)

2.1 干化處理

干化處理是幾年來(lái)國(guó)內(nèi)外采用較多的提高廚余垃圾熱值的方式。通過(guò)強(qiáng)制通風(fēng)，利用廚余垃圾發(fā)酵帶來(lái)熱值的升高，帶走水分，從而降低物料的含水量，提高熱值。但干化處理并不能完全實(shí)現(xiàn)廚余垃圾的最終處理完成，只是中間階段，目的是提高廚余垃圾熱值和穩(wěn)定性，并減少后續(xù)操作的污染物產(chǎn)生。

郭強(qiáng)等研究了通風(fēng)溫度對(duì)生活垃圾干化的影響，結(jié)果表明通風(fēng)溫度對(duì)堆體溫度的影響較??；高溫通風(fēng)（65℃）能夠有效地降低垃圾的含水量干化效果顯著，但不利于有機(jī)物的降解，穩(wěn)定性有所下降；袁京等通過(guò)添加木本泥炭和玉米秸稈，引入碳源，提高廚余垃圾的碳氮比，可以不同程度地縮短進(jìn)入高溫階段的時(shí)間，同等時(shí)間下，可以更快的降低水分。

2.2 好氧堆肥

好氧堆肥是在有氧的條件下，依靠好氧微生物，主要是細(xì)菌、真菌、放線菌以及纖維素分解菌和木質(zhì)素分解菌等，分泌胞外酶將底物中有機(jī)固體分解為可溶性有機(jī)質(zhì)，再滲入微生物細(xì)胞中參與新陳代謝， 從而實(shí)現(xiàn)底物向腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化，最終達(dá)到腐熟穩(wěn)定，成為有機(jī)肥料，此過(guò)程伴隨有微生物的繁殖、消亡和種群演替現(xiàn)象。好氧堆肥是資源化處理廚余垃圾最好的方式之一，但由于國(guó)內(nèi)城市垃圾分類(lèi)工作的嚴(yán)重滯后，直接影響了廚余垃圾的純度，繼而影響了廚余垃圾堆肥的效果。

方偉成等研究了以園林廢棄物和廚余垃圾為原料進(jìn)行好氧發(fā)酵，系統(tǒng)評(píng)估各個(gè)影響因素，最后選擇最優(yōu)的C/N、混合比、投菌量和翻堆時(shí)間等條件，經(jīng)過(guò)11d的高溫發(fā)酵，可以實(shí)現(xiàn)廚余垃圾資源化利用；張紅玉等研究不同菌劑添加對(duì)廚余垃圾堆肥臭氣排放的影響，實(shí)驗(yàn)表明，添加腐熟堆肥可以明顯減少NH3和H2S的排放；李赟等評(píng)估了添加輔料對(duì)廚余垃圾快速堆肥腐熟度和臭氣排放的影響，研究證明添加輔料有利于廚余垃圾的腐熟和臭氣的減排，并比較了不同種類(lèi)的輔料對(duì)腐熟度、臭氣排放、固氮固硫的影響大小。

目前，國(guó)外比較流行的好氧堆肥是膜覆蓋高溫好氧堆肥。該工藝技術(shù)的核心是一種具有特制微孔的膜（Core），其半滲透功能能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)較恒定的氣候環(huán)境，在鼓風(fēng)的作用下，在發(fā)酵體內(nèi)能夠形成一個(gè)微高壓內(nèi)腔，使堆體供氧均勻充分，溫度分布均勻，為好氧發(fā)酵構(gòu)建了一個(gè)適宜的小環(huán)境，同時(shí)，水蒸氣和二氧化碳能夠借助膜（Core）的微孔結(jié)構(gòu)擴(kuò)散出去，維持了發(fā)酵堆體膜內(nèi)外的氣流平衡，保證好氧發(fā)酵進(jìn)行得更加充分徹底，致病性微生物得到有效殺滅，以確保發(fā)酵物的衛(wèi)生化水平。

2.3 厭氧發(fā)酵

厭氧發(fā)酵是另一種廚余垃圾資源化利用的有效方式，也是我國(guó)餐廚垃圾處理的主流技術(shù)，目前國(guó)內(nèi)已建、在建或籌建的餐廚垃圾處理項(xiàng)目有約80%采用厭氧消化處理工藝。

李定龍等研究了初始pH對(duì)廚余垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸的影響，在接種比例確定和溫度恒定時(shí)，用污泥加熱滅菌的方法，通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出最佳初始pH值為7；劉淑玲等綜述了廚余垃圾厭氧消化的技術(shù)工藝，提出了采用臥式干法厭氧消化對(duì)廚余垃圾進(jìn)行資源化處理的工藝方案和采用人工分選+過(guò)篩+磁選的綜合預(yù)處理工藝，實(shí)現(xiàn)了廚余垃圾高效穩(wěn)定的厭氧消化；呂凡等通過(guò)采用物質(zhì)流分析方法，評(píng)估了餐廚垃圾較為常見(jiàn)的厭氧消化處理工藝，分析結(jié)果顯示各種工藝有其特點(diǎn)和局限性，最后應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，選擇合適的處理工藝建設(shè)餐廚垃圾處理廠。

2.4 飼料化

廚余垃圾中的營(yíng)養(yǎng)成分易被動(dòng)物消化利用，是良好的飼料原料，但若不經(jīng)處理直接利用，很容易讓疫病通過(guò)廚余垃圾傳染給動(dòng)物，可以通過(guò)生物法和物理法等手段處理廚余垃圾原料，使之獲得安全營(yíng)養(yǎng)的飼料。

張園等研究了使用羊肚菌固體發(fā)酵轉(zhuǎn)化廚余垃圾制取飼料，探索了最佳工藝，結(jié)果表明，加入一半的豆渣，發(fā)酵20天，發(fā)酵溫度為25℃，能夠獲得符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的飼料；張晴等；王宇卓等通過(guò)濕熱法處理廚余垃圾，在滿足衛(wèi)生的要求下，還能降低油脂和鹽分，改善廚余垃圾的飼料化價(jià)值。

除了上次幾種方式之外，還有用黑水虻、家庭式廚余處理器等其他手段研究廚余垃圾的處理，也極大地推動(dòng)了廚余垃圾處理技術(shù)的發(fā)展。

3 結(jié)論

廚余垃圾的處理是一個(gè)全國(guó)性的難題，其處理方式也多種多樣，各有優(yōu)缺點(diǎn)，不同的城市應(yīng)根據(jù)自身的特點(diǎn)，選擇適合的處理工藝，建設(shè)廚余垃圾處理廠，而且，還要有賴于前端生活垃圾的分類(lèi)水平。

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基金項(xiàng)目：“廣州市科技計(jì)劃項(xiàng)目珠江科技新星專(zhuān)題”（201710010179/201506010048）

*責(zé)任作者，歐陽(yáng)春平，高級(jí)工程師。