我國(guó)餐廚垃圾處理問題與出路研究

樓紫陽(yáng)　施軍營(yíng)　安淼　匡彬　王星

摘要：作為一種典型的易腐垃圾，餐廚垃圾容易帶來(lái)惡臭等環(huán)境問題。餐廚垃圾同時(shí)還是一種來(lái)源相對(duì)單一、不含有毒物質(zhì)的一種可資源化的物料?；谝陨险J(rèn)識(shí)，針對(duì)日益急劇增加的餐廚垃圾以及垃圾分類大背景下的新型濕垃圾，認(rèn)為需要在加強(qiáng)“收-運(yùn)-處”三位一體基礎(chǔ)上盡量保證餐廚垃圾的品質(zhì)，高品餐廚垃圾可以通過加工銷售企業(yè)的臨期食品銀行、大中型事業(yè)單位的分散堆肥綠化就地消納、集中堆肥定向非農(nóng)作物綠化供應(yīng)以及分類分流多元就地減量方法，中品餐廚垃圾可以通過厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣以及低碳市政污水碳源補(bǔ)充實(shí)現(xiàn)能源和物質(zhì)回收，系列處理后的殘?jiān)鼊t利用現(xiàn)有的焚燒和填埋等作為托底進(jìn)行最終的無(wú)害化處置。分散與集中處理的有機(jī)結(jié)合，充分利用現(xiàn)有垃圾處理設(shè)施，挖掘植物綠化可承納堆肥產(chǎn)品空間，實(shí)現(xiàn)餐廚垃圾的源頭減量、就近處理、多元消納，既提高了其資源、能源回收率，又大幅度降低溫室氣體排放量，減輕環(huán)境影響。

一、餐廚垃圾的特點(diǎn)與現(xiàn)狀

根據(jù)2013年《上海市餐廚垃圾處理管理辦法》（滬府令98號(hào)）定義，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(dòng)中產(chǎn)生的食物殘余和食品加工廢料。其可分為餐飲垃圾和廚余垃圾，前者指產(chǎn)生自酒店、食堂等餐飲業(yè)的殘羹剩飯，具有產(chǎn)生量大、分布相對(duì)集中的特點(diǎn)，后者主要指居民日常烹調(diào)中廢棄的下腳料和剩飯剩菜。[1]目前，上海市餐廚垃圾產(chǎn)量處于2 000～3 000t/d。[2]餐廚垃圾極易腐爛變質(zhì)并孳生蚊蠅、病菌，處理不及時(shí)，會(huì)散發(fā)臭味、產(chǎn)生滲濾液、傳播疾病，影響環(huán)境衛(wèi)生。針對(duì)餐廚垃圾延伸出的地溝油、出路、收運(yùn)、處置等一系列問題，我國(guó)先后制定并頒發(fā)了《餐廚垃圾處理技術(shù)規(guī)范》（CJJ184-2012）、《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于加強(qiáng)地溝油整治和餐廚廢棄物管理的意見》（國(guó)辦發(fā)〔2010〕36號(hào)）、《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)“地溝油”治理工作的意見》（國(guó)辦發(fā)〔2017〕30號(hào)）以及《餐廚垃圾處理廠運(yùn)行維護(hù)技術(shù)規(guī)程（征求意見稿）（2017年）》等規(guī)范條例。

（一）餐廚垃圾的特點(diǎn)

餐廚垃圾作為居民日常生活和食品企業(yè)加工過程產(chǎn)生的廢物，其存在產(chǎn)量大（約1.96億噸/年，占生活垃圾的56.6%左右）、[3]含水率高（70%～90%）、[4]有機(jī)物含量高（80%～92%）、[5]油脂（15%～30%）與鹽分（0.2%～2.0%）重、[6]營(yíng)養(yǎng)成分豐富，特別是與一般的有機(jī)廢棄物（如市政污泥、畜禽糞便等）相比，有毒有害物質(zhì)少。[7]不同來(lái)源餐廚垃圾組分及理化性質(zhì)特點(diǎn)見表1和表2。

（二）餐廚垃圾處理現(xiàn)狀及示范工程

近年來(lái)，隨著垃圾產(chǎn)量處理壓力激增，餐廚垃圾單獨(dú)處理設(shè)施得到迅速發(fā)展。根據(jù)對(duì)已有的100個(gè)試點(diǎn)城市情況分析發(fā)現(xiàn)（表3）：我國(guó)餐廚垃圾處理工程目前是魚龍混雜，行業(yè)分化不明顯，既有厭氧消化、好氧生物處理，也有飼料化技術(shù)。其中厭氧消化技術(shù)為主導(dǎo)方式，約占現(xiàn)有試點(diǎn)城市的80%，包括干式厭氧+沼渣好氧發(fā)酵肥料化和常規(guī)厭氧發(fā)酵+固相好氧發(fā)酵制肥過程。厭氧消化技術(shù)具有工藝較為成熟、占地小等特點(diǎn)，[8，9]但對(duì)厭氧沼液、沼渣的處理問題一直難以解決。其次為好氧生物處理技術(shù)，包括高溫好氧堆肥和生化處理兩種工藝，早期建設(shè)的蘭州、重慶黑石子餐廚垃圾處理廠的厭氧沼渣處理均采用高溫好氧堆肥。綜合來(lái)看，好氧堆肥雖然工藝簡(jiǎn)單，但廠區(qū)占地較大、操作環(huán)境較差，現(xiàn)場(chǎng)臭氣量大，且由于餐廚廢棄物具有高油、高鹽的特征，產(chǎn)品效果和銷路難以保證。[10，11]生化處理技術(shù)主要案例包括成都、衢州和上海閔行餐廚垃圾處理廠，主要有<1t/d、1-50t/d和>50t/d等幾種規(guī)模。生化處理機(jī)技術(shù)將餐廚廢棄物通過密閉的容器進(jìn)行處理，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境效果較好，且自動(dòng)化程度很高，發(fā)酵時(shí)間較短，產(chǎn)品性能也優(yōu)于高溫好氧堆肥技術(shù)。餐廚垃圾飼料化處理應(yīng)用較少，[12]寧波開誠(chéng)公司和西寧餐廚垃圾處理廠等早期建設(shè)的餐廚廢棄物處理設(shè)施采用了高溫消毒制飼料工藝。

同時(shí)，調(diào)研也發(fā)現(xiàn)餐廚垃圾處理多層次、高附加值利用技術(shù)有待進(jìn)一步提升，而且收運(yùn)過程受多方制約，從已有垃圾收運(yùn)流程中分流出餐廚垃圾，對(duì)于垃圾收運(yùn)系統(tǒng)本身是一種爭(zhēng)利行為，而餐廚垃圾產(chǎn)生企業(yè)則受收運(yùn)價(jià)格影響較大，價(jià)格高低將嚴(yán)重影響產(chǎn)生的餐廚垃圾的重量。因此，認(rèn)為強(qiáng)化“收-運(yùn)-處”一體，由餐廚垃圾處理企業(yè)來(lái)進(jìn)行質(zhì)量把控，更容易保證餐廚垃圾質(zhì)量。目前，收-運(yùn)-處全過程財(cái)政補(bǔ)貼一般在200～250元/噸，部分項(xiàng)目后期價(jià)格仍將上調(diào)。

二、餐廚垃圾處理發(fā)展出路

（一）分層分流減量

餐廚垃圾的食物特性和高有機(jī)特征，使得其具有源頭多元分層減量的潛能。而餐廚垃圾多樣性的來(lái)源，使得其源頭減量的路徑也必然是多元化的。餐廚垃圾減量化既包括直接減少進(jìn)入垃圾流的餐廚量，也涵蓋減少已產(chǎn)生的餐廚垃圾進(jìn)入最終處置環(huán)節(jié)。減量化路徑的設(shè)定需要基于餐廚垃圾源、餐廚垃圾品質(zhì)及各自產(chǎn)量基礎(chǔ)上，進(jìn)行合理規(guī)劃。如大型食品加工企業(yè)、超市等產(chǎn)生的臨近保質(zhì)期的可食用垃圾，可通過NGO機(jī)構(gòu)參與食物捐贈(zèng)計(jì)劃或臨期食品銀行，充分發(fā)揮社會(huì)現(xiàn)有的管理體系，供低保、流浪漢等人員取食。

對(duì)于大型企事業(yè)單位產(chǎn)生的常規(guī)餐廚垃圾，借助其原有的規(guī)范化管理體系，強(qiáng)制推行餐廚垃圾的源頭分類以提高廚余品質(zhì)，并根據(jù)單位的性質(zhì)和環(huán)境，選擇性采用堆肥系統(tǒng)或者直接礦化系統(tǒng)，采用中小型垃圾處理設(shè)備對(duì)油脂分離后的餐廚垃圾就地處理。[13]通過調(diào)控微生物的代謝轉(zhuǎn)化狀態(tài)，如停留時(shí)間和曝氣量等，制備出符合本地綠化需求、數(shù)量適中的堆肥產(chǎn)品。堆肥成品量可根據(jù)單位周圍綠化面積和植物施肥量進(jìn)行預(yù)計(jì)，以解決產(chǎn)品出路問題。

同時(shí)，充分利用現(xiàn)有企業(yè)與市政設(shè)施消納餐廚垃圾。例如，對(duì)部分具有大型養(yǎng)殖企業(yè)的區(qū)域，需要充分利用畜禽養(yǎng)殖和水產(chǎn)企業(yè)優(yōu)勢(shì)，將養(yǎng)殖企業(yè)作為餐廚垃圾的重要處理基地。鼓勵(lì)利用，重視同源性問題，在禁止直接利用餐廚飼養(yǎng)的同時(shí)，通過健全法律規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)來(lái)引導(dǎo)餐廚垃圾安全處理后，進(jìn)入養(yǎng)殖企業(yè)資源化利用。如美國(guó)規(guī)定需經(jīng)過主管機(jī)構(gòu)注冊(cè)備案并高溫蒸煮殺菌后喂養(yǎng)生豬，或者通過中間轉(zhuǎn)化，如制取飼料蛋白等，用于其食用，更可以通過其與養(yǎng)殖企業(yè)的二次污染物，如畜禽糞便等共堆酵方式，處理不能直接食用的殘余餐廚垃圾的堆酵二次利用。[12]此外，對(duì)于大型生活污水處理廠周邊區(qū)域，可將低品質(zhì)餐廚垃圾收集后作為外加碳源就近納入污水處理系統(tǒng)，既解決了部分餐廚垃圾的出路，也可解決目前我國(guó)生活污水處理中普遍面臨的碳氮比偏低問題，提高污水脫氮效果。鑒于美國(guó)等將餐廚破碎后經(jīng)下水道納入污水廠所遇到的管網(wǎng)淤塞等問題，建議直接通過餐廚垃圾收運(yùn)體系將餐廚運(yùn)送至污水處理廠區(qū)，同時(shí)，需精確計(jì)算污水處理流程所能承納餐廚數(shù)量和污泥增量等。精準(zhǔn)預(yù)算和全周期規(guī)劃，是利用現(xiàn)有市政設(shè)施達(dá)到餐廚垃圾分流的重要基礎(chǔ)。

（二）餐廚垃圾資源化

餐廚垃圾資源化主要分為兩方面，即物質(zhì)利用和能源生產(chǎn)。目前，兩者存在的基本問題都在于如何協(xié)調(diào)產(chǎn)品數(shù)量與最終產(chǎn)品受納場(chǎng)所。餐廚垃圾堆肥產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率約36%，[14]對(duì)于大型處理廠的堆肥，其出路必然主要面向于大眾受納體，如城市的公共園林綠化、周邊的非糧種植業(yè)以及部分復(fù)合肥的配置使用。同時(shí)，餐廚堆肥不僅需要解決可能存在的油脂、鹽分積累問題，又需要調(diào)控堆肥產(chǎn)品的跨區(qū)外運(yùn)問題，以及在和現(xiàn)有化肥的競(jìng)爭(zhēng)中如何贏得市場(chǎng)。因此為實(shí)現(xiàn)該類堆肥的供銷流暢，需在提高堆肥產(chǎn)品質(zhì)量、建立堆肥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、改進(jìn)堆肥利用技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)于一些市政公共區(qū)域強(qiáng)制推行餐廚堆肥和化肥的配合使用，從而既保障餐廚垃圾堆肥產(chǎn)品的定向使用路徑和出路，同時(shí)，刺激生產(chǎn)與市場(chǎng)活力，擴(kuò)大其消費(fèi)受納場(chǎng)所。

對(duì)于餐廚垃圾的另一種集中規(guī)模化處理方式，即厭氧發(fā)酵，盡管目前該工藝在市場(chǎng)上處于主流地位，但常常過多強(qiáng)調(diào)了其產(chǎn)氣性能，而忽略了對(duì)其發(fā)酵過程存在的沼液和沼渣問題進(jìn)行全面考慮。根據(jù)Jae Kyoung等對(duì)餐廚垃圾的甲烷潛能研究發(fā)現(xiàn)：厭氧體系條件合適，餐廚垃圾中約86%的碳可以轉(zhuǎn)化為甲烷，具有較好的前景，但是發(fā)酵過程中需要對(duì)于C/N比、接種物、酸化等過程進(jìn)行精細(xì)化調(diào)節(jié)。[15]而且由于水分調(diào)節(jié)和物料調(diào)整的需要，其產(chǎn)生的沼液往往是原料量等同體積甚至更高，而沼渣量亦能夠占到30%～40%的原始量，[16]再加上沼氣提純等工序，使得其二次污染物急劇增加。

對(duì)于其他的餐廚垃圾高值化轉(zhuǎn)化路徑，如將餐廚垃圾通過蚯蚓、黑水虻培養(yǎng)等轉(zhuǎn)化為高蛋白產(chǎn)品，烘干后作為蛋白飼料出售。[12]該途徑具有良好前景，轉(zhuǎn)化效率約為15%，但其投入運(yùn)行成本較高，且整個(gè)生產(chǎn)過程需要維護(hù)好相關(guān)昆蟲的生態(tài)系統(tǒng)、病毒害以及產(chǎn)品出路等問題，其工廠化操作過程中存在二次污染、殘?jiān)约邦A(yù)處理配套設(shè)施等增加流程化，而且對(duì)于進(jìn)樣餐廚的特性以及產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)方面仍未有標(biāo)準(zhǔn)化流程，需要進(jìn)一步的研究。

（三）餐廚垃圾處理的溫室氣體排放特征

餐廚垃圾含大量的易腐組分，其理論甲烷釋放潛能為0.793LCH4/gVS，也就是736.54m3/t干垃圾。[17]傳統(tǒng)垃圾填埋過程，即使考慮到填埋氣的回收，從經(jīng)濟(jì)性和可行性來(lái)看，其可能的回收率也將低于理論產(chǎn)氣量的30%；而如果這些垃圾進(jìn)入到堆肥系統(tǒng)，則按照IPCC的推薦缺省值，[18]其CH4和N2O排放因子分別為0.03～8gCH4/kg和0.06～0.6gN2O/kg待處理廢物（濕重），其逃逸到大氣中的CH4量處于<1%-堆肥原料初始碳含量的5%不等，而N2O則處于<0.5%～堆肥原料初始碳含量的幾個(gè)百分點(diǎn)；而厭氧發(fā)酵，則大部分碳物質(zhì)可以通過回收獲得，其無(wú)意識(shí)泄漏的CH4排放因子為0～8gCH4/kg待處理廢物（濕重），則N2O基本可以忽略，一般可設(shè)定為5%的缺省值，其用于產(chǎn)甲烷的有機(jī)質(zhì)占到了全部有機(jī)質(zhì)的50%～80%，[17]而如果將剩余的沼渣和沼液進(jìn)一步利用，則其中的溫室氣體排放量將得到大量降低。根據(jù)葉俊等利用《氣候變化框架公約》中的方法學(xué)AMS-III.AO和AMS-I.D評(píng)估溫室氣體排放的研究，利用干式/濕式發(fā)酵為主的餐廚垃圾處理工藝，與直接填埋相比，其溫室氣體排放量可以減少96.1%。[9]因此，采用堆肥或者厭氧發(fā)酵方式，將大幅度降低餐廚垃圾的溫室氣體排放量。

（四）餐廚垃圾處理處置路線圖

餐廚垃圾中可資源化物質(zhì)包括廢油、油脂和有機(jī)物，相對(duì)于生活垃圾、市政污泥及畜禽糞便等有機(jī)廢棄物，具有較單一和安全的來(lái)源，因此對(duì)于其資源化利用應(yīng)獲得更廣泛的政策和技術(shù)支持。在這個(gè)過程中，對(duì)于餐廚垃圾源頭、產(chǎn)品出路等都需要有相關(guān)的配套來(lái)支持、拓展市場(chǎng)化的運(yùn)作，主要需要從以下幾個(gè)方面通力協(xié)作，推進(jìn)發(fā)展。

首先，建立獨(dú)立的餐廚垃圾收運(yùn)體系，是保障餐廚垃圾品質(zhì)，提升后續(xù)處理服務(wù)能力的重要關(guān)鍵。區(qū)別于生活垃圾，餐廚垃圾具有時(shí)間階段性、易腐敗、含水率高的特點(diǎn)，有必要形成專一的收運(yùn)體系，以便充分發(fā)揮“收-運(yùn)-處”三位一體，保證餐廚垃圾質(zhì)量控制從源頭開始。特別是界定餐廚垃圾產(chǎn)生、收運(yùn)和處理各環(huán)節(jié)的責(zé)任主體以及權(quán)力和義務(wù)，明確執(zhí)法主體和法律依據(jù)，為其規(guī)范化管理提供有力政策保障。構(gòu)建聯(lián)合執(zhí)法機(jī)制，確保執(zhí)法必嚴(yán)。通過采樣抽查含固率確保餐廚垃圾收運(yùn)質(zhì)量，依托城管等部門提高社會(huì)源餐廚垃圾收運(yùn)品質(zhì)。

其次，通過統(tǒng)一規(guī)范性許可，確保廢油與油脂的收運(yùn)，確定其可能和可行的路徑。通過政府的行政配置，將廢油脂作為高附加值的產(chǎn)品，配套到餐廚垃圾處理部門中，保證其利潤(rùn)，用物品配套，減少對(duì)財(cái)政補(bǔ)貼依賴。通過政府引導(dǎo)、企業(yè)介入、公眾監(jiān)督，將餐廚垃圾的處理從公益性向市場(chǎng)化轉(zhuǎn)變。

再次，因地制宜發(fā)展多元就地削減方式是保證餐廚垃圾出路的重要基礎(chǔ)，通過大中型新建和已有企事業(yè)設(shè)施的配套規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)餐廚垃圾的減量與資源化。建立餐廚垃圾進(jìn)入最終處置場(chǎng)所的減量化目標(biāo)指標(biāo)，充分挖掘各基層單位的消納潛力，實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)餐廚垃圾的分散式處理。這一過程中，組織攻關(guān)團(tuán)隊(duì)解決其堆肥過程的惡臭釋放和控制問題，拓寬堆肥應(yīng)用范圍；同時(shí)，堆肥受到理化、衛(wèi)生和生物學(xué)指標(biāo)共同限制，其出路受到環(huán)境和肥料兩方面標(biāo)準(zhǔn)的影響，既要滿足廢物處理的相關(guān)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，包括堆肥衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)和農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)等，又要滿足有機(jī)肥和土壤改良劑的標(biāo)準(zhǔn)。堆肥產(chǎn)品需要突破現(xiàn)有的局限，通過法律和法規(guī)，以定向利用為基本要素，加快飼料添加劑和肥料產(chǎn)品的統(tǒng)一質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，從而保證其堆肥產(chǎn)品的認(rèn)可度，拓展現(xiàn)有堆肥使用市場(chǎng)，解決餐廚垃圾堆肥產(chǎn)品的出路。加強(qiáng)政府部門之間的合作管轄，充分利用現(xiàn)有設(shè)施，接納與處理餐廚垃圾。

另外，對(duì)于沒有能力建設(shè)餐廚垃圾單獨(dú)處理體系，則可以充分利用城市中不同有機(jī)垃圾的配伍，通過厭氧發(fā)酵載體，實(shí)現(xiàn)碳物質(zhì)的有效轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)厭氧過程的規(guī)?；?、產(chǎn)品化和經(jīng)濟(jì)性。在此過程中，避免過度強(qiáng)調(diào)餐廚垃圾的全量資源化，對(duì)于部分資源化過程需要高耗能和高投入的殘?jiān)?，可直接利用市政設(shè)施，如填埋場(chǎng)和焚燒廠作為托底，保證餐廚垃圾的無(wú)害化處理。

最后，對(duì)于垃圾分類大背景下，干濕分離成為主流方法的情況下，拓展?jié)窭至骶偷靥幚?后續(xù)的脫水/機(jī)械分類/堆肥處置是重要手段。在干濕分的基礎(chǔ)上，提高濕垃圾的質(zhì)量，通過定量控制、循序漸進(jìn)的方式，進(jìn)行中小型化濕垃圾的就地處理裝備化研發(fā)，提供可能的小區(qū)內(nèi)綠化用地肥料的就地來(lái)源，從而源頭減少部分濕垃圾的出區(qū)量。

三、結(jié)論

餐廚垃圾是生活垃圾的重要組成部分，實(shí)現(xiàn)源頭減量、多元分流分類處理，是實(shí)現(xiàn)餐廚垃圾無(wú)害化、高值資源化的重要基礎(chǔ)。通過對(duì)現(xiàn)有餐廚垃圾特征和處理設(shè)施分析發(fā)現(xiàn)：雖然厭氧發(fā)酵技術(shù)是一個(gè)重要的基礎(chǔ)，但是其沼渣和沼液?jiǎn)栴}仍然桎梏著其發(fā)展，且厭氧發(fā)酵主要適用于集中式處理模式，而堆肥則是實(shí)現(xiàn)源頭減量、就地處理的重要途徑，但需要著重解決其產(chǎn)品出路，通過政策配套實(shí)現(xiàn)堆肥的就地消納；最重要的是，需要在理清目標(biāo)城市現(xiàn)有大型市政設(shè)施的基礎(chǔ)上，采用補(bǔ)充方式進(jìn)行新設(shè)施的建設(shè)，著重解決高品質(zhì)餐廚垃圾和分流后餐廚垃圾的出路問題，并通過填埋和焚燒作為處理后殘?jiān)慕K端托底。

說明：本論文受到國(guó)家自然科學(xué)基金（No. 51678357，41173108）的支持。

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責(zé)任編輯：王世燕