北京市餐飲單位廚余垃圾減量處理技術(shù)應用研究

賈斯寧 王曉燕

(北京市城市管理研究院，北京 100028)

北京市于2020年5月1日實施新版《北京市生活垃圾管理條例》，自此北京市開啟了生活垃圾強制分類模式。新版《條例》主要從加強總體管理、完善源頭減量、強化分類投放等6個方面進行了修訂，其中第四十七條要求：按照集中與分散處理相結(jié)合的原則，推進廚余垃圾源頭就地處理，餐飲服務單位應當單獨收集廚余垃圾，并委托有資質(zhì)的生活垃圾收集、運輸、處理專業(yè)服務單位進行集中處理；達到一定規(guī)模并具備就地處理條件的，應當按照本市有關(guān)規(guī)定建設(shè)符合標準的廚余垃圾就地處理設(shè)施，對廚余垃圾進行就地處理和資源化利用。

近5年來，北京地區(qū)對垃圾成分的監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，生活垃圾中的廚余垃圾、餐廚垃圾的含量在50%～60%之間，已占生活垃圾的50%以上[1]。以北京市為例，生活垃圾每天產(chǎn)生2.2萬t，其中的廚余垃圾大約占1.1萬t，而分類收集合格的廚余垃圾僅有500 t～1 000 t，廚余垃圾的分類率在5%～10%，遠未達到預期效果[1]。在《上海市生活垃圾管理條例》實施后，截至2019年9月底，上海全市每天分出濕垃圾比2018年增長130%。今年5月1日北京市實施新版《條例》后，由上海垃圾分類經(jīng)驗推測，北京市廚余垃圾的分出率和分出質(zhì)量預期會有較大提高，廚余垃圾增量大與處理設(shè)施不足將是突出矛盾。為應對北京市強制分類后可能銳增的廚余垃圾，緩解廚余垃圾末端處理設(shè)施能力不足的壓力，研究廚余垃圾源頭減量、就地處理勢在必行。

考慮餐飲單位廚余垃圾因含雜含水率較高，若收集運輸后集中處理會增加運輸成本、降低終端設(shè)施的運行效率；就地處理雖能減輕終端處理設(shè)施壓力，但也存在處理成本高、處理后的產(chǎn)品沒有銷路、產(chǎn)業(yè)鏈過長等問題。針對末端處理設(shè)施能力不足、就地處理出現(xiàn)的各種問題，研究餐飲單位廚余垃圾源頭分類減量顯得尤為重要。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

1.1 國內(nèi)

建設(shè)部2007年討論通過《城市生活垃圾管理辦法》(建設(shè)部157號令)，2010年，國務院辦公廳發(fā)布《關(guān)于加強地溝油整治和餐廚廢棄物管理的意見》(國辦發(fā)[2010]36號)。

上海市在2005年印發(fā)《上海市餐廚垃圾處理管理辦法》，并制定了“餐廚垃圾管理工作聯(lián)席會議”，自此為上海市餐廚垃圾管理工作打開新局面。當前，上海市在餐廚垃圾的前端排放單位管理、中端收運企業(yè)準入、末端處置監(jiān)管等制度方面以及餐廚垃圾資源化處理方面取得了一定成效。

近些年，北京市政府逐步提高對餐廚垃圾的規(guī)范管理，2005年出臺《北京市餐廚垃圾收集運輸處理管理辦法》，2011年印發(fā)《關(guān)于加快推進本市餐廚垃圾和廢棄油脂資源化處理工作方案的通知》，2012年制定《北京市推廣餐廚垃圾就地資源化處理項目指導的意見》，這些文件提出了餐廚垃圾源頭減量、無害化處理的相關(guān)要求。2015年北京市出臺了地方標準DB11/T 170—2015生活有機垃圾好氧發(fā)酵設(shè)備技術(shù)規(guī)范，作為指導開展餐廚垃圾就地處理的技術(shù)要求。當前，為落實新修訂的《北京市生活垃圾管理條例》(2019年)，推動垃圾分類源頭減量工作取得明顯成效，持續(xù)推進廚余垃圾規(guī)范管理，北京市擬出臺相關(guān)政策指導餐飲單位開展廚余垃圾分類減量。

北京市餐飲單位廚余垃圾的收運處理主要包括集中處理和就地處理兩種方式，其中以大型集中處理為主。當前，由于規(guī)劃、用地、工期等原因，北京市新建大型廚余垃圾處理設(shè)施或改擴建原有設(shè)施面臨著規(guī)劃用地難解決、建設(shè)周期長等問題，而按照現(xiàn)有模式對于5月1日實施強制分類后的廚余垃圾只能采取的是經(jīng)過收集轉(zhuǎn)運后送至各區(qū)縣餐廚垃圾廠集中處理，這會嚴重增加終端處理設(shè)施負荷。作為廚余垃圾集中處理的補充，廚余垃圾就地處理在北京市乃至全國經(jīng)歷了近20年的發(fā)展歷程，同時面臨很大的挑戰(zhàn)。一是處理工藝不一，缺乏統(tǒng)一標準，市場規(guī)模化風險大；二是資源化產(chǎn)品含雜、含鹽量較高，需要二次處理，無法直接資源化利用，產(chǎn)品無銷路；三是運行費用高，但政府補貼低。

當前，盡管北京市餐廚處理設(shè)施處理能力可以滿足餐廚垃圾處理需求，但仍處于緊平衡狀態(tài)，一旦部分設(shè)施由于工藝技術(shù)升級改造或其他方面原因造成停產(chǎn)或減產(chǎn)，將會使處理能力下降；如按照餐廚垃圾年收運量，以5%的增長率預估到2025年末，全市餐廚垃圾年收運量將達到91萬t(2 500 t/d)，那時北京市餐廚垃圾處理能力會更加捉襟見肘；同時，垃圾分類后可能激增的家庭廚余垃圾會導致終端處理能力的嚴重不足。

綜上所述可知，今后北京市將出臺相關(guān)政策推進餐飲單位廚余垃圾的源頭分類減量、就地處理相關(guān)研究和應用，以解決北京市廚余垃圾不斷增長和處理能力不足的問題。

1.2 國外

美國：美國的《固體廢棄物污染防治法》要求對餐廚垃圾回收、運輸中存在的可能性問題做好應急措施；美國政府采取多項措施將餐館、企業(yè)、學校等多余食物捐助到各個州的食物貯存點，如“12籃”工程、“二次收貨”工程、“食物儲藏網(wǎng)絡”工程等等，以此減少餐廚廢棄物的堆積量；美國餐廚垃圾最終進入填埋或焚燒設(shè)施量約占產(chǎn)生總量的95%。美國各州都在建立各自的餐廚垃圾處理回收體系，美國近年來也在積極推廣使用廚余垃圾粉碎技術(shù)[3]。

德國：主要以源頭分類收集后，通過運輸車運輸至堆肥場堆肥處理。

日本：2000年頒布了《食品循環(huán)資源再生利用促進法》，2007年對該法進行了修訂，對食品廢棄物資源化利用提出了抑制發(fā)生、循環(huán)利用、減量處理等規(guī)定，要求餐廚垃圾再生利用率須達到40%。餐飲單位產(chǎn)生的餐廚垃圾要投放至政府指定地點，由政府部門批準的企業(yè)回收，通過深加工轉(zhuǎn)化為有效資源(如動物飼料)加以利用[3]。

韓國：針對廚余垃圾進行“從量制”收費制度，并容許使用廚余垃圾粉碎裝置，允許將粉碎的廚余垃圾排入市政污水系統(tǒng)[3]。

2 就地處理技術(shù)應用研究

2.1 餐飲單位廚余垃圾特性

餐飲單位廚余垃圾是指從事餐飲經(jīng)營活動的企業(yè)和機關(guān)、部隊、學校、企業(yè)事業(yè)單位等單位集體食堂在食品加工、飲食服務、單位供餐等活動中產(chǎn)生的食物殘渣、食品加工廢料和廢棄食用油脂。其中，廢棄食用油脂是指不可再食用的動植物油脂和油水混合物。相比國外，我國餐飲單位廚余垃圾的最大特點是成分龐雜，其特點主要有以下幾點：

1)含水率高。含水率高達70%～95%[4]；

2)含鹽量高。剩余飯菜內(nèi)含有較高的鹽分，還含有辣椒、醋酸等；

3)含油量高。油脂含量在1%～8%，脫水干化后有機物質(zhì)含量超過90%[4]；

4)有機物含量高。例如蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪、纖維素等；

5)微量元素多。如氮、磷、鉀、鈣等；

6)易腐易變質(zhì)。腐爛變質(zhì)快，易污染環(huán)境；

7)含雜率高。含有就餐使用的筷子、瓶子、塑料等雜質(zhì)。

2.2 就地處理工藝介紹

目前，我國廚余垃圾就地處理工藝主要包含四類，包括好氧發(fā)酵型、厭氧發(fā)酵型、兼性發(fā)酵型、干燥型；處理方向主要分為減量型和資源型。北京市餐廚垃圾就地處理設(shè)備主要采用資源型的好氧堆肥技術(shù)，其產(chǎn)出物為有機肥料。另外近幾年新進入市場的有消滅型技術(shù)、干燥型技術(shù)等。

2.2.1高溫好氧工藝

利用好氧微生物發(fā)酵降解餐廚垃圾，好氧堆肥現(xiàn)場如圖1所示，堆肥產(chǎn)出物如圖2所示。工藝流程如下：

餐廚垃圾分選→自動投料→破碎→擠壓脫水→剩余物質(zhì)和油水混合物；

剩余物質(zhì)→微生物發(fā)酵→除臭凈化→產(chǎn)出物(經(jīng)二次處理可用作土壤改良劑)；

油水混合物→油水分離→廢棄油脂(資源化利用)→廢水排入隔油池。

資源化分析：高溫好氧發(fā)酵的產(chǎn)出物已經(jīng)從大分子有機質(zhì)轉(zhuǎn)化為小分子有機質(zhì)，具有有機肥組分，但由于含鹽、含雜，需要經(jīng)過二次篩分和稀釋處理，才能作為有機肥使用。因此，高溫好氧發(fā)酵工藝實現(xiàn)資源化的條件是前端分類純凈，不含雜質(zhì)，且需要后腐熟發(fā)酵和添加輔料稀釋鹽分。

2.2.2消滅型工藝

使用從自然界中分離出的高效安全的菌種，混合成有益菌群培養(yǎng)在載床上，投入處理機。微生物通過新陳代謝作用將有機質(zhì)大分子、纖維類、蛋白質(zhì)等降解成無機物或有機質(zhì)小分子，如還原糖，小肽等，可溶性有機質(zhì)利用分子擴散作用通過微生物表面進入細胞內(nèi)，有機質(zhì)和氧氣在細胞內(nèi)進行合成代謝，生成水分、CO2和熱量予以釋放，達到了垃圾消解的目的。運行溫度低，約30 ℃～40 ℃，能耗小。消滅型處理現(xiàn)場如圖3所示。工藝流程如下：

餐廚垃圾→攪拌→研磨→噴水→微生物發(fā)酵(常溫發(fā)酵8 h)→產(chǎn)出物(忽略不計，減量約97%)，處理過程不產(chǎn)生異味，無需除臭。

資源化分析：基本不產(chǎn)生固態(tài)物，只是有機水溶液，但目前尚無轉(zhuǎn)化成液態(tài)肥的成熟技術(shù)。水溶液排放方式需要取得環(huán)保部門認可。

2.2.3干燥型工藝

利用電加熱干燥物料，干化程度可以根據(jù)需要而定。工藝流程如下：

餐廚垃圾提升→破碎→擠壓脫水→剩余物質(zhì)和油水混合物；

剩余物質(zhì)→烘干(6 h～8 h)→產(chǎn)出物(減量約80%)；

油水混合物→油水分離→廢棄油脂(資源化利用)→廢水排入隔油池；

處理過程不產(chǎn)生異味，無需除臭。

資源化分析：1)干燥型設(shè)備的產(chǎn)出物實質(zhì)上還是餐廚垃圾，只是物理上發(fā)生了變化。如果產(chǎn)出物直接用于飼喂畜禽，存在法律風險。2)干燥型設(shè)備的產(chǎn)出物本質(zhì)上還是大分子有機質(zhì)，大分子有機質(zhì)是不能被植物吸收的，其撒入土壤后，還需要一個腐熟過程，該過程以好氧發(fā)酵為主，在發(fā)熱的同時與植物根部爭奪呼吸，對植物的生長造成損害。因此也不能作為有機肥使用。

2.3 工藝路線比較分析

經(jīng)過對高溫好氧發(fā)酵、干燥型、消滅型三種工藝在基本原理、工藝流程、資源化分析等方面的梳理后，進一步對三種類型餐廚垃圾就地處理設(shè)備進行比較分析，詳見表1。

表1 三種類型餐廚垃圾就地處理設(shè)備比較(以1 t/d處理設(shè)備為例)

2.4 就地處理存在的問題

安裝場地：餐廚垃圾就地處理設(shè)備需要提供配套房屋，且受限于上下水、電、氣體排放等外部條件，很多單位安裝場地選擇存有困難?，F(xiàn)有運行項目面臨規(guī)劃、環(huán)保和消防處罰等風險。

運行費用：各區(qū)政府采購的就地處理項目，運行費補助標準只有216元/t～286元/t，且2013年—2015年采購的項目已過兩年質(zhì)保期，維護保養(yǎng)、維修、換件成本大幅上升，企業(yè)入不敷出，維持運行的積極性不高。

資源化：2013年—2015年就地處理主要采用高溫好氧發(fā)酵工藝，但往往由于不具備二次堆肥發(fā)酵條件，不僅沒有獲得資源化收益，反而成為企業(yè)的包袱。

3 分類減量工藝研究

當前，餐飲單位廚余垃圾未經(jīng)源頭分類減量，直接運輸至末端處理設(shè)施，產(chǎn)生許多問題。一是運輸過程中會產(chǎn)生很多滲濾液，而滲濾液的處理是當前行業(yè)難點問題；二是含油、含鹽、含雜率高的特點，嚴重影響后端設(shè)施運行的效果；三是含水量含雜量高，增加運輸成本。同時，北京市將進一步規(guī)范餐廚垃圾流向，這將進一步導致餐廚垃圾終端處理設(shè)施的處理能力嚴重不足，缺口大，末端處理設(shè)施告急。因此，為解決終端處理能力不足，彌補就地處理出現(xiàn)的問題，針對餐飲單位廚余垃圾進行源頭分類減量，加快分類減量裝置的研發(fā)、試點應用和規(guī)范推廣，將是一條切實可行的道路。

餐飲單位餐廚垃圾分類減量裝置工藝包括分揀、固液分離、油水分離基本功能，還可增強提升、破碎、擠壓功能，餐飲單位廚余垃圾通過該裝置后，可實現(xiàn)油、水、渣三相分離。

餐飲單位廚余垃圾分類減量裝置具有如下特點：

1)造價低，運行維護費用低，操作簡便，占地小，可因地制宜大面積投放。

2)分類減量速度快，降水降雜效果明顯，油水分離可實現(xiàn)廢棄油脂回收資源化利用。

3)大幅減少運行成本，大大降低現(xiàn)有餐廚垃圾處理廠運行壓力和運行成本。

4)可有效減少餐廚垃圾處理廠建設(shè)規(guī)模和數(shù)量，節(jié)約建設(shè)成本。

5)可系統(tǒng)性減少財政支出，降低財政負擔。

鑒于以上原因，首先，絕大部分餐飲單位經(jīng)濟上可承受，可自行采購、安裝；其次，裝置投入使用后，在餐飲單位廚余垃圾收運、處理以及配套設(shè)施建設(shè)過程中可節(jié)約大量經(jīng)費，若推廣使用該裝置需財政資金介入引導，用節(jié)約下來的這部分資金進行支持綽綽有余。

4 推薦工藝路線

1)強制餐廚垃圾源頭控水控雜。

不論餐廚垃圾外運處理還是就地處理，源頭控水控雜都十分必要。在后廚或垃圾間安裝簡易的控水控雜和油水分離設(shè)備，不但能實現(xiàn)餐廚垃圾源頭減量、提高純度，而且可降低全流程處理成本。

2)因地制宜選用就地處理設(shè)備。

需要綜合考量餐廚垃圾分類品質(zhì)、場地條件、環(huán)保要求、資源化可能性、投資成本等因素，因地制宜選用不同類型就地處理設(shè)備和工藝組合。

5 結(jié)語

分類減量技術(shù)路線可以從源頭促進餐飲單位對排放的餐廚垃圾進行分類減量、降水降雜、油水分離，緩解餐廚垃圾末端處理設(shè)施壓力，降低收運成本和末端處理成本，促進垃圾分類工作。

在餐飲單位安裝廚余垃圾分類減量裝置，促進廚余垃圾源頭進行分類減量、降水降雜、油水分離，可以達到較好的減量去雜效果。根據(jù)餐飲單位廚余垃圾的產(chǎn)生量，安裝適宜的分類減量裝置，實現(xiàn)對餐飲單位廚余垃圾控水控雜、源頭減量，將減量后的廚余垃圾集中收運或根據(jù)實際情況安裝廚余垃圾就地處理設(shè)備進行就地處理，在實現(xiàn)餐飲單位內(nèi)廚余垃圾減量、處理的同時，回收利用廢棄油脂，并使分離出來的污水通過化糞池后達標排放，形成餐飲單位廚余垃圾減量處理集成技術(shù)體系。