垃圾分類背景下易腐有機(jī)垃圾資源化處理模式探討＊

焦敏娜，任秀娜，王 權(quán)，李榮華，木開(kāi)石，張?jiān)鰪?qiáng)

（西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，陜西 楊凌 712100）

1 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的持續(xù)快速發(fā)展、人民生活水平的提高及城市化進(jìn)程的不斷加快，城市固體廢物的產(chǎn)生量越來(lái)越大，其對(duì)環(huán)境的影響受到廣泛關(guān)注。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局調(diào)查，城市生活垃圾清運(yùn)量從2013 年的1.723 86×108t 增長(zhǎng)到2018 年的2.280 18×108t，年增長(zhǎng)率超過(guò)5%，且在未來(lái)十幾年仍將保持著較高的增長(zhǎng)速率［1］。

近期有研究發(fā)現(xiàn)，易腐有機(jī)垃圾主要由全球30%～50%未被利用和直接丟棄的食物組成［2］。在我國(guó)，隨著居民生活水平大幅提高，以餐廚垃圾及廚余垃圾為主的易腐有機(jī)垃圾占生活垃圾總量的40%～60%［3］。易腐有機(jī)垃圾含有較多的營(yíng)養(yǎng)元素及有機(jī)物質(zhì)，具有較大的資源化利用價(jià)值。由于易腐有機(jī)垃圾具有高含水率、高易腐性等特點(diǎn)［4］，極易腐爛變質(zhì)、傳播病蟲(chóng)害，對(duì)環(huán)境與人類健康造成較大程度地污染與損害。2017 年在國(guó)家發(fā)改委、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部頒布的《生活垃圾分類制度實(shí)施方案》［5］中明確提出2020 年我國(guó)生活垃圾的利用率應(yīng)達(dá)35% 以上，而我國(guó)生活垃圾的主體則為易腐有機(jī)垃圾。綜上，在我國(guó)大力推進(jìn)垃圾分類處理措施的前提下，根據(jù)易腐垃圾的特性選擇其合理有效的處理方式是我國(guó)當(dāng)下亟需解決的問(wèn)題。降低易腐有機(jī)垃圾對(duì)環(huán)境的影響，提高生活垃圾的資源利用率［6］，從而最大程度緩解我國(guó)城市化發(fā)展過(guò)程中因生活垃圾帶來(lái)的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題和日益緊張的資源問(wèn)題。鑒于此，本研究根據(jù)易腐有機(jī)垃圾的來(lái)源、特征、現(xiàn)有處置方法及原理，歸納總結(jié)不同垃圾處理技術(shù)的特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)，以期為易腐有機(jī)垃圾處理工藝的選擇與改進(jìn)提供理論依據(jù)。

2 國(guó)家垃圾分類制度方法

2017 年3 月18 日，國(guó)家發(fā)改委、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布《生活垃圾分類制度實(shí)施方案》，方案結(jié)合地區(qū)的飲食文化和生活習(xí)慣構(gòu)建了垃圾分類制度，將生活垃圾分為可回收垃圾、有害垃圾、易腐垃圾與其他垃圾4 類，其具體分類信息如表1所示［5］。

表1 垃圾分類標(biāo)準(zhǔn)Table 1 The standard of waste classification

固體廢物污染環(huán)境防治法修訂草案對(duì)“生活垃圾污染環(huán)境的防治”有專章規(guī)定和多次修訂引起了社會(huì)群眾的廣泛關(guān)注，使得垃圾分類進(jìn)入2019 年“中國(guó)媒體十大流行語(yǔ)”。2020 年4 月29日，十三屆全國(guó)人大常委會(huì)第十七次會(huì)議通過(guò)了《固體廢棄污染物環(huán)境防治法修訂版》，其中對(duì)垃圾分類制度做了明確的規(guī)定，在執(zhí)行生活垃圾分類制度時(shí)應(yīng)遵循政府推動(dòng)、全民參與、城鄉(xiāng)統(tǒng)籌、因地制宜及簡(jiǎn)便易行等原則。

在垃圾處理產(chǎn)業(yè)鏈中，垃圾分類的地位舉足輕重，是垃圾能否進(jìn)行綜合處理的大前提和基礎(chǔ)。易腐有機(jī)垃圾在收集過(guò)程中常與其他生活垃圾混合處理，其中含有玻璃、塑料、渣石等固體廢物，造成了分離難度增加、處理體積增大、資源化利用效率低、二次污染嚴(yán)重等特點(diǎn)［7］。經(jīng)過(guò)分類收集后，易腐有機(jī)垃圾被單獨(dú)分離出來(lái)，采用密閉裝置運(yùn)輸至指定集中處理地點(diǎn)，根據(jù)不同地區(qū)及易腐垃圾類型進(jìn)行有針對(duì)性地處理［8-10］。不同的生活垃圾經(jīng)過(guò)垃圾分類處理后均能被賦予良好的資源化利用價(jià)值，重新被用于正常的生活生產(chǎn)，有利于緩解我國(guó)城市化發(fā)展過(guò)程中因生活垃圾所帶來(lái)的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題和日益緊張的資源問(wèn)題。此外，習(xí)近平總書(shū)記反復(fù)強(qiáng)調(diào)垃圾分類對(duì)于改善群眾生活環(huán)境和節(jié)約資源的重要性，為生活垃圾分類在我國(guó)的實(shí)施與推進(jìn)提供了強(qiáng)有力的保障。

3 易腐有機(jī)垃圾構(gòu)成及特征

易腐有機(jī)垃圾主要包括餐廚垃圾、家庭餐廚垃圾及其他廚余垃圾［11］。作為易腐有機(jī)垃圾的主要組成部分，餐廚垃圾主要來(lái)源于餐廳、公共食堂、賓館家庭等餐飲行業(yè)加工生產(chǎn)剩余的食品、餐飲廢棄物、食品加工剩余邊角料以及不可食用的各類動(dòng)植物油脂及油水混合物等［12］。我國(guó)餐廚垃圾中主要包括食物殘?jiān)?、油脂、骨頭及少量其他固體廢物（如：塑料、木頭、織物、金屬等），其中食物殘?jiān)煞终疾蛷N垃圾總量的75%～90%（表2）［13-15］。

表2 餐廚垃圾構(gòu)成成分Table 2 The composition of food waste

據(jù)調(diào)查研究表明，餐廚垃圾的含水率高達(dá)75% 以上，油脂含量約為1%～5%，有機(jī)質(zhì)及粗蛋白含量分別占干物質(zhì)含量的80%～99%、10%～20%，鹽分含量約為1%～3%，C/N 通?？蛇_(dá)10～30［16-18］。結(jié)合餐廚垃圾組成可發(fā)現(xiàn)，餐廚垃圾具有高含水率、高鹽分、高有機(jī)質(zhì)含量、高營(yíng)養(yǎng)成分含量等特點(diǎn)，極易腐敗并孳生蠅蟲(chóng)［19］。其他廚余垃圾通常產(chǎn)自家庭生活、農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)、瓜果批發(fā)市場(chǎng)、超市等場(chǎng)所，主要以蔬菜瓜果垃圾為主，一般無(wú)毒無(wú)害、含水率較高、易腐敗變質(zhì)，含有糖類與半纖維素類物質(zhì)，氮磷等營(yíng)養(yǎng)元素含量較餐廚垃圾少［20］。餐廚垃圾作為城市易腐有機(jī)垃圾的主體，其成分復(fù)雜且產(chǎn)生量巨大，占城市固廢總量的37%～75%［21］。有數(shù)據(jù)顯示，2010 年我國(guó)餐廚垃圾的總量約為9.0×107t，2020 年末我國(guó)餐廚垃圾總量將達(dá)到1.2×108t［22］。因此，易腐有機(jī)垃圾作為一種兼具資源性與污染性的固體廢物，如何實(shí)現(xiàn)其減量化、無(wú)害化及資源化處理已經(jīng)成為當(dāng)前我國(guó)乃至全世界環(huán)境保護(hù)、資源高效利用的重點(diǎn)，在資源較匱乏的今天顯得尤為重要。

4 易腐有機(jī)垃圾主要處理技術(shù)

基于我國(guó)居民飲食習(xí)俗，易腐有機(jī)垃圾具有如下特點(diǎn)：高含水率、低熱值、有機(jī)質(zhì)含量豐富、高油、高鹽以及高氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素。這些特點(diǎn)使得易腐有機(jī)垃圾兼具資源性和危害性，因此，解決易腐有機(jī)垃圾的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)無(wú)害化、資源化和減量化處理［23］，目前有效的處理處置方法主要包括無(wú)害化處理與資源化處理兩種，其中無(wú)害化處理（傳統(tǒng)處理法）包括衛(wèi)生填埋法和焚燒法；資源化處理包括飼料法和生物處理法（厭氧消化和好氧堆肥）。

傳統(tǒng)的垃圾處理技術(shù)雖然可以較大程度上解決易腐有機(jī)垃圾數(shù)量龐大的問(wèn)題，但傳統(tǒng)處理技術(shù)運(yùn)作的同時(shí)會(huì)因二次污染對(duì)環(huán)境衛(wèi)生造成較為嚴(yán)重的影響。由于我國(guó)近期環(huán)境整治力度逐年增大，且土地資源日益稀缺，傳統(tǒng)的處理方法已無(wú)法滿足逐年增大的易腐有機(jī)垃圾排放量。易腐有機(jī)垃圾中含有大量的有機(jī)質(zhì)、油脂等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，應(yīng)采用新技術(shù)與方法對(duì)其進(jìn)行減量化處理與合理資源化利用。

4.1 飼料化處理技術(shù)

飼料化處理技術(shù)主要適用于易腐有機(jī)垃圾，是一種使用時(shí)間較長(zhǎng)、技術(shù)發(fā)展較成熟的生物資源化技術(shù)。直接將易腐有機(jī)垃圾作為再生飼料的原料因其可能含有未滅活的病原微生物及有害物質(zhì)，存在一定的風(fēng)險(xiǎn)與安全隱患。目前易腐有機(jī)垃圾飼料化生產(chǎn)模式主要分為高溫脫水制干飼料與生物處理制蛋白兩種模式，采用生物法與物理法對(duì)易腐垃圾進(jìn)行無(wú)害化處理［24］，工藝主要包括高溫脫水法、減壓油溫脫水法、微生物發(fā)酵等。其中高溫脫水能有效殺死易腐垃圾中病原微生物及寄生蟲(chóng)，從而達(dá)到無(wú)害化目的。高溫脫水不僅可獲得高飼用價(jià)值的終產(chǎn)物，經(jīng)脫水處理后的油脂也便于回收。減壓油溫脫水法是以餐廚垃圾中分離的廢棄食用油為熱媒介，在減壓（或真空）的環(huán)境下對(duì)易腐垃圾進(jìn)行油炸飼料化處理。經(jīng)過(guò)減壓油炸處理的餐廚垃圾含水率迅速降低，在起到高溫滅菌作用的同時(shí)還減少了飼料中養(yǎng)分的流失。生物處理主要利用在易腐垃圾中添加微生物，利用一系列微生物對(duì)易腐有機(jī)垃圾的生長(zhǎng)繁殖與新陳代謝產(chǎn)生蛋白類物質(zhì)，由此獲得高附加值的產(chǎn)品，經(jīng)烘干后得到蛋白飼料，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展［25-26］。但由于飼料化處理對(duì)技術(shù)要求高、資金消耗大，限制了易腐垃圾飼料化處理的推廣與應(yīng)用。有研究表明，大部分易腐有機(jī)垃圾中粗蛋白的含量低于20%，經(jīng)過(guò)飼料化處理得到的產(chǎn)品不能滿足作為蛋白類飼料的需求［27］。經(jīng)過(guò)飼料化處理所得到的最后產(chǎn)品，若受熱不完全，其中的病原微生物難以完全去除，作為飼料對(duì)動(dòng)物可能存在致病的風(fēng)險(xiǎn)［26］；經(jīng)過(guò)飼料化處理的餐廚垃圾產(chǎn)品中含鹽量一般為3.6%以上，超出了畜禽養(yǎng)殖飼料含量的限制值（1.8%），會(huì)對(duì)畜禽的生長(zhǎng)、發(fā)育存在一定的影響［28］。因此，易腐有機(jī)垃圾的飼料化處理因其存在的弊端，難以進(jìn)行大規(guī)模的推廣應(yīng)用。

4.2 昆蟲(chóng)養(yǎng)殖處理技術(shù)

有研究發(fā)現(xiàn)，在我國(guó)和東南亞地區(qū)的一些國(guó)家，利用如大頭金蠅、家蠅、果蠅等雙翅目綱蠅類幼蟲(chóng)，或如黑水虻等雙翅目水虻科食腐幼蟲(chóng)啃食易腐垃圾，從而使得蟲(chóng)子快速生長(zhǎng)，不但能獲取到大量的蟲(chóng)蛋白，還能使得易腐有機(jī)垃圾的減量達(dá)到70% 以上［29］。賴發(fā)英等［30］對(duì)蚯蚓分解處理農(nóng)村有機(jī)生活垃圾的研究發(fā)現(xiàn)，蚯蚓對(duì)餐廚垃圾的生物降解率可達(dá)75.69%。蚯蚓消化系統(tǒng)中存在蛋白質(zhì)酶、纖維素酶、淀粉酶等多種酶，可催化易腐有機(jī)垃圾中的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化成易于自身或其他生物吸收的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)［30］。除此之外，易腐有機(jī)垃圾經(jīng)過(guò)昆蟲(chóng)的生物轉(zhuǎn)化，可有效阻斷同源性蛋白病毒在食物鏈中的傳播，降低了飼料化同源污染的風(fēng)險(xiǎn)［31］。然而該技術(shù)仍存在以下缺點(diǎn)：①對(duì)溫度要求較高，需控制在20 ℃左右，反應(yīng)層較薄，占地面積大；②臟亂差環(huán)境問(wèn)題突出；③由黑水虻、蠅蛆等生物轉(zhuǎn)化得到的糞便可作為生物有機(jī)肥，然而由于其穩(wěn)定性較差（大概在堆肥一次發(fā)酵產(chǎn)物水平），有害物質(zhì)降解不徹底，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)較少，直接施用可能會(huì)對(duì)作物生長(zhǎng)造成不良影響，需后續(xù)進(jìn)行堆肥化過(guò)程以達(dá)到“三化”要求；④殘?jiān)矢撸虎蒿暳匣M(jìn)行的過(guò)程較為溫和，其中的病原體及有害物質(zhì)無(wú)法完全去除。鑒于我國(guó)餐廚垃圾普遍具有高油、高鹽、味道重等特性，雖然黑水虻對(duì)高鹽有一定的耐受性［32］，但蟲(chóng)糞中的鹽分含量會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)利用產(chǎn)生一定程度的影響，這阻礙了昆蟲(chóng)處理技術(shù)在我國(guó)易腐有機(jī)垃圾處理中的普及與應(yīng)用。

4.3 厭氧發(fā)酵技術(shù)

厭氧發(fā)酵是指有機(jī)物質(zhì)在厭氧條件下，通過(guò)各類厭氧微生物如甲烷菌的分解代謝，最終形成以甲烷為主要成分的可燃性混合氣體的過(guò)程［33］。近年來(lái)，厭氧發(fā)酵技術(shù)被廣泛應(yīng)用于易腐有機(jī)垃圾資源化處理，該法不僅可實(shí)現(xiàn)易腐有機(jī)垃圾的集中處理，還能實(shí)現(xiàn)資源二次利用（厭氧發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的沼氣是一種清潔能源，經(jīng)安全收集后可再次使用，同時(shí)沼渣可以作為有機(jī)肥料應(yīng)用到農(nóng)田中），是一種集能源、環(huán)保于一體的處理工藝［34］。瑞士的Komogas 厭氧發(fā)酵廠則是利用厭氧微生物在厭氧環(huán)境下對(duì)易腐有機(jī)垃圾進(jìn)行無(wú)害化處理，發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣可用作燃料，日產(chǎn)沼氣量可達(dá)3 200 m3，發(fā)酵所剩的沼渣經(jīng)過(guò)脫水可制成有機(jī)肥使用［35］。厭氧發(fā)酵的過(guò)程主要分為：①生物多聚體水解階段；②產(chǎn)酸階段；③乙酸化階段；④同型產(chǎn)乙酸階段；⑤產(chǎn)甲烷階段。由于操作及反應(yīng)器構(gòu)型簡(jiǎn)單，傳統(tǒng)厭氧發(fā)酵多采用單相反應(yīng)器。根據(jù)厭氧發(fā)酵原料的固體廢物含量可分為濕式發(fā)酵（＜15%）與干式發(fā)酵（≥15%）［36］。濕式發(fā)酵設(shè)備費(fèi)用高、后續(xù)操作工作復(fù)雜且工作量大，但穩(wěn)定性高。我國(guó)目前多數(shù)沼氣化工程采用濕式發(fā)酵工藝［37］。雖然很多地方采用厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的方式處理有機(jī)固體廢物，但我國(guó)地域遼闊，氣候條件與飲食習(xí)慣不盡相同，使得易腐有機(jī)垃圾的成分存在較大差異；且易腐有機(jī)垃圾中的餐廚垃圾有機(jī)物質(zhì)含量高、體積龐大、含有較多難降解的油脂類物質(zhì)、所需接種活性物數(shù)量較大致使傳統(tǒng)的單相反應(yīng)器難以滿足餐廚垃圾的厭氧發(fā)酵處理［38］。此外，厭氧發(fā)酵處理易腐有機(jī)垃圾存在投資大、成本高、沼氣產(chǎn)氣率低、對(duì)專業(yè)技術(shù)要求較高、資金回收困難和厭氧發(fā)酵剩余物（沼液）處理難等問(wèn)題，導(dǎo)致利用厭氧發(fā)酵資源化處理易腐有機(jī)垃圾難以大范圍推廣［34］。目前，為了提高餐廚垃圾厭氧發(fā)酵的資源化利用效率和沼氣產(chǎn)量等，可采用共發(fā)酵技術(shù)。

4.4 好氧堆肥技術(shù)

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的飛速發(fā)展，以餐廚垃圾為主的易腐有機(jī)垃圾產(chǎn)生量也日益增大，綜合考慮環(huán)境友好、減量化程度與資源利用效率，堆肥處理技術(shù)的應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大。目前好氧堆肥工藝主要包括條垛式堆肥、靜態(tài)堆垛堆肥、槽式堆肥與反應(yīng)器堆肥4 類。由于好氧堆肥過(guò)程中好氧微生物在氧化分解有機(jī)物的同時(shí)會(huì)釋放大量的熱量，導(dǎo)致堆體溫度升高，因而好氧堆肥也稱為高溫堆肥。高溫堆肥法因其處理周期短、無(wú)害化程度高、占地面積小、減量效果明顯而受到越來(lái)越多的關(guān)注［39］。

好氧堆肥因處理量大、易操作、資源化程度高、資金投入少和運(yùn)行成本低等特點(diǎn)，被廣泛用于易腐有機(jī)垃圾的處理［40］。孟小春［41］以餐廚垃圾與城市污水污泥作為堆肥原料，采用二次堆肥工藝對(duì)餐廚垃圾與污泥進(jìn)行了混合堆肥，從而實(shí)現(xiàn)了有機(jī)固廢的資源化利用，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)的綠色發(fā)展。Chang 等［42］的研究表明，好氧堆肥對(duì)易腐有機(jī)垃圾的處理效率高、發(fā)酵周期短，4 d 左右即可完成堆肥，實(shí)現(xiàn)對(duì)易腐垃圾的資源化利用。好氧堆肥符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展理念，有效地改善了垃圾處理廠易腐垃圾的填埋現(xiàn)狀，提高了易腐有機(jī)垃圾的資源化利用率，減少了易腐垃圾的填埋量，延長(zhǎng)了垃圾處理廠的使用壽命［43］。

據(jù)估計(jì)，生物有機(jī)肥生產(chǎn)規(guī)模以每年5%的速率增長(zhǎng)，未來(lái)將成為農(nóng)業(yè)農(nóng)村施用肥料的新常態(tài)。因此，好氧堆肥法資源化處理易腐有機(jī)垃圾是較為綠色環(huán)保的途徑，是未來(lái)處理易腐有機(jī)垃圾的主流方式之一。然而，未實(shí)施垃圾分類的混合垃圾中含有不可腐爛的無(wú)機(jī)物，如石塊、金屬、電池、玻璃和塑料等，會(huì)導(dǎo)致堆肥腐熟周期長(zhǎng)、無(wú)害化程度低和肥料肥效低等問(wèn)題。此外，易腐有機(jī)垃圾中的餐廚垃圾具有的高油脂、高鹽分含量特性會(huì)抑制堆體中好氧微生物的生長(zhǎng)代謝，導(dǎo)致好氧堆肥周期延長(zhǎng)，腐殖化程度較低。任連海等［44］的研究表明，餐廚垃圾好氧堆肥體系的高溫期溫度隨含油量的升高而降低，當(dāng)原材料的含油量達(dá)到8%時(shí)，堆體高溫期的溫度（＜55 ℃）不能達(dá)到殺滅草籽及病原微生物的目的。與此同時(shí)，堆體還存在著惡臭氣體釋放、腐殖化程度低等問(wèn)題。這些挑戰(zhàn)不僅會(huì)影響易腐有機(jī)垃圾堆肥化處理方式的選擇，還易對(duì)環(huán)境造成二次污染，并進(jìn)一步降低有機(jī)肥的品質(zhì)［45］，從而限制了好氧堆肥技術(shù)的發(fā)展和推廣。鑒于上述好氧堆肥存在的問(wèn)題，在易腐有機(jī)垃圾無(wú)害化與資源化處理過(guò)程中應(yīng)結(jié)合當(dāng)前垃圾分類措施，聯(lián)合添加劑、多次發(fā)酵等手段改善易腐有機(jī)垃圾的堆肥產(chǎn)品質(zhì)量，提升資源化利用效率。

易腐有機(jī)垃圾好氧發(fā)酵處理后的產(chǎn)物（堆肥）是我國(guó)生產(chǎn)商品有機(jī)肥的重要原料。將有機(jī)肥產(chǎn)品施入土壤，不僅能為植物生長(zhǎng)提供養(yǎng)分，還可顯著改善土壤的物理、化學(xué)及生物學(xué)性質(zhì)，提高土壤保水保肥能力，保障農(nóng)產(chǎn)品安全，最大程度提高有機(jī)固廢資源化利用率。利用好氧堆肥法處理易腐有機(jī)垃圾生產(chǎn)有機(jī)肥，對(duì)促進(jìn)農(nóng)業(yè)資源、農(nóng)業(yè)環(huán)境以及人與自然和諧友好發(fā)展，保護(hù)生態(tài)環(huán)境都有重要意義。Zhang 等［46］與Zhang等［47］通過(guò)對(duì)餐廚垃圾堆肥中的惡臭氣體（揮發(fā)性硫化物及氨氣）、污泥與餐廚垃圾共發(fā)酵等研究中發(fā)現(xiàn)，好氧堆肥是一種較理想、較清潔、能得到較多高附加值產(chǎn)品的資源化利用方式，能在一定程度上充分實(shí)現(xiàn)易腐有機(jī)垃圾的減量化、無(wú)害化、資源化處理。

上述幾種易腐有機(jī)垃圾處理方式的投資和運(yùn)行費(fèi)用比較見(jiàn)表3［48-50］。經(jīng)對(duì)比可發(fā)現(xiàn)，好氧堆肥的投資成本和運(yùn)行成本較低，同時(shí)能滿足一定的處理需求。且《到2020 年化肥施用量零增長(zhǎng)行動(dòng)方案》和《開(kāi)展果菜茶有機(jī)肥替代化肥行動(dòng)方案》等文件的相繼落實(shí)推進(jìn)了有機(jī)肥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，從源頭上促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品安全、清潔生產(chǎn)，對(duì)恢復(fù)土壤質(zhì)量和改善農(nóng)田耕種環(huán)境具有重要意義。因此，利用好氧堆肥技術(shù)實(shí)現(xiàn)易腐有機(jī)垃圾的資源化利用是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

表3 不同處理方式的投資與運(yùn)行費(fèi)用比較Table 3 Comparison of investment and operating costs fordifferent treatments

5 垃圾分類背景下易腐有機(jī)垃圾肥料化的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

垃圾分類的實(shí)施可進(jìn)一步降低城市生活垃圾中有害物質(zhì)的含量，如重金屬和有機(jī)污染物，顯著促進(jìn)易腐有機(jī)垃圾的無(wú)害化處理過(guò)程，保證了最終堆肥產(chǎn)品的品質(zhì)，從而促進(jìn)易腐有機(jī)垃圾肥料化的發(fā)展；此外，垃圾分類的實(shí)施為規(guī)模化、自動(dòng)化堆肥廠提供了充足的堆肥原料。從發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的可行性分析，高品質(zhì)堆肥具有更高的產(chǎn)品價(jià)值，因而能創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益，提高資源的利用率。綜上所述，垃圾分類的實(shí)施為易腐有機(jī)垃圾堆肥化處理提供了更多的可能性和機(jī)遇。

目前，好氧發(fā)酵是易腐有機(jī)垃圾資源化利用的主要方式之一，但好氧堆肥中存在的腐熟周期長(zhǎng)、氮素?fù)p失嚴(yán)重、溫室氣體排放顯著和堆肥產(chǎn)品腐殖化程度低等不足之處限制了其發(fā)展。針對(duì)以上難題，常采用的措施主要包括：調(diào)整堆肥參數(shù)、優(yōu)化堆肥調(diào)理劑（種類及粒徑）、接種微生物菌劑和添加化學(xué)及礦物添加劑等。這些措施在控制好氧堆肥過(guò)程中污染物的排放，提高了堆肥產(chǎn)品的質(zhì)量與農(nóng)用價(jià)值。與其他方法相比，添加礦物添加劑具有操作性強(qiáng)、時(shí)效長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)成本低等特點(diǎn)，因而被廣泛使用。

然而，礦物添加劑在好氧堆肥中的應(yīng)用仍存在以下難題：①我國(guó)地域遼闊，不同區(qū)域的溫度存在一定的差異。東北、西北等地區(qū)在好氧發(fā)酵過(guò)程中存在升溫緩慢等難題。此外，由于各地的礦物種類不同，由此造成的礦物添加劑的選擇也存在較大的差異。②目前研發(fā)出的有良好工程應(yīng)用效果的添加劑，由于添加作業(yè)復(fù)雜等問(wèn)題，在肥料生產(chǎn)的過(guò)程中還難以大面積推廣應(yīng)用。因此，設(shè)計(jì)并研發(fā)應(yīng)用廣泛且高效廉價(jià)的礦物添加劑仍是改良好氧堆肥技術(shù)的關(guān)鍵。

6 不同類型易腐有機(jī)垃圾的處理思路建議

易腐有機(jī)垃圾是資源型固體廢物，對(duì)其處理應(yīng)當(dāng)遵從可持續(xù)發(fā)展的原則。綜合第4 節(jié)中無(wú)害化、資源化處理易腐有機(jī)垃圾的方法，好氧堆肥、厭氧消化與其他處理方法相比具有更高的資源化利用效率，經(jīng)其處理可得到高附加值的產(chǎn)品，表現(xiàn)出較好的應(yīng)用前景。目前這兩種方法在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家被廣泛利用推廣［51-52］。根據(jù)不同類型易腐有機(jī)垃圾具有不同理化性質(zhì)的特點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)調(diào)整不同的資源化利用方式。

1）對(duì)于含油量較少或不含油的其他廚余垃圾（來(lái)源于農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)、農(nóng)產(chǎn)品批發(fā)市場(chǎng)的蔬菜瓜果垃圾），在考慮減量化、無(wú)害化處理的同時(shí)也應(yīng)提高有機(jī)固廢資源化利用效率，針對(duì)廚余垃圾含水率較高的問(wèn)題，建議采用濕式發(fā)酵工藝。厭氧發(fā)酵是利用厭氧微生物降解生物質(zhì)廢物的作用生產(chǎn)能源氣體的資源化分式；廚余垃圾可經(jīng)過(guò)好氧微生物分解活動(dòng)，經(jīng)過(guò)腐殖化過(guò)程可以得到穩(wěn)定、腐熟的有機(jī)肥產(chǎn)品。

2）對(duì)于油脂含量較高的餐廚垃圾（來(lái)源于餐廳、公共食堂、賓館等餐飲行業(yè)加工生產(chǎn)剩余的食品、餐飲廢物、食品加工剩余邊角料以及不可食用的各類動(dòng)植物油脂及油水混合物），應(yīng)當(dāng)先對(duì)其進(jìn)行預(yù)分選與油水分離處理。餐廚垃圾中各組分的性質(zhì)對(duì)資源化處理的過(guò)程、反應(yīng)器類型、產(chǎn)品性質(zhì)均存在較大的影響。根據(jù)物料的密度、粒度、摩擦性等特點(diǎn)的差異對(duì)餐廚垃圾進(jìn)行瀝水、分選、制漿、除砂、分油等過(guò)程的操作［53-55］，以提高對(duì)餐廚垃圾后續(xù)資源化處理的可操作性，提高資源利用效率。對(duì)于分選過(guò)程的分油步驟，根據(jù)餐廚垃圾中油脂（浮油、分散油、乳化油、溶解油、固相內(nèi)部油脂）的不同特點(diǎn)［56］，依據(jù)分離原理分為物理法（沉降、機(jī)械、離心、粗粒化、隔油池等）與物理化學(xué)法（濕熱、浮選等）［57］。經(jīng)過(guò)分油處理得到的油脂經(jīng)過(guò)除水、去油、去顆粒物、去鹽、去膠質(zhì)物等程序在酸、堿、酯交換反應(yīng)操作單元中生成生物柴油［58］。而經(jīng)過(guò)分選去油的餐廚垃圾固體，可通過(guò)厭氧消化或好氧發(fā)酵過(guò)程得到能源氣體或有機(jī)肥料，從而達(dá)到“三化要求”。

3）針對(duì)餐廚垃圾高含水率、油脂較難降解的特性，在厭氧消化過(guò)程中采用共發(fā)酵的方式，以有效減少餐廚垃圾單相厭氧消化過(guò)程中出現(xiàn)的易酸化、NH+4-N 抑制甲烷產(chǎn)生等問(wèn)題，從而提高厭氧系統(tǒng)沼氣的產(chǎn)量［59］。對(duì)于好氧發(fā)酵過(guò)程而言，調(diào)理劑（秸稈、鋸末、枝條碎末等）、礦物輔助材料（沸石、膨潤(rùn)土、麥飯石、鳥(niǎo)糞石等）、功能菌群（白腐真菌、鏈霉菌和芽孢桿菌等）的添加均能有效促進(jìn)餐廚垃圾好氧堆肥進(jìn)程。

7 易腐有機(jī)垃圾處理的發(fā)展趨勢(shì)

7.1 規(guī)模化、自動(dòng)化、模塊化

易腐有機(jī)垃圾由于其含水率高、有機(jī)物含量高，易腐爛發(fā)臭，對(duì)環(huán)境影響較大，因此，在居民家庭和城市居民小區(qū)內(nèi)進(jìn)行（預(yù)）處理都不是最佳選擇。隨著易腐有機(jī)垃圾收集、貯存和運(yùn)輸方式的優(yōu)化，未來(lái)易腐有機(jī)垃圾的處理應(yīng)該向著規(guī)?；?、自動(dòng)化、模塊化方向發(fā)展，考慮到我國(guó)居民小區(qū)并未在設(shè)計(jì)時(shí)考慮垃圾分類后易腐有機(jī)垃圾的處理問(wèn)題，因此，在居民小區(qū)內(nèi)（預(yù)）處理易腐有機(jī)垃圾還存在較大的爭(zhēng)議。目前分散在居民小區(qū)的易腐有機(jī)垃圾收集與處理設(shè)施，可以作為垃圾堆肥廠的收集和預(yù)處理步驟，未來(lái)應(yīng)考慮將居住小區(qū)收集的易腐有機(jī)垃圾直接轉(zhuǎn)運(yùn)到大型垃圾堆肥廠進(jìn)行集中處理，這樣無(wú)論從經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、安全的角度考慮都是優(yōu)先的選擇。

對(duì)于易腐有機(jī)垃圾的處理，大型自動(dòng)化生產(chǎn)線因其較強(qiáng)的處理能力而具備明顯的優(yōu)勢(shì)，但其也存在設(shè)備體積大、占地面積較大、設(shè)備運(yùn)行和維修保養(yǎng)費(fèi)用高等不足。此外大型生產(chǎn)線作業(yè)具有一定的規(guī)模，需要提前集中一定量的易腐有機(jī)垃圾，當(dāng)垃圾處理量較少時(shí)，大型自動(dòng)化生產(chǎn)線在經(jīng)濟(jì)效益上略顯不足。近年來(lái)，垃圾處理相關(guān)政策的頒布及垃圾分類的實(shí)施，為大型生產(chǎn)線的運(yùn)行提供了充足的物料并保障了最終產(chǎn)品的質(zhì)量。為了更高效地資源化處理不斷增加的易腐有機(jī)垃圾，對(duì)處理設(shè)備的要求進(jìn)一步提高，目前的設(shè)備在提高餐廚垃圾處理效率方面還有很大的進(jìn)步空間。

7.2 多種技術(shù)融合化、創(chuàng)新化

餐廚垃圾是易腐有機(jī)垃圾的主要組成成分，由于我國(guó)特殊的烹飪方式，使其具有高油、高鹽和高含水率的特點(diǎn)。為了更好地資源化利用易腐有機(jī)垃圾，建議采用多種技術(shù)融合創(chuàng)新。以餐廚垃圾為例，可以將收集的原材料初步去除雜物，利用離心或壓榨等手段得到有機(jī)質(zhì)干渣和油水混合物，有機(jī)質(zhì)干渣可用于生產(chǎn)有機(jī)肥；油水混合物再次分離后，油脂可用于生產(chǎn)生物柴油，最終剩下的水中含有豐富的有機(jī)質(zhì)，可進(jìn)行厭氧發(fā)酵生產(chǎn)能源氣體，作為高品質(zhì)熱源循環(huán)應(yīng)用于發(fā)酵裝備，產(chǎn)生的沼渣可以進(jìn)入好氧發(fā)酵系統(tǒng)［60］。

8 結(jié)論

易腐有機(jī)垃圾是一種“放錯(cuò)位置的資源”。垃圾分類的實(shí)施，有助于改善垃圾品質(zhì)，為易腐有機(jī)垃圾的高值化利用提供了可能，并通過(guò)對(duì)垃圾生物資源的利用，進(jìn)一步改善人居生活環(huán)境。本研究探討了垃圾分類制度實(shí)施下易腐垃圾處理現(xiàn)狀，并對(duì)易腐垃圾無(wú)害化與資源化處理措施及其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了歸納總結(jié)。通過(guò)傳統(tǒng)處理方法與厭氧發(fā)酵、好氧堆肥的投資與運(yùn)行費(fèi)用及各方法的特點(diǎn)比較可推測(cè)，好氧堆肥技術(shù)是易腐有機(jī)垃圾資源化處理的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步和人們環(huán)保意識(shí)的提高，易腐有機(jī)垃圾的處理會(huì)趨于減量化、無(wú)害化和資源化，成為人類的另一種寶貴資源。