廚余垃圾全組分高值安全利用成套技術(shù)及應(yīng)用

北京工商大學(xué)，河南省機(jī)場(chǎng)集團(tuán)有限公司，河南艾爾旺新能源環(huán)境股份有限公司，寧波開(kāi)誠(chéng)生態(tài)技術(shù)股份有限公司，蘇州騰康環(huán)?？萍加邢薰荆K綠博生物科技有限公司

作者：任連海，李增輝，王 攀，趙曉琳，朱華倫，胡 兵，王 強(qiáng)，郵箱：renlh@th.btbu.edu.cn

【基本情況】

“餐廚垃圾全組分高值安全利用成套技術(shù)及應(yīng)用”（以下簡(jiǎn)稱“本項(xiàng)目”）來(lái)源于“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃“密閉式生活垃圾與餐廚垃圾收運(yùn)裝備與智能調(diào)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)”（項(xiàng)目編號(hào)：2012BAC25BO1）、“區(qū)域化餐廚垃圾聯(lián)合處理及生物燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)化技術(shù)研發(fā)、商業(yè)模式構(gòu)建與工程示范”（項(xiàng)目編號(hào)：2014BAC27B00）和國(guó)家自然科學(xué)基金“餐廚垃圾干式厭氧發(fā)酵優(yōu)勢(shì)菌群健康演替調(diào)控技術(shù)基礎(chǔ)”（項(xiàng)目編號(hào)：51578008），起止日期為2013 年1 月1 日—2019 年12 月31 日。本項(xiàng)目成果由北京工商大學(xué)、河南艾爾旺新能源環(huán)境股份有限公司、寧波開(kāi)誠(chéng)生態(tài)技術(shù)股份有限公司、蘇州騰康環(huán)?？萍加邢薰?、江蘇綠博生物科技有限公司共同研發(fā)。針對(duì)當(dāng)前我國(guó)廚余垃圾雜質(zhì)分離難、資源化產(chǎn)品附加值低的問(wèn)題，研究了廚余垃圾全組分資源化、高值化利用技術(shù)，建立多元化、功能性、低碳有機(jī)質(zhì)資源化再生產(chǎn)品體系；通過(guò)廚余垃圾資源化處理示范工程建設(shè)，實(shí)現(xiàn)科技成果應(yīng)用推廣，提升廚余垃圾資源化處理與利用的技術(shù)水平，促進(jìn)我國(guó)廚余垃圾資源化處理產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

本項(xiàng)目榮獲2022 年度中國(guó)城市環(huán)境衛(wèi)生協(xié)會(huì)科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。東莞、衡水、南昌、珠海廚余垃圾處理項(xiàng)目見(jiàn)圖1。

圖1 東莞、衡水、南昌、珠海廚余垃圾處理項(xiàng)目Figure 1 Kitchen waste disposal projects in Dongguan,Hengshui,Nanchang,and Zhuhai

【技術(shù)/案例原理及技術(shù)路線】

（1）針對(duì)廚余垃圾雜物多、生物料破壁難的問(wèn)題，在系統(tǒng)研究廚余垃圾理化特性的基礎(chǔ)上，研發(fā)了集破碎、淋洗、離心、篩分于一體的兩級(jí)破碎、分段分級(jí)除雜、兩級(jí)提油的有機(jī)質(zhì)回收分選技術(shù)，突破了傳統(tǒng)工藝對(duì)雜物耐受的局限，攻克了有機(jī)質(zhì)資源流失難題。

（2）針對(duì)厭氧發(fā)酵系統(tǒng)攪拌不均勻?qū)е碌脑O(shè)備運(yùn)行不暢、產(chǎn)氣率低的問(wèn)題，研究了射流及機(jī)械攪拌結(jié)合的攪拌技術(shù)，獨(dú)特的導(dǎo)流攪拌可以將液面上可能存在的浮渣抽吸到罐體下部，并通過(guò)推流攪拌與漿料混合在一起，最終隨沼液排出，有效防止上部浮渣結(jié)蓋。

（3）為實(shí)現(xiàn)廚余垃圾固形物的高值化利用，研究了廚余垃圾飼養(yǎng)黑水虻技術(shù)，優(yōu)化黑水虻處理廚余垃圾的飼養(yǎng)條件，探究生物強(qiáng)化對(duì)黑水虻處理廚余垃圾的作用，以提高鮮蟲(chóng)產(chǎn)量和廚余垃圾的減量率。

（4）利用廚余垃圾廢液作為基質(zhì)，通過(guò)接種具有解磷、固氮、解鉀功能的微生物可以生產(chǎn)液態(tài)菌肥，從而實(shí)現(xiàn)廚余垃圾廢液的資源化利用，降低污水處理成本。

廚余垃圾全組分高值安全利用技術(shù)見(jiàn)圖2。

圖2 廚余垃圾全組分高值安全利用技術(shù)Figure 2 Technology of high value and safe utilization of kitchen waste

【技術(shù)/案例特點(diǎn)】

（1）本項(xiàng)目提出了“邊破邊分”的新工藝?yán)砟睿捎脙杉?jí)破碎、分段分級(jí)除雜、兩級(jí)提油的工藝路線，有效降低了廚余垃圾處理過(guò)程中有機(jī)質(zhì)的損失。

（2）本項(xiàng)目開(kāi)發(fā)了采用射流及機(jī)械攪拌結(jié)合的形式，實(shí)現(xiàn)環(huán)向旋流和豎向升流攪拌，使物料和消化細(xì)菌可以短時(shí)間內(nèi)充分混合，組合式厭氧發(fā)酵設(shè)備集發(fā)酵、儲(chǔ)氣于一體，能夠節(jié)約設(shè)備投資，節(jié)省占地面積，降低投資成本。

（3）本項(xiàng)目研發(fā)了利用廚余垃圾固形物飼養(yǎng)黑水虻技術(shù)，篩選出腸道有益菌，通過(guò)腸道有益菌強(qiáng)化廚余垃圾降解飼養(yǎng)黑水虻，鮮蟲(chóng)產(chǎn)量可增加80%，大幅提升廚余垃圾固形物減量化水平。

（4）本項(xiàng)目研發(fā)了以廚余垃圾廢液為基質(zhì)的非滅菌環(huán)境條件下液態(tài)菌肥生產(chǎn)工藝，圓褐固氮菌和巨大芽孢桿菌的有效活菌數(shù)均高于2×108cfu/mL，雜菌率均低于10%，達(dá)到GB 20287—2006 農(nóng)用微生物菌劑的要求，可通過(guò)農(nóng)用等土地利用途徑解決沼液最終處置和資源化利用的問(wèn)題。

【長(zhǎng)效運(yùn)行模式與機(jī)制】

本項(xiàng)目以實(shí)現(xiàn)廚余垃圾的全組分高值安全利用為主線，實(shí)施多學(xué)科、全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新。在深入研究廚余垃圾的產(chǎn)生特性、物理特性、化學(xué)特性、安全特性的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)構(gòu)建處理工藝?yán)碚摚邪l(fā)精細(xì)化處理工藝技術(shù)與設(shè)計(jì)方法、專業(yè)化關(guān)鍵裝備，研究全組分資源化、高值化利用技術(shù)，建立多元化、功能性、低碳有機(jī)質(zhì)資源化再生產(chǎn)品體系；通過(guò)廚余垃圾資源化處理在北京、上海、蘇州、寧波、東莞、衡水、南昌、珠海等示范工程建設(shè)應(yīng)用，環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著，具有較好的推廣前景。

【經(jīng)濟(jì)、環(huán)境及社會(huì)效益】

（1）經(jīng)濟(jì)效益：本項(xiàng)目通過(guò)理論研究、技術(shù)設(shè)備開(kāi)發(fā)和應(yīng)用示范，在實(shí)現(xiàn)城市廚余垃圾處理處置技術(shù)創(chuàng)新的同時(shí)，將顯著提升廚余垃圾的處理處置水平，實(shí)現(xiàn)資源化利用，獲得沼氣、免疫活性肽、液態(tài)菌肥等產(chǎn)品，提高廚余垃圾處理項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性，降低由購(gòu)買(mǎi)服務(wù)給政府帶來(lái)的財(cái)政壓力，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。近5 年新增銷售額9.6 億元，新增利潤(rùn)1.2 億元。

（2）環(huán)境效應(yīng)：本項(xiàng)目通過(guò)基于全量化和高值化為導(dǎo)向的廚余垃圾處理理論和技術(shù)體系構(gòu)建，可以實(shí)現(xiàn)廚余垃圾的高值化和資源化利用，有效解決廚余垃圾的出路問(wèn)題，減輕城市的環(huán)保壓力，促進(jìn)生態(tài)文明發(fā)展，具有良好的生態(tài)效應(yīng)。

（3）社會(huì)效益：本項(xiàng)目創(chuàng)新性提出以全量化消納和無(wú)害化處置為導(dǎo)向的廚余垃圾處理理論和技術(shù)體系，開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的廚余垃圾處置成套化技術(shù)及裝備，構(gòu)建助推城市廚余垃圾資源化回收與增值利用的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)體系及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，可有力保障垃圾分類政策的順利實(shí)施，推進(jìn)城市有機(jī)垃圾的整合治理和利用，促進(jìn)“無(wú)廢城市”建設(shè)，社會(huì)效益顯著。