基于情景分析的城市餐廚垃圾處理方案研究

李笑寒 陳子惟 劉詠妍 徐琳瑜

（北京師范大學環境學院，北京 100875）

1．引言

隨著我國經濟的發展和城市化進程的加快，城市生活垃圾的排放量越來越大，其餐廚垃圾廢棄物所占比例日漸上升，占到城市生活垃圾的37%～62%。餐廚垃圾處理不當極易引起變質、腐敗滋生有害微生物及蚊蠅，產生大量毒素，并散發出惡臭氣味，污染水體和大氣環境。因此，對餐廚垃圾的處理和管理成為城市生活垃圾處理中的一大難題。目前世界各國對食品安全和環境保護均十分重視，加大力度打擊危害人們健康的不法行為，人們也越來越關注自身的身體健康與食品安全。餐廚垃圾的有效處理，不僅有利于保護人類健康，也能夠大大減少餐廚垃圾造成的環境污染，具有重要的社會和環境效益。

餐廚垃圾是指除居民日常生活以外的食品加工、飲食服務、單位供餐等活動中產生的廚余垃圾和廢棄食用油脂[1]。根據來源不同，餐廚垃圾主要分為餐飲垃圾和廚余垃圾。前者產生自飯店、食堂等餐飲業的殘羹剩飯，具有產量大、來源多、分布廣的特點；后者主要指居民日常烹調中廢棄的下腳料，數量不及餐飲垃圾龐大。餐廚垃圾處理不當會造成環境污染，而如果用餐廚垃圾飼養豬等家畜，也會對人類健康造成嚴重威脅。基于餐廚垃圾的環境資源效益及其可能對環境造成的危害，目前國內外對餐廚垃圾的管理及處理都十分重視，其中餐廚垃圾的處理場所是目前學者研究的一個方向。餐廚垃圾傳統上是作為生活垃圾的一種，與其他生活垃圾一同在垃圾處理場進行處理。后經研究發現，餐廚垃圾由于其組成特殊，需要單獨進行處理才能減少對環境造成的污染，因此國內相繼出現一些專門處理餐廚垃圾的垃圾處理場。但是隨著人口的增多，許多餐廚垃圾處理場并不能夠完全處理每天其所在范圍內的所有餐廚垃圾，所以未能得到有效處理的餐廚垃圾對環境存在著潛在的威脅。歐美和日本等發達國家主要通過制定相關法律、法規對餐廚垃圾的產生和處理過程進行管理[2-3]。而在餐廚垃圾處理方法方面，我國使用較多的有蚯蚓堆肥[4]、容器式堆肥；日本則重點著手于非傳統方式的餐廚垃圾資源化技術研究[5-6]；美國餐廚垃圾的處理方式更多的是進行資源化利用[7-8]；韓國通常利用微生物菌種集中處理餐廚垃圾來制造飼料[9]。餐廚垃圾處理多樣化的同時也帶來了新的問題，就是如何根據不同地區的不同自然、社會、經濟等發展狀況與資源條件來進行處理方案的篩選。吳婧[10]等人根據層次分析法對陜西省淳化縣農戶生活垃圾處理方案進行了比選，最終確定了最優的處理方案。（可見，一些規劃中使用的決策方法應用到垃圾處理方案選擇中，同樣是可行的。）

本文選擇重慶市為研究區，針對其特殊飲食習慣和餐廚垃圾組成，以未能被垃圾處理場有效處理的餐廚垃圾為對象，分別以制定法律、法規和設計餐廚處理場（2種不同處理場所）提出3種處理方案情景，并對優選方案進行成本效益核算，以期能夠為重慶市餐廚垃圾的有效處理提供依據。

2．城市餐廚垃圾處理方案的情景分析

我國餐廚垃圾具有“四多一雜一難”的特點，即：量多、水多、油多、鹽多、組分復雜、分類困難，因此，對于國外的一些處理方法我們難以直接照搬，還需要結合國情進行創新，以求達到較好的處理效果。重慶是中國中西部內陸地區唯一的直轄市，經濟發達，餐飲業十分繁榮，造成重慶的餐廚垃圾數量龐大。其特殊的飲食文化及飲食習慣，使重慶市餐廚垃圾處理的結構具有特殊性。餐廚垃圾中蛋白質和鈉的含量較高，同時其餐廚垃圾油脂含量達90%以上，熱量偏高，在高溫條件下，很容易腐爛變質，產生臭味。雖然現有餐廚垃圾處理場每天能處理餐廚垃圾900t，但主城區剩余700t需要由產生單位自行處理，因而存在隨意傾倒的現象。因此，完善餐廚垃圾的回收機制，將每天產生的餐廚垃圾全部進行無害化處理是重慶市餐廚垃圾當前亟須解決的問題。針對這一問題，可通過減少餐廚垃圾產生來源以及提高餐廚垃圾處理能力兩個方面來尋找解決方案，并從環境效益、社會效益及經濟效益的角度來設定解決方案。

2.1 情景方案1

從環境效益角度考慮，由于餐廚垃圾的不正確堆放、收集的時間不及時、運輸的裝置密封性不夠等情況極容易造成污染和二次污染，并且處理餐廚垃圾產生的廢液、廢渣雖然可以通過填埋等方式處理，但也會對環境造成一定的污染。可以認為，餐廚垃圾的產生、收集、運輸和處理都存在著環境隱患。因此，為了使環境效益最大化，筆者認為從源頭減少餐廚垃圾的產生是解決目前餐廚垃圾問題的方法之一，由于重慶市飲食文化的特殊性，小吃等行業產生的餐廚垃圾數量可觀，為餐廚垃圾的源頭減少提供了一定的空間。考慮到政府的立法職能及監管能力，可以將制定相關法規、加強監管力度作為從源頭減少餐廚垃圾的備選方案。

2.2 情景方案2

從社會效益角度考慮，由于重慶人民喜食高油量、辛辣食物，重慶市餐廚垃圾油量、蛋白質的含量高，有效處理之后會產生可利用的能源，并且餐廚垃圾處理機構的設立也會帶動當地發展，擴大餐廚垃圾處理的服務半徑，具有明顯的社會效益。為使餐廚垃圾能夠得到最大程度的有效資源化的處理，需根據當地餐廚垃圾特點，對餐廚垃圾進行生物化學等方法的處理，這就要求有較為完備的處理設施。因此，筆者認為，另建一個餐廚垃圾處理廠是能夠滿足社會效益最大化的解決方案。

2.3 情景方案3

從經濟效益角度考慮，由于重慶市特殊的飲食文化，重慶市餐廚垃圾具有產生量大、產生場所分散、夜間產生量可觀的特點，造成了餐廚垃圾的收集和運輸都存在著較大的困難，同時對環境也會造成一定的污染。餐廚垃圾的就地處理不僅能夠解決收集、運輸難的問題，提高餐廚垃圾的回收率，還能大大減少運輸與收集費用，因此餐廚垃圾就地處理具有最大的經濟效益。在餐廚垃圾產生量大的小吃街等地，設置餐廚垃圾小型處理站，進行餐廚垃圾的無害化處理，是能夠滿足經濟效益最大化的可選方案。

3．處理方案的綜合效益評價

利用層次分析法對上述三種情景方案進行分析篩選，選擇能夠解決重慶市剩余700t餐廚垃圾問題的綜合效益最優的方案。

重慶市剩余700t餐廚垃圾最佳處理方案層次模型見圖1。

3.1 構造判斷矩陣并進行一致性檢驗

選用1～9標度法進行成對比較，同時參考相關領域專家意見，確定各因素之間的相對重要性，并賦予相應分值，構造出A-B、B1-Ci、B2-Ci、B3-Ci和B4-Ci 5個判斷矩陣（i = 1，2，3） 。利用MATLAB軟件求得各判斷矩陣特征值分別為（0.7123， 0.1574，0.2507，0.6354），（-0.2294，-0.6882，-0.6882），（0.8468，0.2565，0.4660） ， （0.8468，0.2565，0.4660）和（0.1760，0.5891，0.7887）；特征向量分別為4.0488，3.0000，3.0092，3.0092和3.1632。經計算，各判斷矩陣均滿足判別式CR=CI/RI= 0 < 0.1，均通過一致性檢驗。

圖1 重慶市剩余700t餐廚垃圾最佳處理方案層次分析模型

3.2 計算結果及分析

將上述判斷矩陣結果進行總權重計算與排序，可獲得未有效處理餐廚垃圾處理方案比選結果（表1） 。由表可知，建設餐廚垃圾小型處理站總排序第一，是三種餐廚垃圾處理方案中最佳的方案。

表1 重慶市餐廚垃圾處理方式的價值指標體系及權重

4．優化方案成本效益分析

通過現場調查和查閱文獻，本文從節省成本和環境收益兩方面著手，對選擇的方案“建設餐廚垃圾小型處理站”進行經濟核算。根據現場調查所獲得的重慶市小吃街及其周邊居民區餐廚垃圾日產量，建議在人流量較大、小吃街密布和居民集中的三個城區（渝中區、沙坪壩區、渝北區）分別設置包括粉碎機一臺、機械推壓式壓榨機一臺、生化處理機兩臺，餐廚垃圾日處理量約40噸的“餐廚垃圾小型處理站”，其成本和收益分析詳見表2。從表2中可以看出設備和處理成本過高是目前餐廚垃圾處理站的主要限制因子，可以通過設立相關政策協助處理站的建立。如果因為資金缺乏，也可以縮減處理站規模（日處理量20噸，見表2），或單獨購置生化處理機，雖然處理效率較低，但仍能極大程度地降低餐廚垃圾的環境危害。

表2 餐廚垃圾小型處理站成本效益表

根據上述分析可知，無論是從政府收益還是環境保護方面，設立餐廚垃圾小型處理站都有較高的綜合效益。餐廚垃圾小型處理站的設立，不僅可以優化目前的垃圾處理機制，減少餐廚垃圾在堆積和運輸過程中所帶來的二次污染，還可以增加政府收益，提高公民意識。

5．結論

城市中餐廚垃圾處理是環境管理的重要內容。而餐廚垃圾的組成成分及處理模式與地理位置及當地的飲食文化存在密切的相關性。重慶市的餐廚垃圾排放時序長、空間分布散、垃圾成分中熱量高，適合就地處理模式。綜合考慮資源環境效益、經濟成本和收益及方案實施難度4個指標，建設餐廚垃圾小型處理站是綜合效益最優的方案，有利于收集小吃街上難以收集并對環境造成較大污染的餐廚垃圾。且由于餐廚垃圾小型處理站中的粉碎機、機械推壓式壓榨機、生化處理機等設施規模小、運行靈活，更適合餐飲業夜生活豐富的重慶市，提高重慶市餐廚垃圾有效處理率。在資金充足的情況下，進一步系統地加強相關法規、加強監管力度，并增建餐廚垃圾處理場，能夠更好地改善重慶市餐飲環境，完善其城市環境保護與管理。

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