我國城市生活垃圾特點及其處理技術淺析
——以杭州市為例

董越勇，鄒道安，劉銀秀，葉 波

(1.浙江省農業生態與能源辦公室，浙江 杭州 310020， 2.中國能源建設集團 浙江省電力設計院有限公司，浙江 杭州 310012)

?

我國城市生活垃圾特點及其處理技術淺析
——以杭州市為例

董越勇1，鄒道安2，劉銀秀1，葉 波1

(1.浙江省農業生態與能源辦公室，浙江 杭州 310020， 2.中國能源建設集團 浙江省電力設計院有限公司，浙江 杭州 310012)

通過文獻整理，并結合杭州市實際，對我國城市生活垃圾的特點及其綜合處理技術進行探討。結果顯示，與發達國家相比，我國城市生活垃圾中廚余垃圾占比過高，可回收物含量高。因此，十分有必要從源頭開展垃圾分類，針對不同垃圾的特性，分類處理。同時，由于我國城市生活垃圾中廚余垃圾占比超過50%，因而在城市生活垃圾的綜合處理中，應重點關注廚余垃圾的處理。目前，主要的廚余垃圾處理方式有飼料化、填埋沼氣利用、生物堆肥及厭氧發酵處理等，但總體來看，這些技術還不夠成熟，仍有待進一步研究。最后，結合杭州市實際，針對城市生活垃圾的綜合處理，提出加快推進垃圾分類、強化垃圾處理技術攻關、加強政策保障的建議。

生活垃圾；資源化；固體廢棄物

隨著我國經濟社會的迅速發展，城市生活垃圾的產生量不斷提高。2013年，杭州市生活垃圾產量達308.67萬t[1]，并以每年12%的增長率遞增。受制于有限的土地資源，垃圾填埋場的規模和場地不可能無限制地增長。如若尋求不到妥善的垃圾處理方式，過快增長的城市垃圾將迅速填滿已有的垃圾填埋場，垃圾圍城的夢魘隨時可能成真。

近年來，科研人員在垃圾處理問題上付出了許多艱辛的努力，垃圾處理在“減量化、無害化、資源化”方向上取得了可喜的進展，大批垃圾綜合處理新技術應運而生。各地區人們的生活習慣多樣，導致各地城市生活垃圾的組分復雜多變，因此，各地都急需摸索建立一套符合當地情況的垃圾綜合處理體系。為此，本文擬以杭州為例，分析當地生活垃圾的特點，并結合相關技術，探尋較為適宜的生活垃圾綜合處理技術，以期為類似地區生活垃圾的綜合處理提供參考。

1 生活垃圾分類

垃圾又被稱為放錯了地方的資源。從源頭上對垃圾進行分類，可以有效減少“資源的錯配”，從源頭上實現垃圾“減量化”，且分類后的垃圾也更宜于專業化的處理，可有效提升后續處理的效率，因此，越來越受到各國政府的高度關注。

垃圾分類現已在全球范圍內得到了廣泛應用。歐洲國家率先提出了基于可持續發展的生活垃圾管理目標模式(圖1)。該模式的核心內容在于將單純的垃圾收集及處理處置的被動方式轉向廢棄物避免產生和回收利用的循環經濟，最后再強調以環境相容的方式處理與處置。近年來的實踐表明，垃圾分類可以優化廢棄物末端處理體系，大量減少填埋和焚燒的垃圾總量。日本通過垃圾分類，每年人均垃圾產生量只有0.4 t，為垃圾減量做出了突出貢獻[2]。

進入21世紀以來，我國也逐漸開始了垃圾分類的試點和推廣工作。建設部于2000年6月宣布將北京、上海、廣州、杭州、南京、深圳、桂林、廈門等8個城市作為垃圾分類收集試點城市。由于在管理體制、經濟水平及生活習慣上的差別，我國試點城市的垃圾分類收集工作基本采取“摸著石頭過河”、在實踐中探索的方式[3]。在此基礎上，經過將近10年的經驗累積，杭州從2010年起再次啟動了垃圾分類工作，將生活垃圾分為4大類：廚余垃圾、可回收物、其他垃圾、有害垃圾，且分別用綠、藍、黃、紅4種顏色的垃圾桶進行區分。詳細分類方式如表1所示。截至2013年底，杭州市垃圾分類生活小區已達1 381個，參與分類的家庭約76萬戶，垃圾分類工作取得了初步進展。

垃圾分類后，可回收物及有害垃圾由環衛單位定期收集、集中儲存。達到一定量后，可回收物由專業公司負責集中收運，進行資源化回收再利用；有害垃圾則由專業公司負責集中收運，進行安全處置。廚余垃圾在填埋場中劃定專門區域，進行單獨填埋，并用它們產沼發電。其他垃圾則進行以“焚燒為主、填埋為輔”的處理。

圖1 歐盟國家生活垃圾管理目標Fig.1 Management objectives of domestic waste in European Union countries

表1 杭州市生活垃圾分類方法

Table 1 Classification of domestic waste in Hangzhou

類別組成處理方式廚余垃圾剩菜剩飯與西餐糕點等食物殘余、菜梗菜葉、動物骨骼內臟、茶葉渣、果殼瓜皮、植物殘枝落葉、廢棄食用油等單獨填埋發電可回收物紙類(報紙、傳單、雜志、舊書、紙板箱及其他未受污染的紙制品),金屬(鐵、銅、鋁等制品),玻璃(玻璃瓶罐、平板玻璃及其他玻璃制品),除塑料袋外的塑料制品(泡沫塑料、塑料瓶、硬塑料等),飲料瓶等回收再利用有害垃圾電池(蓄電池、紐扣電池等),廢舊燈管燈泡,過期藥品,過期日用化妝用品,殺蟲劑容器,廢棄水銀溫度計等安全處置其他垃圾除去可回收物、有害垃圾、廚余垃圾之外的所有垃圾的總稱填埋、焚燒

2 我國生活垃圾特點

結合文獻資料[4]，以中國的北京、上海、武漢、廣州、杭州、深圳為代表，對比其與美國、德國、意大利、日本、英國、法國、印度、泰國、巴西等國生活垃圾的主要組分(表2)。結果顯示，發達國家，如美國、德國、意大利、日本、英國、法國，其生活垃圾中占比最大的均為紙類，其次為廚余和其他；中國城市及一些欠發達國家，如印度、泰國、巴西，其生活垃圾中占比最大的均為廚余。這可能與經濟發展水平相關。相對發達的國家，人民生活水準較高，其生活垃圾中，廚余占比已大大降低；與之相對的，在發展中國家，人民生活水平相對較低，不少地區的人們還掙扎在溫飽線上，因此，其生活垃圾中廚余占比很高。此外，在美國、德國、英國和法國，其生活垃圾中幾乎不存在木竹類，但在中國及日本、印度、泰國、巴西、意大利等國，生活垃圾中木竹仍占有一定比例。在西方發達國家，其生活垃圾組成中，金屬占有較高比例；而我國城市生活垃圾中，金屬占比較低。這些區別可能與不同地區人們的生活習慣有關。

通過對比可以發現，我國城市生活垃圾主要有以下特點。

(1)生活垃圾中廚余含量高。我國主要大城市的生活垃圾組成中，廚余垃圾所占比例均超過50%，是生活垃圾中最主要的成分。由于廚余垃圾的含水量高，這對其后續處理帶來了一系列問題。一方面，高含水量導致垃圾熱值水平降低；另一方面，高含水量會浪費衛生填埋的空間并導致大量滲濾液產生[5]。因此，高比例的廚余垃圾應實現分類收集，并單獨進行資源化處理。

(2)生活垃圾中可回收物含量高。雖然我國不少家庭都有收集并販賣紙板、報紙、紙箱等可回收物的傳統，但由表2可見，我國生活垃圾組成中流入城市收運系統的可回收物，如紙類、塑料、玻璃、金屬等的含量依舊頗高。若該部分資源可被重新回收再利用，將可有效實現垃圾的“減量化”，節省一次能源的開采利用。

3 廚余垃圾特性及其處理技術

如前所述，與我國大多數城市相似，杭州市生活垃圾中主要成分為廚余，其在生活垃圾中所占比例高達58.2%。因此，若要有針對性地切實解決杭州市的生活垃圾問題，須重點關注廚余垃圾的“資源化、減量化、無害化”處理。

表2 國內外生活垃圾組分比較

Table 2 Comparison of main components of domestic waste at home and abroad

國家或城市生活垃圾各組分所占比例/%廚余紙類木竹塑料織物金屬玻璃其他美國22.047.005.003.03.020.0德國16.031.004.02.05.013.029.0意大利31.028.04.014.04.03.08.08.0日本17.035.04.018.06.04.09.07.0英國25.031.008.05.08.010.013.0法國15.034.004.03.03.09.031.0印度49.0010.007.0035.00泰國45.013.06.010.011.0015.00巴西52.019.01.015.06.03.02.02.0北京市51.85.45.810.43.01.05.417.2上海市56.14.611.68.62.30.92.913.0武漢市54.29.51.61.912.709.310.8廣州市61.06.42.417.54.30.83.04.6杭州市58.213.32.618.81.51.02.72.0深圳市59.411.0014.03.905.06.7

3.1 廚余垃圾的特性

一般來說，廚余垃圾的主要化學成分為淀粉類、食物纖維類、蛋白質、動物脂肪類等有機物質和無機鹽，同時含有一定的鈣、鎂、鉀、鐵等微量元素。其組成、性質和產生量隨經濟條件、地區差異、居民生活習慣、飲食結構、季節變化而異[6]，但整體來看，廚余垃圾的外觀普遍比較油膩，且濕度較高，嚴重影響生活衛生；且有機物含量高，極易腐爛發臭，尤其是在氣溫較高的夏季，一旦腐敗變質，極易滋生蚊蟲，可能會傳播疾病。然而，從資源回收再利用的角度考慮，廚余垃圾相較于其他垃圾，也具有獨特的優勢，其組成相對簡單，有機物含量高，且營養豐富、全面，有毒有害物質少，非常適宜于回收再利用。

3.2 廚余垃圾的處理技術

我國對廚余垃圾處理及資源化利用的研究起步較晚。目前，國內外廚余垃圾資源化利用的技術主要有飼料化、填埋沼氣利用、生物堆肥及厭氧發酵處理等。

3.2.1 廚余垃圾飼料化技術

目前，廚余垃圾飼料化的主要方法有生物法、物理法和濕熱法等，其基本要求都是通過一系列的技術處理，達到殺毒滅菌的目的，并最大限度地保留其中的營養，以滿足飼用標準[7]。具體來說，生物法主要采取微生物發酵技術，該技術的處理周期較長，其技術核心是要選擇適宜的菌種，通過管控調節發酵條件，以實現飼用。物理法主要基于物理手段，通過脫水、干燥消毒，消滅其中的致病微生物，然后將其粉碎，制成干飼料。濕熱法[8]主要利用水作為導熱介質、反應介質和溶劑，通過對反應條件的調節，在壓力和溫度的作用下使廚余垃圾發生反應，從而達到飼用目的。這3種方法相比較，生物法技術要求較高；物理法因為需要干熱消毒，對一些熱敏性營養物質的破壞明顯，且耗能耗時；而濕熱法尚基本停留在實驗室的初步實驗階段。

3.2.2 廚余垃圾填埋沼氣發電

填埋是包括我國在內的大部分國家生活垃圾的終端處理方式。相對于傳統混合收集的生活垃圾填埋，廚余垃圾中含有大量的可降解有機組分。填埋過程中，廚余垃圾的絕大多數可降解部分會轉化為二氧化碳和沼氣，利用沼氣發電或作其他利用，可以實現廚余垃圾的能源化資源化利用，同時使填埋場快速恢復使用性。隨著國內人口基數及生活垃圾總量的迅速增加，廚余垃圾沼氣發電有望成為一項能量利用方式的新途徑。

3.2.3 廚余垃圾好氧堆肥

堆肥化是有機固體廢物資源化處置的常用技術之一，通過堆肥，可實現40%以上的廢物減量[9]，且可將廢物中的氮、鉀等營養元素回用于農業，因而受到了比較廣泛的關注。簡單地說，好氧堆肥就是在有氧條件下，利用好氧微生物將廚余垃圾中的有機物固體分解，并通過微生物的作用，進而轉化為肥料的過程[10]。影響廚余垃圾好氧堆肥的主要因素包括堆料的顆粒度、溫度、通風量和含水率等。研究顯示，要想取得較好的好氧堆肥效果，有機物含量一般應控制在20%～80%，含水率宜在0%～60%，碳氮比應控制在25～30[11]。相較于其他處理方式，廚余垃圾中存在的大量易腐有機物在好氧堆肥過程中極易被微生物降解；且該技術對環境較友好，技術成熟，成本低，安全性高。

3.2.4 廚余垃圾厭氧發酵制沼氣

廚余垃圾的厭氧發酵是在特定的厭氧條件下，利用微生物將有機質分解，在這一過程中，有機物分解所產生的大部分能量都儲存在甲烷中，從而實現垃圾的能源化利用。厭氧系統可以處理含固率在10%～25%的有機廢棄物[12]，廚余垃圾的含固率一般在15%～20%，因此，相較于其他處理技術，厭氧發酵制沼氣技術無須對收集來的廚余垃圾進行水分調理；且反應過程不受供氧限制，可降低能耗，而且反應過程中不會產生臭氣等，避免了二次污染，對環境較為友好；同時，發酵殘余經處理后可作為有機肥或液態肥得以利用，最大限度地實現了垃圾的資源化利用。

IPCC國家溫室氣體清單特別工作組編寫并推薦了填埋垃圾的甲烷排放量模擬計算公式[13]：

ECH4=MCF×DOC×DOCf×F×16/12。

(1)

式(1)中，ECH4為垃圾填埋的甲烷排放量(kg·t-1干基垃圾)，MCF為填埋場的產甲烷系數，DOC為可降解有機碳的降解率，DOCf為可降解有機碳的質量分數，F為填埋氣中甲烷的體積分數。MCF，DOCf的經驗數據分別為0.77及1，填埋氣甲烷的體積分數(F)假定為50%，根據杭州市生活垃圾組分及含量的實際情況(表2)，據此得到混合垃圾及廚余垃圾的甲烷排放量分別為137.65，246.4 kg·t-1干基垃圾。可見，單位質量的廚余垃圾發酵后制得的沼氣產量相對于混合垃圾來說大幅提高。與發達國家相比，我國城市生活垃圾中廚余垃圾占比超過50%，因此，將城市生活垃圾分類后，選擇廚余垃圾進行發酵制沼，在我國具有大規模推廣的前景。

總體來看，現有的針對廚余垃圾處理所開展的諸多嘗試多圍繞發酵進行，其主要區別在于不同技術對發酵產物的資源化再利用方向各有側重。應當肯定的是，這些嘗試，不論其資源化利用方向上的差異，均有益于提高城市生活垃圾處置的資源化水平，但需要指出的是，這些處理技術總體上還不完善，仍待進一步發展探索[14]。

4 對策建議

如前所述，當前城市生活垃圾處理中主要采用的技術為發酵，但并非城市生活垃圾中的所有組分都適宜于發酵。尤其對于未經分類的城市生活垃圾而言，其發酵的技術難度較大，也不適于工程化應用；而以食物為主的廚余垃圾發酵的速度快，容易制沼氣。據此，為推進城市生活垃圾的減量化、無害化、資源化綜合利用，提出如下建議措施。

(1)全面、持續地推進城市生活垃圾分類。要繼續推進生活垃圾分類試點，初步實現廚余垃圾的分類回收處置。大力提高垃圾分類收集率，加強廚余垃圾單獨處理的比例。由前述分析結果可以看出，垃圾分類回收后，廚余垃圾的資源化能源化利用效率顯著提升。因此，應加強宣傳力度，增加公眾垃圾分類的參與率，努力提高垃圾分類收集的比率和正確率，以免影響后續垃圾處理系統的長期穩定運行。

(2)將沼氣厭氧發酵技術作為處置城市生活垃圾的技術重點。隨著國民經濟的發展和我國城鎮化進程的加快，城市生活垃圾產生量勢必進一步提升。如果這些城市生活垃圾不能得到快速有效的處置，將會對城市公共衛生和生態環境產生極大的影響。通過沼氣厭氧發酵技術處置城市垃圾，在降解垃圾有機物的同時，制備出了沼氣和沼液沼渣。沼氣是生物質能源中主要的能源利用方式，是環境友好的清潔能源，推廣使用沼氣，可以改善能源結構，降低生態污染。沼液沼渣又可作為有機肥料，在農業生產上實現綜合利用，進而推進農業生態循環，提高農業經營效益。因此，利用沼氣厭氧發酵技術處置城市垃圾，應增加試點，加強示范，穩步推進。

(3)進一步加強廚余垃圾制沼氣技術的試驗研究。不同區域、不同規模的城市，其生活垃圾構成上的差異決定了其處置途徑、技術、方式的復雜性，必須加強相關沼氣制備技術的研究，提高效率。在積極倡導分類處理生活垃圾的同時，鼓勵相關主體積極使用廚余垃圾生產沼氣的新技術。在廚余垃圾填埋沼氣發電的基礎上，鼓勵并大力發展更為先進與高效的生物處理產沼技術，使廚余垃圾的處理技術更加節能、高效、環保、安全，真正實現城市生活垃圾的無害化和資源化綜合處理。

(4)完善垃圾分類和沼氣生產的相關措施。要切實開展政策扶持，進一步加大城市生活垃圾的分類力度，進一步加強城市生活垃圾減量化、資源化、無害化利用的科研投入，特別是加強對以沼氣厭氧發酵為主的城市生活垃圾資源化利用技術的科技攻關力度，培育沼氣制備、沼液配送等社會化服務組織和沼氣發電等生態循環主體。要制定相關的法律法規或管理制度，進一步加強和規范城市居民垃圾分類回收，保障垃圾分類工作的順利實施。要加強對垃圾分選、收集、運輸設施等的基礎性建設，防止出現“前端收集，后端混合”的不良現象。

[1] 杭州市統計局. 2014年杭州統計年鑒[EB/OL]. (2014-10-11) [2016-03-22]. http://www.hzstats.gov.cn/web/Show_News.aspx？newsid=nlmIzcu%2Bjb0=&text=vdpsN636PcaolV18yOEw4A==&id=EuvfD175mjE=.

[2] 許碧君. 城市垃圾分類進展概述[J]. 環境衛生工程， 2012， 20(4):31-33.

[3] 石德智. 基于新型分類收集系統的生活垃圾焚燒過程污染物控制及其機理研究[D]. 杭州: 浙江大學， 2009.

[4] 李志. 上海市餐廚垃圾管理現狀及對策研究[D]. 上海: 上海交通大學， 2009.

[5] 黃寶成， 張釗彬， 趙婷婷， 等. 杭州市生活垃圾分類收集實施情況調查及分析[J]. 環境污染與防治， 2011， 33(7):102-104.

[6] 趙由才. 生活垃圾資源化原理和技術[M]. 北京：化學工業出版社，2002: 358-368.

[7] 付婉霞， 孫麗娟， 劉英杰. 利用食物垃圾生產微生物蛋白飼料的發展前景[J]. 環境衛生工程， 2006， 14(3):21-23.

[8] 王宇卓， 聶永豐， 任連海. 濕熱法處理實現廚余垃圾飼料化的研究[J]. 環境污染治理技術與設備， 2005， 6(9):75-78.

[9] SCHAUB S M， LEONARD J J. Composting: an alternative waste management option for food processing industries[J].TrendsinFoodScience&Technology， 1996， 7(8):263-268.

[10] 郭燕， 戴文燦. 淺析城市垃圾綜合處理與再利用[J]. 再生資源研究， 2000 (5):30-32.

[11] JERIS J S， REGAN R W. Controlling environmental parameters for optimum composting[J].CompostScience， 1973， 14(1): 10-15.

[12] 黃文雄， 劉暢. 餐廚垃圾處理現狀與發展趨勢[J]. 建設科技， 2008 (3):90-92.

[13] IPCC. IPCC guidelines for national greenhouse gas inventories[EB/OL]. (2014-09-17) [2016-03-22]. http://www.ipcc.ch/apps/eventmanager/documents/19/170920140444-p40_doc6_progress_report_tfi.pdf.

[14] 呂凡， 何品晶， 邵立明，等. 易腐性有機垃圾的產生與處理技術途徑比較[J]. 環境污染治理技術與設備， 2003， 4(8):46-50.

(責任編輯 高 峻)

Study on characteristics of domestic waste in China and its comprehensive treatment technologies: Taking Hangzhou City as an example

DONG Yue-yong1， ZOU Dao-an2， LIU Yin-xiu1， YE Bo1

(1.OfficeofAgriculturalEcologyandEnergyofZhejiangProvince，Hangzhou310020，China; 2.ZhejiangElectricPowerDesignInstituteCo.Ltd.，ChinaEnergyEngineeringGroup，Hangzhou310012，China)

Based on literatures and case study of Hangzhou， the characteristics of domestic waste in China and corresponding comprehensive treatment technologies were discussed. It was shown that compared with developed countries， kitchen garbage constituted the majority of domestic waste in China， and the proportions of recyclable materials were relatively high. Thus， it was necessary to carry out garbage sorting and recycling. As more than 50% of domestic waste in China were kitchen garbage， the focus of domestic waste treatment should fall upon kitchen garbage. Up to now， the main treatment technologies regarding kitchen garbage included transformation into feed， fermentation to produce biogas， composting and anaerobic fermentation. But， these technologies need to be greatly improved for large-scale application. Finally， suggestions were proposed based on the situation of Hangzhou， such as advancing garbage sorting and recycling， developing more feasible waste treatment technologies and making proper policies to promote the comprehensive utilization of domestic waste.

domestic waste; recovery; solid waste

10.3969/j.issn.1004-1524.2016.06.24

2016-03-25

董越勇(1963—)，男，浙江紹興人，學士，高級農藝師，從事農業生態能源技術推廣研究。E-mail：zjhzdyy@126.com

X799.3

A

1004-1524(2016)06-1055-06

董越勇，鄒道安，劉銀秀，等. 我國城市生活垃圾特點及其處理技術淺析——以杭州市為例[J]. 浙江農業學報，2016，28(6)： 1055-1060.