我國城市廚余垃圾處理工藝技術(shù)研究進(jìn)展

歐陽春平+張佳源+畢桂燦+王超軍+熊凱+盧昌利+焦建+曾祥斌+蔡彤旻

摘要：廚余垃圾是城市生活垃圾的重要組成部分，因其含水量高、有機(jī)質(zhì)含量高、易腐易臭等特點(diǎn)，對其收集、運(yùn)輸與處理帶來了很多難題，科研工作者為此也做了大量的研究。目前主要實(shí)行分類收集、分類運(yùn)輸與分類處理的方式，有利于實(shí)現(xiàn)廚余垃圾的資源化利用。在廚余垃圾的后期處理上，重點(diǎn)集中在生態(tài)化處理，主要有好氧堆肥、厭氧及其他處理方式，針對幾種生態(tài)化處理方式的研究在近幾年已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步。本文綜述了我國城市廚余垃圾的常見處理工藝技術(shù)。

關(guān)鍵詞：廚余垃圾；資源化；生態(tài)處理；好氧堆肥；厭氧發(fā)酵

廚余垃圾的資源化處理有肥料化處理、飼料化處理和能源化處理，包含了物理、化學(xué)及生物等處理方法。相比于歐、美發(fā)達(dá)國家以及日、韓等亞洲國家，我國大部分城市廚余垃圾資源化利用不夠，相關(guān)的理論和技術(shù)研究起步較晚，近年來才有較快的發(fā)展，而在管理上尚未形成體系，尚無統(tǒng)一的法律法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，即存在“行政瓶頸”和“技術(shù)瓶頸”兩大問題。歐、美、日、韓等發(fā)達(dá)國家的廚余垃圾資源化利用研究成果及其應(yīng)用雖較為豐富，但由于生活方式和具體國情不同，其研究的側(cè)重點(diǎn)有所不同，因此，雖然國外的相關(guān)研究成果有啟發(fā)意義，但還需根據(jù)我國的具體情況展開相關(guān)研究。

1 生活垃圾及廚余垃圾處理現(xiàn)狀

當(dāng)前，城市廚余垃圾大都并未從生活垃圾中有效分離出來實(shí)行單獨(dú)收運(yùn)，而是混在生活垃圾中，其處理方式與生活垃圾處理方式一致。

國內(nèi)外生活垃圾處理的主要有衛(wèi)生填埋、焚燒、堆肥、熱解及綜合處理等方式，其中每種方法都有不同優(yōu)缺點(diǎn)。垃圾分類可以在源頭將垃圾分類投放，并通過分類的清運(yùn)和回收使之重新變成資源。生活垃圾一般可分為四大類：可回收垃圾、廚余垃圾、有害垃圾和其他垃圾。進(jìn)行生活垃圾分類收集可以減少垃圾處理量和處理設(shè)備，降低處理成本，減少土地資源的消耗，能使垃圾最大程度低減量化、無害化和資源化，具有社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)三方面的效益。

分類后的廚余垃圾不僅可以采用上述處理方法，而且針對廚余垃圾的特點(diǎn)還有破碎直排處理、飼料化、高溫好氧堆肥、厭氧發(fā)酵等方法適合餐廚垃圾處理。

2 廚余垃圾處理工藝技術(shù)

2.1 干化處理

干化處理是幾年來國內(nèi)外采用較多的提高廚余垃圾熱值的方式。通過強(qiáng)制通風(fēng)，利用廚余垃圾發(fā)酵帶來熱值的升高，帶走水分，從而降低物料的含水量，提高熱值。但干化處理并不能完全實(shí)現(xiàn)廚余垃圾的最終處理完成，只是中間階段，目的是提高廚余垃圾熱值和穩(wěn)定性，并減少后續(xù)操作的污染物產(chǎn)生。

郭強(qiáng)等研究了通風(fēng)溫度對生活垃圾干化的影響，結(jié)果表明通風(fēng)溫度對堆體溫度的影響較小；高溫通風(fēng)（65℃）能夠有效地降低垃圾的含水量干化效果顯著，但不利于有機(jī)物的降解，穩(wěn)定性有所下降；袁京等通過添加木本泥炭和玉米秸稈，引入碳源，提高廚余垃圾的碳氮比，可以不同程度地縮短進(jìn)入高溫階段的時(shí)間，同等時(shí)間下，可以更快的降低水分。

2.2 好氧堆肥

好氧堆肥是在有氧的條件下，依靠好氧微生物，主要是細(xì)菌、真菌、放線菌以及纖維素分解菌和木質(zhì)素分解菌等，分泌胞外酶將底物中有機(jī)固體分解為可溶性有機(jī)質(zhì)，再滲入微生物細(xì)胞中參與新陳代謝， 從而實(shí)現(xiàn)底物向腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化，最終達(dá)到腐熟穩(wěn)定，成為有機(jī)肥料，此過程伴隨有微生物的繁殖、消亡和種群演替現(xiàn)象。好氧堆肥是資源化處理廚余垃圾最好的方式之一，但由于國內(nèi)城市垃圾分類工作的嚴(yán)重滯后，直接影響了廚余垃圾的純度，繼而影響了廚余垃圾堆肥的效果。

方偉成等研究了以園林廢棄物和廚余垃圾為原料進(jìn)行好氧發(fā)酵，系統(tǒng)評估各個(gè)影響因素，最后選擇最優(yōu)的C/N、混合比、投菌量和翻堆時(shí)間等條件，經(jīng)過11d的高溫發(fā)酵，可以實(shí)現(xiàn)廚余垃圾資源化利用；張紅玉等研究不同菌劑添加對廚余垃圾堆肥臭氣排放的影響，實(shí)驗(yàn)表明，添加腐熟堆肥可以明顯減少NH3和H2S的排放；李赟等評估了添加輔料對廚余垃圾快速堆肥腐熟度和臭氣排放的影響，研究證明添加輔料有利于廚余垃圾的腐熟和臭氣的減排，并比較了不同種類的輔料對腐熟度、臭氣排放、固氮固硫的影響大小。

目前，國外比較流行的好氧堆肥是膜覆蓋高溫好氧堆肥。該工藝技術(shù)的核心是一種具有特制微孔的膜（Core），其半滲透功能能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)較恒定的氣候環(huán)境，在鼓風(fēng)的作用下，在發(fā)酵體內(nèi)能夠形成一個(gè)微高壓內(nèi)腔，使堆體供氧均勻充分，溫度分布均勻，為好氧發(fā)酵構(gòu)建了一個(gè)適宜的小環(huán)境，同時(shí)，水蒸氣和二氧化碳能夠借助膜（Core）的微孔結(jié)構(gòu)擴(kuò)散出去，維持了發(fā)酵堆體膜內(nèi)外的氣流平衡，保證好氧發(fā)酵進(jìn)行得更加充分徹底，致病性微生物得到有效殺滅，以確保發(fā)酵物的衛(wèi)生化水平。

2.3 厭氧發(fā)酵

厭氧發(fā)酵是另一種廚余垃圾資源化利用的有效方式，也是我國餐廚垃圾處理的主流技術(shù)，目前國內(nèi)已建、在建或籌建的餐廚垃圾處理項(xiàng)目有約80%采用厭氧消化處理工藝。

李定龍等研究了初始pH對廚余垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸的影響，在接種比例確定和溫度恒定時(shí)，用污泥加熱滅菌的方法，通過實(shí)驗(yàn)得出最佳初始pH值為7；劉淑玲等綜述了廚余垃圾厭氧消化的技術(shù)工藝，提出了采用臥式干法厭氧消化對廚余垃圾進(jìn)行資源化處理的工藝方案和采用人工分選+過篩+磁選的綜合預(yù)處理工藝，實(shí)現(xiàn)了廚余垃圾高效穩(wěn)定的厭氧消化；呂凡等通過采用物質(zhì)流分析方法，評估了餐廚垃圾較為常見的厭氧消化處理工藝，分析結(jié)果顯示各種工藝有其特點(diǎn)和局限性，最后應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，選擇合適的處理工藝建設(shè)餐廚垃圾處理廠。

2.4 飼料化

廚余垃圾中的營養(yǎng)成分易被動(dòng)物消化利用，是良好的飼料原料，但若不經(jīng)處理直接利用，很容易讓疫病通過廚余垃圾傳染給動(dòng)物，可以通過生物法和物理法等手段處理廚余垃圾原料，使之獲得安全營養(yǎng)的飼料。

張園等研究了使用羊肚菌固體發(fā)酵轉(zhuǎn)化廚余垃圾制取飼料，探索了最佳工藝，結(jié)果表明，加入一半的豆渣，發(fā)酵20天，發(fā)酵溫度為25℃，能夠獲得符合國家標(biāo)準(zhǔn)的飼料；張晴等；王宇卓等通過濕熱法處理廚余垃圾，在滿足衛(wèi)生的要求下，還能降低油脂和鹽分，改善廚余垃圾的飼料化價(jià)值。

除了上次幾種方式之外，還有用黑水虻、家庭式廚余處理器等其他手段研究廚余垃圾的處理，也極大地推動(dòng)了廚余垃圾處理技術(shù)的發(fā)展。

3 結(jié)論

廚余垃圾的處理是一個(gè)全國性的難題，其處理方式也多種多樣，各有優(yōu)缺點(diǎn)，不同的城市應(yīng)根據(jù)自身的特點(diǎn)，選擇適合的處理工藝，建設(shè)廚余垃圾處理廠，而且，還要有賴于前端生活垃圾的分類水平。

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基金項(xiàng)目：“廣州市科技計(jì)劃項(xiàng)目珠江科技新星專題”（201710010179/201506010048）

*責(zé)任作者，歐陽春平，高級工程師。