北京市餐飲單位廚余垃圾減量處理技術(shù)應(yīng)用研究

賈斯寧 王曉燕

(北京市城市管理研究院，北京 100028)

北京市于2020年5月1日實(shí)施新版《北京市生活垃圾管理?xiàng)l例》，自此北京市開啟了生活垃圾強(qiáng)制分類模式。新版《條例》主要從加強(qiáng)總體管理、完善源頭減量、強(qiáng)化分類投放等6個(gè)方面進(jìn)行了修訂，其中第四十七條要求：按照集中與分散處理相結(jié)合的原則，推進(jìn)廚余垃圾源頭就地處理，餐飲服務(wù)單位應(yīng)當(dāng)單獨(dú)收集廚余垃圾，并委托有資質(zhì)的生活垃圾收集、運(yùn)輸、處理專業(yè)服務(wù)單位進(jìn)行集中處理；達(dá)到一定規(guī)模并具備就地處理?xiàng)l件的，應(yīng)當(dāng)按照本市有關(guān)規(guī)定建設(shè)符合標(biāo)準(zhǔn)的廚余垃圾就地處理設(shè)施，對(duì)廚余垃圾進(jìn)行就地處理和資源化利用。

近5年來，北京地區(qū)對(duì)垃圾成分的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，生活垃圾中的廚余垃圾、餐廚垃圾的含量在50%～60%之間，已占生活垃圾的50%以上[1]。以北京市為例，生活垃圾每天產(chǎn)生2.2萬t，其中的廚余垃圾大約占1.1萬t，而分類收集合格的廚余垃圾僅有500 t～1 000 t，廚余垃圾的分類率在5%～10%，遠(yuǎn)未達(dá)到預(yù)期效果[1]。在《上海市生活垃圾管理?xiàng)l例》實(shí)施后，截至2019年9月底，上海全市每天分出濕垃圾比2018年增長(zhǎng)130%。今年5月1日北京市實(shí)施新版《條例》后，由上海垃圾分類經(jīng)驗(yàn)推測(cè)，北京市廚余垃圾的分出率和分出質(zhì)量預(yù)期會(huì)有較大提高，廚余垃圾增量大與處理設(shè)施不足將是突出矛盾。為應(yīng)對(duì)北京市強(qiáng)制分類后可能銳增的廚余垃圾，緩解廚余垃圾末端處理設(shè)施能力不足的壓力，研究廚余垃圾源頭減量、就地處理勢(shì)在必行。

考慮餐飲單位廚余垃圾因含雜含水率較高，若收集運(yùn)輸后集中處理會(huì)增加運(yùn)輸成本、降低終端設(shè)施的運(yùn)行效率；就地處理雖能減輕終端處理設(shè)施壓力，但也存在處理成本高、處理后的產(chǎn)品沒有銷路、產(chǎn)業(yè)鏈過長(zhǎng)等問題。針對(duì)末端處理設(shè)施能力不足、就地處理出現(xiàn)的各種問題，研究餐飲單位廚余垃圾源頭分類減量顯得尤為重要。

1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

1.1 國(guó)內(nèi)

建設(shè)部2007年討論通過《城市生活垃圾管理辦法》(建設(shè)部157號(hào)令)，2010年，國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)地溝油整治和餐廚廢棄物管理的意見》(國(guó)辦發(fā)[2010]36號(hào))。

上海市在2005年印發(fā)《上海市餐廚垃圾處理管理辦法》，并制定了“餐廚垃圾管理工作聯(lián)席會(huì)議”，自此為上海市餐廚垃圾管理工作打開新局面。當(dāng)前，上海市在餐廚垃圾的前端排放單位管理、中端收運(yùn)企業(yè)準(zhǔn)入、末端處置監(jiān)管等制度方面以及餐廚垃圾資源化處理方面取得了一定成效。

近些年，北京市政府逐步提高對(duì)餐廚垃圾的規(guī)范管理，2005年出臺(tái)《北京市餐廚垃圾收集運(yùn)輸處理管理辦法》，2011年印發(fā)《關(guān)于加快推進(jìn)本市餐廚垃圾和廢棄油脂資源化處理工作方案的通知》，2012年制定《北京市推廣餐廚垃圾就地資源化處理項(xiàng)目指導(dǎo)的意見》，這些文件提出了餐廚垃圾源頭減量、無害化處理的相關(guān)要求。2015年北京市出臺(tái)了地方標(biāo)準(zhǔn)DB11/T 170—2015生活有機(jī)垃圾好氧發(fā)酵設(shè)備技術(shù)規(guī)范，作為指導(dǎo)開展餐廚垃圾就地處理的技術(shù)要求。當(dāng)前，為落實(shí)新修訂的《北京市生活垃圾管理?xiàng)l例》(2019年)，推動(dòng)垃圾分類源頭減量工作取得明顯成效，持續(xù)推進(jìn)廚余垃圾規(guī)范管理，北京市擬出臺(tái)相關(guān)政策指導(dǎo)餐飲單位開展廚余垃圾分類減量。

北京市餐飲單位廚余垃圾的收運(yùn)處理主要包括集中處理和就地處理兩種方式，其中以大型集中處理為主。當(dāng)前，由于規(guī)劃、用地、工期等原因，北京市新建大型廚余垃圾處理設(shè)施或改擴(kuò)建原有設(shè)施面臨著規(guī)劃用地難解決、建設(shè)周期長(zhǎng)等問題，而按照現(xiàn)有模式對(duì)于5月1日實(shí)施強(qiáng)制分類后的廚余垃圾只能采取的是經(jīng)過收集轉(zhuǎn)運(yùn)后送至各區(qū)縣餐廚垃圾廠集中處理，這會(huì)嚴(yán)重增加終端處理設(shè)施負(fù)荷。作為廚余垃圾集中處理的補(bǔ)充，廚余垃圾就地處理在北京市乃至全國(guó)經(jīng)歷了近20年的發(fā)展歷程，同時(shí)面臨很大的挑戰(zhàn)。一是處理工藝不一，缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，市場(chǎng)規(guī)模化風(fēng)險(xiǎn)大；二是資源化產(chǎn)品含雜、含鹽量較高，需要二次處理，無法直接資源化利用，產(chǎn)品無銷路；三是運(yùn)行費(fèi)用高，但政府補(bǔ)貼低。

當(dāng)前，盡管北京市餐廚處理設(shè)施處理能力可以滿足餐廚垃圾處理需求，但仍處于緊平衡狀態(tài)，一旦部分設(shè)施由于工藝技術(shù)升級(jí)改造或其他方面原因造成停產(chǎn)或減產(chǎn)，將會(huì)使處理能力下降；如按照餐廚垃圾年收運(yùn)量，以5%的增長(zhǎng)率預(yù)估到2025年末，全市餐廚垃圾年收運(yùn)量將達(dá)到91萬t(2 500 t/d)，那時(shí)北京市餐廚垃圾處理能力會(huì)更加捉襟見肘；同時(shí)，垃圾分類后可能激增的家庭廚余垃圾會(huì)導(dǎo)致終端處理能力的嚴(yán)重不足。

綜上所述可知，今后北京市將出臺(tái)相關(guān)政策推進(jìn)餐飲單位廚余垃圾的源頭分類減量、就地處理相關(guān)研究和應(yīng)用，以解決北京市廚余垃圾不斷增長(zhǎng)和處理能力不足的問題。

1.2 國(guó)外

美國(guó)：美國(guó)的《固體廢棄物污染防治法》要求對(duì)餐廚垃圾回收、運(yùn)輸中存在的可能性問題做好應(yīng)急措施；美國(guó)政府采取多項(xiàng)措施將餐館、企業(yè)、學(xué)校等多余食物捐助到各個(gè)州的食物貯存點(diǎn)，如“12籃”工程、“二次收貨”工程、“食物儲(chǔ)藏網(wǎng)絡(luò)”工程等等，以此減少餐廚廢棄物的堆積量；美國(guó)餐廚垃圾最終進(jìn)入填埋或焚燒設(shè)施量約占產(chǎn)生總量的95%。美國(guó)各州都在建立各自的餐廚垃圾處理回收體系，美國(guó)近年來也在積極推廣使用廚余垃圾粉碎技術(shù)[3]。

德國(guó)：主要以源頭分類收集后，通過運(yùn)輸車運(yùn)輸至堆肥場(chǎng)堆肥處理。

日本：2000年頒布了《食品循環(huán)資源再生利用促進(jìn)法》，2007年對(duì)該法進(jìn)行了修訂，對(duì)食品廢棄物資源化利用提出了抑制發(fā)生、循環(huán)利用、減量處理等規(guī)定，要求餐廚垃圾再生利用率須達(dá)到40%。餐飲單位產(chǎn)生的餐廚垃圾要投放至政府指定地點(diǎn)，由政府部門批準(zhǔn)的企業(yè)回收，通過深加工轉(zhuǎn)化為有效資源(如動(dòng)物飼料)加以利用[3]。

韓國(guó)：針對(duì)廚余垃圾進(jìn)行“從量制”收費(fèi)制度，并容許使用廚余垃圾粉碎裝置，允許將粉碎的廚余垃圾排入市政污水系統(tǒng)[3]。

2 就地處理技術(shù)應(yīng)用研究

2.1 餐飲單位廚余垃圾特性

餐飲單位廚余垃圾是指從事餐飲經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的企業(yè)和機(jī)關(guān)、部隊(duì)、學(xué)校、企業(yè)事業(yè)單位等單位集體食堂在食品加工、飲食服務(wù)、單位供餐等活動(dòng)中產(chǎn)生的食物殘?jiān)⑹称芳庸U料和廢棄食用油脂。其中，廢棄食用油脂是指不可再食用的動(dòng)植物油脂和油水混合物。相比國(guó)外，我國(guó)餐飲單位廚余垃圾的最大特點(diǎn)是成分龐雜，其特點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)：

1)含水率高。含水率高達(dá)70%～95%[4]；

2)含鹽量高。剩余飯菜內(nèi)含有較高的鹽分，還含有辣椒、醋酸等；

3)含油量高。油脂含量在1%～8%，脫水干化后有機(jī)物質(zhì)含量超過90%[4]；

4)有機(jī)物含量高。例如蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪、纖維素等；

5)微量元素多。如氮、磷、鉀、鈣等；

6)易腐易變質(zhì)。腐爛變質(zhì)快，易污染環(huán)境；

7)含雜率高。含有就餐使用的筷子、瓶子、塑料等雜質(zhì)。

2.2 就地處理工藝介紹

目前，我國(guó)廚余垃圾就地處理工藝主要包含四類，包括好氧發(fā)酵型、厭氧發(fā)酵型、兼性發(fā)酵型、干燥型；處理方向主要分為減量型和資源型。北京市餐廚垃圾就地處理設(shè)備主要采用資源型的好氧堆肥技術(shù)，其產(chǎn)出物為有機(jī)肥料。另外近幾年新進(jìn)入市場(chǎng)的有消滅型技術(shù)、干燥型技術(shù)等。

2.2.1高溫好氧工藝

利用好氧微生物發(fā)酵降解餐廚垃圾，好氧堆肥現(xiàn)場(chǎng)如圖1所示，堆肥產(chǎn)出物如圖2所示。工藝流程如下：

餐廚垃圾分選→自動(dòng)投料→破碎→擠壓脫水→剩余物質(zhì)和油水混合物；

剩余物質(zhì)→微生物發(fā)酵→除臭凈化→產(chǎn)出物(經(jīng)二次處理可用作土壤改良劑)；

油水混合物→油水分離→廢棄油脂(資源化利用)→廢水排入隔油池。

資源化分析：高溫好氧發(fā)酵的產(chǎn)出物已經(jīng)從大分子有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為小分子有機(jī)質(zhì)，具有有機(jī)肥組分，但由于含鹽、含雜，需要經(jīng)過二次篩分和稀釋處理，才能作為有機(jī)肥使用。因此，高溫好氧發(fā)酵工藝實(shí)現(xiàn)資源化的條件是前端分類純凈，不含雜質(zhì)，且需要后腐熟發(fā)酵和添加輔料稀釋鹽分。

2.2.2消滅型工藝

使用從自然界中分離出的高效安全的菌種，混合成有益菌群培養(yǎng)在載床上，投入處理機(jī)。微生物通過新陳代謝作用將有機(jī)質(zhì)大分子、纖維類、蛋白質(zhì)等降解成無機(jī)物或有機(jī)質(zhì)小分子，如還原糖，小肽等，可溶性有機(jī)質(zhì)利用分子擴(kuò)散作用通過微生物表面進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，有機(jī)質(zhì)和氧氣在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行合成代謝，生成水分、CO2和熱量予以釋放，達(dá)到了垃圾消解的目的。運(yùn)行溫度低，約30 ℃～40 ℃，能耗小。消滅型處理現(xiàn)場(chǎng)如圖3所示。工藝流程如下：

餐廚垃圾→攪拌→研磨→噴水→微生物發(fā)酵(常溫發(fā)酵8 h)→產(chǎn)出物(忽略不計(jì)，減量約97%)，處理過程不產(chǎn)生異味，無需除臭。

資源化分析：基本不產(chǎn)生固態(tài)物，只是有機(jī)水溶液，但目前尚無轉(zhuǎn)化成液態(tài)肥的成熟技術(shù)。水溶液排放方式需要取得環(huán)保部門認(rèn)可。

2.2.3干燥型工藝

利用電加熱干燥物料，干化程度可以根據(jù)需要而定。工藝流程如下：

餐廚垃圾提升→破碎→擠壓脫水→剩余物質(zhì)和油水混合物；

剩余物質(zhì)→烘干(6 h～8 h)→產(chǎn)出物(減量約80%)；

油水混合物→油水分離→廢棄油脂(資源化利用)→廢水排入隔油池；

處理過程不產(chǎn)生異味，無需除臭。

資源化分析：1)干燥型設(shè)備的產(chǎn)出物實(shí)質(zhì)上還是餐廚垃圾，只是物理上發(fā)生了變化。如果產(chǎn)出物直接用于飼喂畜禽，存在法律風(fēng)險(xiǎn)。2)干燥型設(shè)備的產(chǎn)出物本質(zhì)上還是大分子有機(jī)質(zhì)，大分子有機(jī)質(zhì)是不能被植物吸收的，其撒入土壤后，還需要一個(gè)腐熟過程，該過程以好氧發(fā)酵為主，在發(fā)熱的同時(shí)與植物根部爭(zhēng)奪呼吸，對(duì)植物的生長(zhǎng)造成損害。因此也不能作為有機(jī)肥使用。

2.3 工藝路線比較分析

經(jīng)過對(duì)高溫好氧發(fā)酵、干燥型、消滅型三種工藝在基本原理、工藝流程、資源化分析等方面的梳理后，進(jìn)一步對(duì)三種類型餐廚垃圾就地處理設(shè)備進(jìn)行比較分析，詳見表1。

表1 三種類型餐廚垃圾就地處理設(shè)備比較(以1 t/d處理設(shè)備為例)

2.4 就地處理存在的問題

安裝場(chǎng)地：餐廚垃圾就地處理設(shè)備需要提供配套房屋，且受限于上下水、電、氣體排放等外部條件，很多單位安裝場(chǎng)地選擇存有困難。現(xiàn)有運(yùn)行項(xiàng)目面臨規(guī)劃、環(huán)保和消防處罰等風(fēng)險(xiǎn)。

運(yùn)行費(fèi)用：各區(qū)政府采購(gòu)的就地處理項(xiàng)目，運(yùn)行費(fèi)補(bǔ)助標(biāo)準(zhǔn)只有216元/t～286元/t，且2013年—2015年采購(gòu)的項(xiàng)目已過兩年質(zhì)保期，維護(hù)保養(yǎng)、維修、換件成本大幅上升，企業(yè)入不敷出，維持運(yùn)行的積極性不高。

資源化：2013年—2015年就地處理主要采用高溫好氧發(fā)酵工藝，但往往由于不具備二次堆肥發(fā)酵條件，不僅沒有獲得資源化收益，反而成為企業(yè)的包袱。

3 分類減量工藝研究

當(dāng)前，餐飲單位廚余垃圾未經(jīng)源頭分類減量，直接運(yùn)輸至末端處理設(shè)施，產(chǎn)生許多問題。一是運(yùn)輸過程中會(huì)產(chǎn)生很多滲濾液，而滲濾液的處理是當(dāng)前行業(yè)難點(diǎn)問題；二是含油、含鹽、含雜率高的特點(diǎn)，嚴(yán)重影響后端設(shè)施運(yùn)行的效果；三是含水量含雜量高，增加運(yùn)輸成本。同時(shí)，北京市將進(jìn)一步規(guī)范餐廚垃圾流向，這將進(jìn)一步導(dǎo)致餐廚垃圾終端處理設(shè)施的處理能力嚴(yán)重不足，缺口大，末端處理設(shè)施告急。因此，為解決終端處理能力不足，彌補(bǔ)就地處理出現(xiàn)的問題，針對(duì)餐飲單位廚余垃圾進(jìn)行源頭分類減量，加快分類減量裝置的研發(fā)、試點(diǎn)應(yīng)用和規(guī)范推廣，將是一條切實(shí)可行的道路。

餐飲單位餐廚垃圾分類減量裝置工藝包括分揀、固液分離、油水分離基本功能，還可增強(qiáng)提升、破碎、擠壓功能，餐飲單位廚余垃圾通過該裝置后，可實(shí)現(xiàn)油、水、渣三相分離。

餐飲單位廚余垃圾分類減量裝置具有如下特點(diǎn)：

1)造價(jià)低，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低，操作簡(jiǎn)便，占地小，可因地制宜大面積投放。

2)分類減量速度快，降水降雜效果明顯，油水分離可實(shí)現(xiàn)廢棄油脂回收資源化利用。

3)大幅減少運(yùn)行成本，大大降低現(xiàn)有餐廚垃圾處理廠運(yùn)行壓力和運(yùn)行成本。

4)可有效減少餐廚垃圾處理廠建設(shè)規(guī)模和數(shù)量，節(jié)約建設(shè)成本。

5)可系統(tǒng)性減少財(cái)政支出，降低財(cái)政負(fù)擔(dān)。

鑒于以上原因，首先，絕大部分餐飲單位經(jīng)濟(jì)上可承受，可自行采購(gòu)、安裝；其次，裝置投入使用后，在餐飲單位廚余垃圾收運(yùn)、處理以及配套設(shè)施建設(shè)過程中可節(jié)約大量經(jīng)費(fèi)，若推廣使用該裝置需財(cái)政資金介入引導(dǎo)，用節(jié)約下來的這部分資金進(jìn)行支持綽綽有余。

4 推薦工藝路線

1)強(qiáng)制餐廚垃圾源頭控水控雜。

不論餐廚垃圾外運(yùn)處理還是就地處理，源頭控水控雜都十分必要。在后廚或垃圾間安裝簡(jiǎn)易的控水控雜和油水分離設(shè)備，不但能實(shí)現(xiàn)餐廚垃圾源頭減量、提高純度，而且可降低全流程處理成本。

2)因地制宜選用就地處理設(shè)備。

需要綜合考量餐廚垃圾分類品質(zhì)、場(chǎng)地條件、環(huán)保要求、資源化可能性、投資成本等因素，因地制宜選用不同類型就地處理設(shè)備和工藝組合。

5 結(jié)語

分類減量技術(shù)路線可以從源頭促進(jìn)餐飲單位對(duì)排放的餐廚垃圾進(jìn)行分類減量、降水降雜、油水分離，緩解餐廚垃圾末端處理設(shè)施壓力，降低收運(yùn)成本和末端處理成本，促進(jìn)垃圾分類工作。

在餐飲單位安裝廚余垃圾分類減量裝置，促進(jìn)廚余垃圾源頭進(jìn)行分類減量、降水降雜、油水分離，可以達(dá)到較好的減量去雜效果。根據(jù)餐飲單位廚余垃圾的產(chǎn)生量，安裝適宜的分類減量裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)餐飲單位廚余垃圾控水控雜、源頭減量，將減量后的廚余垃圾集中收運(yùn)或根據(jù)實(shí)際情況安裝廚余垃圾就地處理設(shè)備進(jìn)行就地處理，在實(shí)現(xiàn)餐飲單位內(nèi)廚余垃圾減量、處理的同時(shí)，回收利用廢棄油脂，并使分離出來的污水通過化糞池后達(dá)標(biāo)排放，形成餐飲單位廚余垃圾減量處理集成技術(shù)體系。