廚余垃圾小循環單元在環境衛生規劃中的應用研究
——以佛山三龍灣為例

程艮鳳

（上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海 200000）

1 前言

三龍灣是2018年在佛山市設立的禪南順高端創新集聚區，由此，佛山市將以三龍灣高端創新集聚區為龍頭，引領譜寫高質量發展的新篇章。在建設生態環境工作中，環境衛生是促進城鄉生態系統良性循環，保障人口、資源、環境協調發展的重要環節。三龍灣跨禪城、南海、順德三區，現狀環境衛生系統各不相同，但垃圾分類均處于起步階段，“大分流”已成體系，“細分類”尚未實行。在2020年，以響應國家政策為導向，佛山市開展了三龍灣環境衛生規劃，規劃完善垃圾“大分流”體系，并持續推進生活垃圾“細分類”工作，以期形成以“綠色、循環、安全、創新、共治”為基礎可持續發展的三龍灣“無廢城市”的建設模式。生活垃圾四種分類中廚余垃圾占比較大，且由于廚余垃圾具有高含水率、低熱值的特點，傳統的衛生填埋方式和焚燒發電方式顯然已不適用于廚余垃圾處理。因此，三龍灣環境衛生規劃亟需為廚余垃圾尋找新的處理途徑。本文將以佛山三龍灣為例，研究廚余垃圾小循環單元在環境衛生規劃中的應用。

2 工藝概要

廚余垃圾小循環單元是指在小片區內形成廚余垃圾收集、轉運、處理、再利用的良性循環。因此，處理方式要因地制宜，其主要包括厭氧消化、好氧堆肥、飼料化等。

（1）厭氧消化方式在有效降解廚余垃圾的同時還能生產清潔能源，因此，國內集中式廚余垃圾處理項目多采用該方式，如廣州東部固體資源再生中心生物質綜合處理廠、佛山南海固廢處理環保產業園餐廚垃圾處理項目、武漢市天基餐廚垃圾處理廠等。在具體工藝選擇上，由于兩項工藝具有耐有機物負荷沖擊的特點，因此近期項目多采用此方式。兩項工藝是指廚余垃圾經過分離后得到粗油脂、液體和固渣。粗油脂用于生產生物柴油，而固渣和液體用于厭氧發酵生產甲烷，且發酵過程中產生的沼液由市政污水管網輸送到污水處理廠進行生化處理，沼渣與其他垃圾混合進入焚燒系統。

（2）好氧堆肥原理是利用堆肥高溫消滅病原體，同時利用篩選的菌種在短時間內將廚余垃圾發酵分解成有機肥料，以達到廚余垃圾無害化、減量化、資源化的目的。該工藝設備一般具有攪拌、發酵、加熱、保溫、廢氣凈化處理等功能。其優點是原料不用粉碎，處理周期短，且產生的有機肥料具有一定經濟效益，可實現智能化操作控制，無廢水、臭氣等二次污染產生。

（3）由于廚余垃圾可直接飼喂動物，但在收運過程中易腐敗，因此，需無害化處理。無害化處理方式主要包括干熱法、飼養昆蟲等。干熱法技術成熟，可大規模應用，但干熱法的產物飼喂對象有限。昆蟲飼養是指利用食腐性昆蟲攝取廚余垃圾而生產優質蛋白，由于其具有安全可靠的特點，所以，該方法有著較好的應用前景。例如，黑水虻幼蟲飼養在佛山已有應用—黃龍村有機餐廚垃圾處理項目。該項目是采用黑水虻生物轉化技術結合濕地凈化系統，利用黑水虻對廚余垃圾進行物質轉化及能量轉化，并制成黑水虻加工產品，用來飼養動物。

（4）小循環單元可應用上述處理方式來實現小片區內的廚余垃圾處理與再生利用。在實際應用中，由于小循環單元分散不易于管理等特點，所以其處理設備占地面積不宜過大，且設備應高度集成以及簡單易操作。根據處理能力，處理設備可分為大、中、小型三類，大型處理能力大于10 t/d，中型處理能力介于1～10 t/d，小型處理能力低于1 t/d。

在實際應用中，通過小循環單元實現了廚余垃圾的減量化、資源化和無害化。其中，在大型集中式廚余垃圾處置終端建設期間，采用廚余垃圾小循環單元可有效減輕廚余垃圾的處理壓力，并降低了廚余垃圾轉運站建設的固定成本以及廚余垃圾長距離轉運的運輸成本；同時，有效緩解了在垃圾轉運過程中帶來的環境污染問題，如惡臭和“跑、冒、滴”現象；此外，廚余垃圾的處理產物可就近回用本單元，增強了居民參與生活垃圾分類的熱情。

3 規劃應用

3.1 現狀分析

在2020年，佛山市并未開展大范圍的生活垃圾分類，僅在部分區域進行試點。而試點產生的廚余垃圾運至垃圾分類收集點暫存，并由相關責任公司定時定點上門收集并密閉運到餐廚處理廠厭氧發酵處置。

根據市佛山市城管執法局統計，從2015～2020年，佛山全市生活垃圾的平均日清運量從2015年的8988 t/d，上升至2020年的約11000 t/d。其中，華南區廚余垃圾在生活垃圾中的占比約為50%[1-2]，由此測算，2020年佛山市家庭廚余垃圾的理論產生量在5500 t/d，餐廚垃圾產生量約1000 t/d。截至2020年底，佛山市廚余垃圾集中處理能力僅為1000 t/d。因此，隨著垃圾分類工作的開展，廚余垃圾需處理量將會激增，而現狀集中式廚余垃圾處理項目難以滿足當前的處理需求。

3.2 可行性分析

廚余垃圾一般采用集中式處理方案，但由于分類體系推進的時間較短，廚余垃圾集中處理設施建設一般滯后于前端垃圾分類推進，這導致廚余垃圾處理缺少出路或能力短缺。為了有效推進生活垃圾分類，避免生活垃圾“先分后混”的現象，上海、浙江、江蘇等地已有利用現有生物處理機實現廚余垃圾分散式處理的經驗。

此外，全國著名的花卉基地陳村就位于三龍灣。據統計，陳村花卉種植面積近2萬畝，產生的園林綠化垃圾近1.2萬t/a，而三龍灣現狀無集中式園林綠化垃圾處理中心。所以，廚余垃圾小循環單元可將園林綠化垃圾粉碎后與廚余垃圾摻混發酵，實現了園林綠化垃圾的無害化處理，同時，發酵產物可就地回用于花卉種植。因此，在三龍灣應用廚余垃圾小循環單元具有可行性。

3.3 產量預測

3.3.1 廚余垃圾

家庭廚余垃圾產量預測依賴于生活垃圾產量預測。通過預測，到2025年三龍灣家庭廚余垃圾在生活垃圾中占比會為55%，有效分出率達50%；到2035年，由于經濟發展和大眾環保意識的增強，家庭廚余垃圾在生活垃圾中的占比將下降到50%，有效分出率提高到80%。據此測算，三龍灣家庭廚余垃圾產量在2025年約為165 t/d，2035年約為400 t/d。此外，根據每人每天0.1 kg的指標計算餐廚垃圾產量，到2025年，三龍灣餐廚垃圾產量約為55 t/d，2035年為110 t/d。因此，三龍灣廚余垃圾需處理量在2025年約為220 t/d，2035年約為510 t/d。由此可知，三龍灣廚余垃圾處理壓力較大。

3.3.2 園林綠化垃圾

園林綠化垃圾產量是根據單位面積法進行預測，因此，單位面積指標值的確定要參考附近城市。根據深圳市城市綠化管理處以及各區園林科提供的近兩年的數據，經統計每平方米綠地每年產生的綠化垃圾量約為0.0015 t，每平方米林地每年產生的綠化垃圾量約為0.0042 t，由于公園綠地相對道路綠地修剪次數少，產生的綠化垃圾很大一部分直接回歸綠地。綜合各項指標，確定佛山市每平方米綠地產生0.0015 t的園林綠化垃圾。此外，陳村花卉產業垃圾產量呈逐年上升的趨勢，增長幅度較緩，年平均增長率約為3%。根據2016～2019年陳村鎮花卉產業垃圾的產量增長情況，確定陳村鎮花卉產業垃圾產量在規劃期內年增長率為3%。經綜合計算，到2025年，三龍灣園林綠化垃圾產量約為75 t/d，到2035年，三龍灣園林綠化垃圾產量約為110 t/d。

3.4 規劃方案

在實際規劃中，三龍灣廚余垃圾處理采用集中+分散相結合的處理方式，其中，建設用地較多的行政村和社區采用集中收運處理，而有大規模農田存量的行政村采用廚余垃圾小循環單元。該方案一方面降低了廚余垃圾和園林綠化垃圾的運輸成本；另一方面緩解了近期廚余垃圾集中式處置的壓力；同時，廚余垃圾及綠化垃圾發酵產出的有機肥就地回用，降低了碳排放量，實現了廚余垃圾“減量化、無害化、資源化”的目標。

三龍灣現有31個社區和行政村，依據現狀建設和農田存量對28個行政村和社區進行分析，確定了16個廚余垃圾小循環單元適宜區。在廚余垃圾小循環單元適宜區采用減量—資源型廚余垃圾處理機，且處理機設置要遠離居住區。非廚余垃圾小循環單元適宜區采用廚余垃圾一次轉運的方式運往相應的環境園處理。而循環單元選擇日處理量為10 t的廚余垃圾處理機，根據近遠期需處理量設置相應的臺數，避免設備空置，降低一次性投入成本。根據規劃，廚余垃圾小循環單元近期可減少集中式處理終端160 t/d的處理壓力，遠期可減少220 t/d的處理壓力。

在實際處理過程中，進入處理機的廚余垃圾首先要進行預分揀，剔除難以發酵的貝殼、骨頭、餐具、塑料等。其中，廚余垃圾和園林綠化垃圾進入處理機被破碎擠壓處理后分為固相和液相：液相經過離心后油水分離，污水直排進入市政污水管網無害化處理，油脂可用來制生物柴油，同時要避免排入市政管網堵塞管道；而固相與特效菌種混合發酵，發酵溫度控制在50～80℃，停留時間依據發酵溫度和菌種活性確定，發酵過程中產生的廢氣需無害化處理后排放[3]。通過以上處理，廚余垃圾經發酵后可減量85%～95%，且含有大量腐殖酸和植物營養素，是良好的土壤改良劑。

由于小循環單元距離居民區較近，所以要加強污染控制，包括臭氣、廢水、噪聲等，要降低循環單元的鄰避效應。在設備引入前，應對工藝技術進行評估，做好設備選址方案，并積極收集民眾建議和意見；在設備引入后，做好設備登記，加強對運維人員的管理培訓，達到廚余垃圾規范處理的目標。

3.5 經濟效益分析

3.5.1 收運處理成本

3.5.1.1 集中收運處理成本

廚余垃圾集中式收運處理模式有兩種，一種是收運與處理由兩個責任主體負責，另一種是收運處理一體。近三年來，全國餐廚垃圾收運均價為172.3元/噸，處理均價為238.3元/噸，收處一體均價為293.3元/噸。而家庭廚余垃圾的收運均價在144.8元/噸，處理均價238.9元/噸，收處一體均價為340.1元/噸。此外，據瀚藍綠電固廢處理（佛山）有限公司反饋，南海區餐廚垃圾收運處理單價為285元/噸；由“2021～2024年度禪城區餐廚（廚余）垃圾收運及處理服務單一來源采購公告”可知，禪城區廚余垃圾收運處理成本約425元/噸。本文集中式廚余垃圾收運處理計算成本取中間值320元/噸。

3.5.1.2 分散式收運處理成本

三龍灣現狀無分散式廚余垃圾處理中心，成本核算借鑒廣州某街道廚余處理中心相關數據。該中心設備采購價格200萬元，處理規模為10 t/d，功率為85 kw。除水電外，人工、菌種、污染物處理等運行費約為100元/噸，按0.6元每千瓦時的電費成本，折舊費5%，使用10年計算，廚余垃圾處理成本約為280元/噸。由于廚余垃圾處理小循環單元無轉運成本，因此廚余垃圾小循環單元建設運營成本不高于集中式收運處理。

3.5.2 循環效益

集中式處理產出的殘渣多與其他垃圾混合焚燒，無資源再生利用；而廚余垃圾小循環單元產出的固體殘渣可作為有機肥就地回用。常用的有機肥多為牲畜糞便發酵制得，其售賣價格多在200元/噸以上。由此可見，廚余垃圾殘渣循環利用具有一定的經濟效益。本文廚余垃圾固體產物按200元/噸計算其循環效益。

3.5.3 經濟效益核算

根據廚余垃圾分散式和集中式處理成本，以及廚余垃圾殘渣循環利用的經濟效益核算，應用廚余垃圾小循環單元將為三龍灣每年約減少約500萬的開支，詳細數據見表1。

表1 廚余垃圾集中式收運處理和小循環單元收運處理成本對比

4 結論

三龍灣廚余垃圾小循環單元的應用成本略低于集中式收運處理成本，但發酵產物就地回用具有一定的經濟效益，相比于集中式收運處理，小循環單元每年可為三龍灣節約500萬元。同時，應用小循環單元有效緩解了生活垃圾分類初期集中處理的壓力，降低了廚余垃圾在運輸過程中的環境污染風險。主管部門應加強小循環單元的監督管理，確保廚余垃圾無害化、資源化處理，相關污染物的達標排放。