廚余垃圾全組分高值安全利用成套技術及應用

北京工商大學，河南省機場集團有限公司，河南艾爾旺新能源環境股份有限公司，寧波開誠生態技術股份有限公司，蘇州騰康環保科技有限公司，江蘇綠博生物科技有限公司

作者：任連海，李增輝，王 攀，趙曉琳，朱華倫，胡 兵，王 強，郵箱：renlh@th.btbu.edu.cn

【基本情況】

“餐廚垃圾全組分高值安全利用成套技術及應用”（以下簡稱“本項目”）來源于“十二五”國家科技支撐計劃“密閉式生活垃圾與餐廚垃圾收運裝備與智能調控系統開發”（項目編號：2012BAC25BO1）、“區域化餐廚垃圾聯合處理及生物燃氣產業化技術研發、商業模式構建與工程示范”（項目編號：2014BAC27B00）和國家自然科學基金“餐廚垃圾干式厭氧發酵優勢菌群健康演替調控技術基礎”（項目編號：51578008），起止日期為2013 年1 月1 日—2019 年12 月31 日。本項目成果由北京工商大學、河南艾爾旺新能源環境股份有限公司、寧波開誠生態技術股份有限公司、蘇州騰康環保科技有限公司、江蘇綠博生物科技有限公司共同研發。針對當前我國廚余垃圾雜質分離難、資源化產品附加值低的問題，研究了廚余垃圾全組分資源化、高值化利用技術，建立多元化、功能性、低碳有機質資源化再生產品體系；通過廚余垃圾資源化處理示范工程建設，實現科技成果應用推廣，提升廚余垃圾資源化處理與利用的技術水平，促進我國廚余垃圾資源化處理產業發展。

本項目榮獲2022 年度中國城市環境衛生協會科技進步獎一等獎。東莞、衡水、南昌、珠海廚余垃圾處理項目見圖1。

圖1 東莞、衡水、南昌、珠海廚余垃圾處理項目Figure 1 Kitchen waste disposal projects in Dongguan,Hengshui,Nanchang,and Zhuhai

【技術/案例原理及技術路線】

（1）針對廚余垃圾雜物多、生物料破壁難的問題，在系統研究廚余垃圾理化特性的基礎上，研發了集破碎、淋洗、離心、篩分于一體的兩級破碎、分段分級除雜、兩級提油的有機質回收分選技術，突破了傳統工藝對雜物耐受的局限，攻克了有機質資源流失難題。

（2）針對厭氧發酵系統攪拌不均勻導致的設備運行不暢、產氣率低的問題，研究了射流及機械攪拌結合的攪拌技術，獨特的導流攪拌可以將液面上可能存在的浮渣抽吸到罐體下部，并通過推流攪拌與漿料混合在一起，最終隨沼液排出，有效防止上部浮渣結蓋。

（3）為實現廚余垃圾固形物的高值化利用，研究了廚余垃圾飼養黑水虻技術，優化黑水虻處理廚余垃圾的飼養條件，探究生物強化對黑水虻處理廚余垃圾的作用，以提高鮮蟲產量和廚余垃圾的減量率。

（4）利用廚余垃圾廢液作為基質，通過接種具有解磷、固氮、解鉀功能的微生物可以生產液態菌肥，從而實現廚余垃圾廢液的資源化利用，降低污水處理成本。

廚余垃圾全組分高值安全利用技術見圖2。

圖2 廚余垃圾全組分高值安全利用技術Figure 2 Technology of high value and safe utilization of kitchen waste

【技術/案例特點】

（1）本項目提出了“邊破邊分”的新工藝理念，采用兩級破碎、分段分級除雜、兩級提油的工藝路線，有效降低了廚余垃圾處理過程中有機質的損失。

（2）本項目開發了采用射流及機械攪拌結合的形式，實現環向旋流和豎向升流攪拌，使物料和消化細菌可以短時間內充分混合，組合式厭氧發酵設備集發酵、儲氣于一體，能夠節約設備投資，節省占地面積，降低投資成本。

（3）本項目研發了利用廚余垃圾固形物飼養黑水虻技術，篩選出腸道有益菌，通過腸道有益菌強化廚余垃圾降解飼養黑水虻，鮮蟲產量可增加80%，大幅提升廚余垃圾固形物減量化水平。

（4）本項目研發了以廚余垃圾廢液為基質的非滅菌環境條件下液態菌肥生產工藝，圓褐固氮菌和巨大芽孢桿菌的有效活菌數均高于2×108cfu/mL，雜菌率均低于10%，達到GB 20287—2006 農用微生物菌劑的要求，可通過農用等土地利用途徑解決沼液最終處置和資源化利用的問題。

【長效運行模式與機制】

本項目以實現廚余垃圾的全組分高值安全利用為主線，實施多學科、全產業鏈協同創新。在深入研究廚余垃圾的產生特性、物理特性、化學特性、安全特性的基礎上，系統構建處理工藝理論，研發精細化處理工藝技術與設計方法、專業化關鍵裝備，研究全組分資源化、高值化利用技術，建立多元化、功能性、低碳有機質資源化再生產品體系；通過廚余垃圾資源化處理在北京、上海、蘇州、寧波、東莞、衡水、南昌、珠海等示范工程建設應用，環境效益、經濟效益和社會效益顯著，具有較好的推廣前景。

【經濟、環境及社會效益】

（1）經濟效益：本項目通過理論研究、技術設備開發和應用示范，在實現城市廚余垃圾處理處置技術創新的同時，將顯著提升廚余垃圾的處理處置水平，實現資源化利用，獲得沼氣、免疫活性肽、液態菌肥等產品，提高廚余垃圾處理項目的經濟性，降低由購買服務給政府帶來的財政壓力，具有顯著的經濟效益。近5 年新增銷售額9.6 億元，新增利潤1.2 億元。

（2）環境效應：本項目通過基于全量化和高值化為導向的廚余垃圾處理理論和技術體系構建，可以實現廚余垃圾的高值化和資源化利用，有效解決廚余垃圾的出路問題，減輕城市的環保壓力，促進生態文明發展，具有良好的生態效應。

（3）社會效益：本項目創新性提出以全量化消納和無害化處置為導向的廚余垃圾處理理論和技術體系，開發具有自主知識產權的廚余垃圾處置成套化技術及裝備，構建助推城市廚余垃圾資源化回收與增值利用的產業化技術體系及標準規范，可有力保障垃圾分類政策的順利實施，推進城市有機垃圾的整合治理和利用，促進“無廢城市”建設，社會效益顯著。