我國城市廚余垃圾處理工藝技術研究進展

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、有機質含量高、易腐易臭等特點，對其收集、運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。目前主要實行分類收集、分類運輸與分類處理的方式，有利于實現廚余垃圾的資源化利用。在廚余垃圾的后期處理上，重點集中在生態化處理，主要有好氧堆肥、厭氧及其他處理方式，針對幾種生態化處理方式的研究在近幾年已經取得了長足的進步。本文綜述了我國城市廚余垃圾的常見處理工藝技術。

關鍵詞：廚余垃圾；資源化；生態處理；好氧堆肥；厭氧發酵

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、化學及生物等處理方法。相比于歐、美發達國家以及日、韓等亞洲國家，我國大部分城市廚余垃圾資源化利用不夠，相關的理論和技術研究起步較晚，近年來才有較快的發展，而在管理上尚未形成體系，尚無統一的法律法規和技術標準，即存在“行政瓶頸”和“技術瓶頸”兩大問題。歐、美、日、韓等發達國家的廚余垃圾資源化利用研究成果及其應用雖較為豐富，但由于生活方式和具體國情不同，其研究的側重點有所不同，因此，雖然國外的相關研究成果有啟發意義，但還需根據我國的具體情況展開相關研究。

1 生活垃圾及廚余垃圾處理現狀

當前，城市廚余垃圾大都并未從生活垃圾中有效分離出來實行單獨收運，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。

國內外生活垃圾處理的主要有衛生填埋、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缺點。垃圾分類可以在源頭將垃圾分類投放，并通過分類的清運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。進行生活垃圾分類收集可以減少垃圾處理量和處理設備，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、經濟、生態三方面的效益。

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還有破碎直排處理、飼料化、高溫好氧堆肥、厭氧發酵等方法適合餐廚垃圾處理。

2 廚余垃圾處理工藝技術

2.1 干化處理

干化處理是幾年來國內外采用較多的提高廚余垃圾熱值的方式。通過強制通風，利用廚余垃圾發酵帶來熱值的升高，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現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定性，并減少后續操作的污染物產生。

郭強等研究了通風溫度對生活垃圾干化的影響，結果表明通風溫度對堆體溫度的影響較小；高溫通風（65℃）能夠有效地降低垃圾的含水量干化效果顯著，但不利于有機物的降解，穩定性有所下降；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入高溫階段的時間，同等時間下，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，主要是細菌、真菌、放線菌以及纖維素分解菌和木質素分解菌等，分泌胞外酶將底物中有機固體分解為可溶性有機質，再滲入微生物細胞中參與新陳代謝， 從而實現底物向腐殖質轉化，最終達到腐熟穩定，成為有機肥料，此過程伴隨有微生物的繁殖、消亡和種群演替現象。好氧堆肥是資源化處理廚余垃圾最好的方式之一，但由于國內城市垃圾分類工作的嚴重滯后，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行好氧發酵，系統評估各個影響因素，最后選擇最優的C/N、混合比、投菌量和翻堆時間等條件，經過11d的高溫發酵，可以實現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，實驗表明，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。該工藝技術的核心是一種具有特制微孔的膜（Core），其半滲透功能能夠實現一個較恒定的氣候環境，在鼓風的作用下，在發酵體內能夠形成一個微高壓內腔，使堆體供氧均勻充分，溫度分布均勻，為好氧發酵構建了一個適宜的小環境，同時，水蒸氣和二氧化碳能夠借助膜（Core）的微孔結構擴散出去，維持了發酵堆體膜內外的氣流平衡，保證好氧發酵進行得更加充分徹底，致病性微生物得到有效殺滅，以確保發酵物的衛生化水平。

2.3 厭氧發酵

厭氧發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，目前國內已建、在建或籌建的餐廚垃圾處理項目有約80%采用厭氧消化處理工藝。

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

2.4 飼料化

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

張園等研究了使用羊肚菌固體發酵轉化廚余垃圾制取飼料，探索了最佳工藝，結果表明，加入一半的豆渣，發酵20天，發酵溫度為25℃，能夠獲得符合國家標準的飼料；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，也極大地推動了廚余垃圾處理技術的發展。

3 結論

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

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

*責任作者，歐陽春平，高級工程師。