朱 云
(廣州市城市管理技術研究中心 廣東廣州 510170)
廚余垃圾是指易腐爛的、含有機質的生活垃圾,包括家庭廚余垃圾、餐廚垃圾和其他廚余垃圾等[1]。餐廚垃圾以餐飲服務業為產生源,具有含油率高、含鹽率高、極易滋生細菌、極易腐敗等特點。其他廚余垃圾主要是來自農貿市場、大型超市的廚余垃圾,具有纖維質含量高、含油率低、含鹽率低等特點。家庭廚余垃圾性質介于餐廚垃圾和其他廚余垃圾之間。廚余垃圾處理是生活垃圾分類處理系統重要組成,是分類處理的重點和難點。
生活垃圾采樣分析執行國家標準 《生活垃圾采樣和分析方法》[2],其中廚余類指各種動、植物類食品(包括各種水果)的殘余物,木竹類指各種廢棄的木竹制品及花木。在分類管理實踐中,盆栽植物一般歸類為廚余垃圾,玉米衣、椰子殼、大骨、貝殼等不易腐爛的物質在分類管理上歸類為其他垃圾,在分析采樣中被列入廚余類。不同城市采用的分類方法略有差異,如上海市盆栽植物屬于濕垃圾,而廣州市盆栽植物列入其他垃圾,但總體上以剩菜剩飯、菜頭菜尾、果皮、過期食品等為廚余垃圾的主要組成。
綜上,廚余垃圾在采樣分析和分類管理的定義不同,在不同城市的分類方法也存在細微差異,是一個相對概念。
廣州市2019 年生活垃圾清運處理量2.1 萬噸/日,按照生活垃圾組分調查數據顯示,廚余垃圾占比約為50%[3][4],以此測算,家庭廚余、其他廚余垃圾理論產生量在1 萬噸/日,餐廚垃圾產生量約為2500 噸/日。目前集中日處理能力達到2200 噸,分散日處理能力也超過1000 噸。2019 年日均處理廚余垃圾2200 多噸,其中集中處理約1200 噸,分散處理約1000 噸。
早在2013 年,廣州市餐廚垃圾小型生物處理機有100 余臺,單臺設備日處理規模一般在在100-500kg,主要處理機關單位、學校食堂的餐廚垃圾,由于能耗較高單噸處理,設備維護困難等原因,只有少數小型生物處理機仍在使用。在2018 年,A 區因集中處理設施選址難,區政府要求各鎮街年底建成日處理規模不低于20 噸的廚余垃圾分散處理設施,截止目前,已建成日處理能力520 噸。A 區廚余垃圾生物處理機主要處理對象為分類后的家庭廚余垃圾,受非洲豬瘟影響后,優先收集和處理餐廚垃圾。B 區在2019 年開始推進分散就地處理,目前已經達到日處理能力400 余噸。
廚余垃圾分散就地處理主要采用生物處理機,以好氧發酵和制腐殖酸有機肥為主要工藝,生物酶解技術是以生物工程酶降解有機物,生成CO2和H2O,并產生≤5%的殘渣。壓榨脫水可以減少20-30%水分,但僅為預處理,殘渣仍要送到處理廠進行無害化處理。粉碎直排技術,我國大多數城市的污水管網不能匹配,且雨污分流系統不完善,存在多種隱患,在上海、廣州等城市均不提倡粉碎直排。
廚余垃圾生物處理機從類型分,有減量型、減量-資源型、資源型。廣州市主要以減量-資源型為主,包括預處理、發酵、污染物處理及中控系統。預處理去除廚余垃圾中不適宜發酵的物質,如餐具、貝殼、塑料等,除雜后破碎螺桿擠壓脫水,殘渣進入發酵倉體進行快速發酵,污水經污水處理系統處理后排入污水管網。通過破碎脫水等預處理,提高了微生物與物料的接觸面積,縮短發酵時間,提升生物處理效率。發酵添加復核微生物菌劑,溫度一般控制在55-85℃,在發酵倉停留12 小時-10 天不等,經發酵后形成較為穩定的初級發酵產物(圖1)。初級發酵產物產生量大約為原生垃圾的5-15%[5],可作為有機肥原料或用于綠化用有機基質。發酵過程中產生的廢氣,經負壓收集處理后排放。部分處理餐廚垃圾的生物處理機,配備水洗除油除鹽設備,污水處理設有油水分離裝置。生物處理機根據處理額定量可分為大型、中型、小型機,大型為額定處理量>10t/d,中型為額定處理量>1t/d且≤10t/d,小型為額定處理量≤1t/d。

圖1 生物處理機典型工藝流程圖
廚余垃圾生物處理機,一般是政府采購設備、配套土建,由廠家負責技術服務和培訓,環衛站運行,也有采取購買處理服務方式,以處理單價和處理量與企業結算。本文主要以廣州市城市地區廚余垃圾生物處理機為案例進行詳細分析。
2.2.1 A 區某街道廚余垃圾處理站
A 區某街道廚余垃圾處理站位于2017 年10 月建成并投入使用,設計規模為日處理餐廚垃圾10 噸,每天處理約10 噸廚余垃圾。處理站由兩臺日處理量為5 噸的廚余垃圾處理設備組成,項目總投資399.5 萬元,其中基礎建設投入98 萬元,2 套廚余垃圾處理設備采購費257.8 萬元。根據該街道運行兩個月的運營成本計算,廚余垃圾處理運行成本約為150-180 元/噸,含人工費、電費、水費、菌種、除臭等,不含設備折舊、污水處理費。
2.2.2 B 區某街道廚余處理中心
B 區某街道廚余處理中心由原轉運站改建而成,由政府采購設備,采購價格200 萬元。處理規模為10 噸/日,先破碎脫水后進入發酵倉,發酵倉溫度在55-85℃,處理時間為16 小時,占地100 平方米。設備功率85 千瓦,負荷率80%,運行16 小時。除水電外,人工、菌種、污染物處理等運行費約為100 元。
2.2.3 處理成本比較
A 區某街道,設備噸投資為25.8 萬元(含除臭設備,不含污水處理設備,與壓縮站共用污水處理系統),運行費用150-180元,折舊費按設備殘值5%、使用10 年、一年運行365 天計,單噸設備費用67 元、土建費用15 元,污水臭氣治理按50 元計,則廚余垃圾單噸處理成本為282-312 元。B 區某街道設備噸投資20萬元(含污水處理、除臭設備),按照上述條件分析,單噸設備費用55 元,采用A 區某街土建費用15 元計,運行費用208 元,則廚余垃圾單噸處理成本為278 元。由此可見,大中型生物處理機噸運行費用遠低于小型生物處理機[6],運行費用隨著處理量的增加而減小,通過規模化降低處理成本[7]。
分散就地處理和集中處理,兩者都有前端收集費用,但前者較后者節約了中轉和站后運輸成本。廣州市生活垃圾中轉、運輸費用約為115 元/噸,處理費按照邊界清晰的某廚余垃圾處理廠處理單價199.5 元,廚余垃圾集中處理的中轉、運輸、處理總價為314.5 元,分散就地處理成本與含轉運的集中處理成本較接近。
分散就地處理相比較集中處理來說,具有易選址、投產快的特點,可減輕集中處理壓力,維持分類體系有效運行。但分散處理對管理者來說,是新鮮事物,因為對處理設施監管不熟悉,在環保上不了解政策,增加了管理難度。
在調研過程中,大多數生物處理機的除臭系統和污水處理系統正常運行,有些處理站廠界距離居民僅有十多米,并沒有引起居民投訴等負面影響。但有些處理站存在污染物排放不達標的問題,存在臭氣外溢、污水處理系統無效等問題。
生物處理機處理的產物對照《有機肥料》[8]進行檢測,產物基本滿足有機肥料標準要求,但發酵時間較短,腐熟度不夠,僅達到初級穩定產物,可進行二次發酵或作為有機肥料原料使用。
從2017 年推行46 個重點城市的生活垃圾分類工作,分類全流程體系推進時間僅僅有三年,由于前期沒有規劃分類處理設施或規劃的分類處理能力與分類推進工作不匹配,導致廚余垃圾集中處理設施建設滯后,廚余垃圾沒有出路或處理能力不足,為了配合分類推進,在生物處理機已有技術應用、設備生產能力的基礎上,在很多城市廣泛運用,例如上海、浙江、江蘇等。
2019 年住建部印發 《關于在全國地級及以上城市全面開展生活垃圾分類工作的通知》(建城[2019]56 號),要求在全部地級以上城市開展垃圾分類,對剛啟動分類或處理能力不足的先行城市來說,廚余垃圾分散就地處理仍有廣闊的應用前景。大型生物處理機可通過多組并聯模式形成更大規模處理廠。適用于單位、學校飯堂的小型生物處理機,因噸設備投資、運營成本較高,主要用于經濟較發達投入資金充足的城市。
源頭分類與末端處理相互制約、相互促進,在分類進程中存在不同的矛盾。前端分類和處理能力不匹配時,導致生活垃圾分類體系運行不流暢,拖慢分類進程、降低分類效果,處理能力建設過高,又存在設施空載,投資難以收回,形成浪費。政府要做好廚余垃圾處理規劃,處理好分散就地與集中處理的關系,做好長期和短期銜接規劃,提早謀劃好,合理過渡,減少資金浪費,滿足廚余垃圾生物處理需求。
廚余垃圾分散就地處理與集中處理相輔相成,城市管理主管部門往往重視大型集中處理設施的管理,疏忽分散就地處理設施的運行管理。要加強對廚余垃圾分散就地處理污染控制、環境衛生及運行的監督管理,組織對工藝技術評估,做好設備登記、運行臺賬記錄,加強運行過程管理,加強管理人員的培訓,達到規范廚余垃圾分散處理的目標。
技術規范主要針對大型集中處理設施,除《有機垃圾生物處理機》(CJ/T227-2018)外,缺乏廚余垃圾分散就地處理有關工藝技術、經濟指標的有效指引,對多種不同工藝技術生物處理機,政府招標采購中對設備參數把握不準,增大固定資產投資風險,不利于推進廚余垃圾分散就地處理。按照廚余垃圾三個類別,分別提出預處理要求,發酵過程把握關鍵因素控制,提出產物無害化要求等,從技術方面為管理提供決策。
生物處理機可通過工藝優化,達到降低能耗,控制成本的目標。針對不同來源不同特性的廚余垃圾(餐廚、家庭廚余、其他廚余),篩選高效微生物,優化運行參數。優化廚余垃圾預處理模塊,改善產物質量,以提高整體處理效率和經濟性。根據處理后產物特點,加速產物的穩定化,開展盆栽、小區和田間種植試驗,開發專用肥料或基質,形成農業、林業專用肥料或基質,提高產品附加值,解決產物出路。加強污染物治理設備研發、技術優化,實現污染物達標排放。
受規模影響,分散處理的噸處理成本要高于集中處理設施,但分散就地處理節約了轉運、運輸費用,減少了運輸過程的污染防控及風險,大、中型廚余垃圾分散就地處置具有一定的經濟性和可行性,在生活垃圾分類推進中值得推廣應用。主管部門應加強廚余垃圾分散處理的監督管理,確保廚余垃圾無害化處理,臭氣、污水處理系統正常運行,污染物達標排放。主管部門應正確處理好廚余垃圾分散和集中、短期與長期處理的關系,做好分類處理設施建設規劃。