農村餐余廢棄物分層發酵精制有機肥技術管理規程

張青 栗方亮 孔慶波

(福建省農業科學院土壤肥料研究所，福建 福州 350013)

引言

近年來，隨著中國經濟的不斷崛起，我國人民生活水平得到了較大提升，餐余廢棄物的產量呈現出快速增長的趨勢。相關數據表明，我國餐余廢棄物在2017年和2018年的年產量，分別達到了0.9972億t和1.08億t，并將以年平均10%的速度增長[1]。餐余廢棄物具有高含水量、高有機質含量以及營養物質豐富等特點[2-5]，有較大的資源重復利用潛質；但同時，這些特點又使得餐余廢棄物極易腐爛變質，倘若得不到妥善處理，既會造成極大的資源浪費，又容易引起嚴重的環境污染，危害民眾身體健康[6]。

目前，越來越多專家學者意識到餐余廢棄物處理問題的緊要性，并針對餐余廢棄物的資源化利用提出各種可行性意見。餐余廢棄物的處理方式通常包括填埋、蚯蚓堆肥、提取生物降解塑料技術、好氧堆肥和固態發酵[7-10]。然而，現有關于餐余廢棄物資源化處理的研究多是針對城鎮集中規?；幚碚归_，對于農村餐余廢棄物的處理模式研究較少；而我國農村人口基數龐大的國情使得我國每年都會產生大量的農村餐余廢棄物。農村缺乏完善的餐余廢棄物回收處理技術體系，很容易衍生出一系列環境問題和社會問題。因此，開展農村餐余廢棄物處理研究工作，提升餐余廢棄物的資源化利用能力，改善農村人居環境是大勢所趨，對實現農業可持續發展具有重要意義[11]。

本文針對農村區域分布廣、居住地分散、經濟基礎較差等現實問題，提出農村餐余廢棄物分層發酵精制有機肥的構想，具體內容如圖1所示。該項技術經過在光澤縣吳屯村、大田縣吳山鎮等地多年的實踐，最終于2022年1月4日成功被遴選為農業農村部有機廢棄物資源化利用典型案例(農辦社【2022】1號)[12]。文章介紹了包括前期宣傳動員、監督體系的設立、餐余廢棄物的收集與運輸、餐余廢棄物的分揀以及分層發酵池精制有機肥等內容，旨在為我國農村利用分層發酵池模式處理餐余廢棄物提供一定指導。

1 前期宣傳與監督體系

1.1 前期宣傳動員

我國資源化立法起步較晚，在21世紀初提出“走循環經濟之路，實現可持續發展”的思路，之后又出臺《可再生能源法》和《循環經濟促進法》等相關法律法規，但始終缺少具體詳細、針對性強的實施細則[13]。尤其在農村，村民思想水平較為傳統，若缺乏相應實質的、操作性強的政策支持，不加強對資源化利用的宣傳，人們往往更愿意延續傳統做法，而非接受新事物，進行改變。因此，在農村開展餐余廢棄物資源化利用的工作，前期的宣傳動員工作尤為重要[14]。

圖1 農村餐余廢棄物分層發酵流程圖

關于農村餐余廢棄物分層發酵精制有機肥的前期宣傳活動，具體可從以下幾點展開。

1.1.1 成立村鎮領導小組

要想真正落實好一項計劃，必須先建設起一個專項的領導隊伍。尤其在農村，村民領悟能力較為薄弱，必須有人在前引路，指明方向。

1.1.2 制定具體實施計劃

推選出執行團隊后，需要制定出具體的實施細則。各村各鎮餐余廢棄物收集點的網絡布局、餐余廢棄物收集車輛的運輸路徑和各村民應盡的責任義務等均需被列入具體計劃中。

1.1.3 開展專題教育培訓

以具體實施細則為主題，開展專題教育培訓活動，各村按區域推選代表參加，各區域代表學習后回村指導其它村民。

1.1.4 粘貼標語，組織宣傳

可充分利用媒體資源，集思廣益，收集相關標語，并在村鎮合適地點粘貼。向村民普及餐余廢棄物資源化利用的潛力及處理不善將對環境造成的危害，鼓勵村民踴躍投身其中。

1.2 設立相應監督體系

為確保餐余廢棄物分層發酵精制有機肥方案的順利實施，可設立相應的監督體系及獎懲制度，由村民互相監督檢舉。對不配合餐余廢棄物資源化利用工作的村民進行批評教育，若是屢教不改，可采取一定強制措施，如給予一定數額的罰款。對積極執行相關計劃、配合做好餐余廢棄物的收集工作并主動監督檢舉不良現象的村民給予一定物質及精神獎勵，如將其評選為文明住戶或發放一定數額獎金等。通過設置合理的監督與獎懲體系，旨在遏止部分村民的不良行為，提高村民參與餐余廢棄物資源化利用的積極性[15]。

2 農村餐余廢棄物的收集與運輸

2.1 餐余廢棄物的收集

2.1.1 餐余廢棄物的定義

食物作為供應人類機體正常運行的物質，每個家庭每日都會消耗相當數額的食物，不可避免地就會產生相應數量的餐余廢棄物。具體而言，餐余廢棄物是指居民日常生活及食品加工、飲食服務、單位供餐等活動中產生的垃圾，包括丟棄的菜葉、剩菜、剩飯、果皮、蛋殼、茶渣、骨頭等，其主要來源為家庭廚房、餐廳、飯店、食堂、市場及其他與食品加工有關的行業[16,17]。

2.1.2 家庭餐余收集

餐余廢棄物的收集工作需要先從各戶的家庭餐余收集開始落實。在相關計劃開展前，相關負責人需按人口數量給各村住戶發放2～3個家庭餐余廢棄物收集桶，須保證收集桶的質量達標，能耐腐蝕、防水且容量足夠盛裝村民住戶單日產生的餐余廢棄物。待餐余廢棄物收集工作正式展開后，各戶每日所產生的餐余廢棄物由各戶自行收集，并由各戶村民自行將家庭餐余廢棄物送至指定點，集中傾倒在指定點的收集桶中。

2.1.3 村莊餐余收集

各戶村民收集家中當日所產生的餐余廢棄物后，需將廢棄物集中送至公共收集點，等待統一處理。對于村莊餐余廢棄物公共收集點的設立，主要有以下幾點建議。

公共收集點的設立需按農村具體人口密度進行合理布局規劃，具體實施可根據當地實際需求靈活調整。

公共收集點需配置數量足夠多、質量良好的公共餐余廢棄物收集桶。公共餐余廢棄物收集桶優先采用標準120L或240L移動垃圾桶。對于收集桶的數量，針對村莊集中居住區和分散居住區，建議分別按照每20～30戶1個收集桶和每500～1000m2土地面積1個收集桶的比例配置。

由于大部分村民接受新事物能力較為薄弱，需對其進行明確的引導，可在所設立餐余廢棄物公共收集點設置醒目標識，引導村民準確有序投放。

餐余廢棄物公共收集點示意圖如圖2所示。

圖2 餐余廢棄物公共收集點

2.2 運輸裝置及方法

考慮到節能環保，餐余廢棄物的收集運輸采用經過改造的電動三輪車來完成。整個設備包括三輪運輸車和升降裝置，運輸設備示意圖如圖3所示。升降裝置可用于實現對垃圾收集桶的半自動化搬運工作，較大程度減輕衛生員工作難度及工作量。工作時，衛生員只需將收集桶固定在升降裝置上，利用車載控制器實現收集桶的升降。待收集工作完成后，直接運往餐余廢棄物分層發酵池所在地等待處理。

圖3 半自動化餐余廢棄物收集運輸電動車

2.3 收集裝置與收集點的保潔維護

由于餐余廢棄物具有高含水量、高含油量、高含鹽量以及高有機質含量等特性，餐余廢棄物極易腐爛變質，還很容易吸引蒼蠅、蟑螂、老鼠等生物，倘若處理不善，很容易破壞周圍環境，造成病菌的傳播[18,19]。因此，在餐余廢棄物的收集過程中需要格外注意，在做到每日餐余廢棄物回收、處理的同時，還需要衛生員定時定點對公共餐余廢棄物收集站點以及運輸裝備進行保潔維護。

3 餐余廢棄物的分揀與堆肥

3.1 堆肥裝置介紹

所設計的分層發酵池是一種可以將餐余垃圾進行固液分離，再分別將固、液體廢棄物引入分層發酵池和沼液發酵池中進行好氧發酵的一體化設備。分層發酵池主要由固液分離系統、分層發酵池池體、分層驅轉裝置、沼液發酵池以及肥料包裝平臺等組成，其整體結構示意圖如圖4所示。

圖4 分層發酵池整體結構示意圖

3.1.1 固液分離系統

包括廢棄物暫存平臺和固液分離溝渠系統。其中，廢棄物暫存平臺長4m，寬2.5m，由水泥搭建且自帶有一定的坡度，用于暫存待發酵物。固液分離溝渠系統由篩網和小溝渠組成，溝渠總長約10m，用于將分離后的液體廢棄物溝引至液體暫存點。

3.1.2 分層發酵池池體

由單層磚砌成方池，根據吳屯村的餐余廢棄物產量，選擇2.5m×1m×4m的規格尺寸建設分層發酵池。池體設計充分考慮了裝置的保溫、防水性能，池體外壁由內至外依序設有混凝土找平層、防水卷材層和混凝土保護層，能有效減少堆體熱量的散失，為物料發酵創造有利的溫度條件。分層發酵池的內部結構示意圖如圖5所示。

圖5 分層發酵池內部結構示意圖

3.1.3 分層驅轉裝置

該部分主要由分層板和驅轉機構組成。驅轉機構包括把手、連桿和擺桿，各層設置左右對稱的2組驅轉機構。同層的各分層板分成左右2組，各分層板與驅轉機構進行動態機械鉸接，在池體外部設置轉動控制手把。平常狀態下，手把鎖付在池體外部的鎖扣機構上，從而確保各分層板的穩定性。

3.1.4 沼液發酵池

將固液分離后的液體引入沼液發酵池，再添加少量輔助性物料和發酵菌種劑進行一定周期的發酵，可得到適用于水肥一體化施肥灌溉系統的有機液態肥料，有利于提升廢棄物資源利用率。

3.1.5 肥料包裝平臺

肥料包裝平臺位于分層發酵池池體下方，在此平臺上完成對所生產肥料的簡易處理、包裝。

3.2 餐余廢棄物分揀與摻混流程

餐余廢棄物集中送至處理站點后，需在投入堆肥前對其進行分揀。餐余廢棄物的分揀工作主要分為2步，分別為人工分揀和固液分離。對餐余廢棄物進行人工分揀：衛生員通過肉眼觀察，將廢棄物中較為明顯的異物挑揀出來，如堅硬的果核、果殼等，以防止雜質影響堆肥的效果；隨后進行固液分離：將餐余廢棄物投至平臺，利用固液分離平臺自帶的坡度使多余的水分流入溝渠系統，在沒有明顯的水分流出后由工作人員向留在平臺上的固體廢棄物添加相應的發酵菌劑和吸濕有機物料并加以摻混，摻混均勻后，待投入分層發酵池中進行有機發酵。

3.3 分層發酵池堆肥工藝

餐余廢棄物經過分揀和固液分離后，液體廢棄物隨溝渠系統流入液體暫存點，后續通過添加少量的輔助性物料和發酵菌種劑摻混后進入沼液發酵池發酵，可用以制作水肥一體化肥料；固體廢棄物經過物料摻混后，由操作員打開攔網，摻混后的物料借助重力作用進入分層發酵池第1層中。經過一定時間的發酵后，通過操作員轉動發酵池外部對應的驅轉把手翻轉物料。在驅動把手時需注意轉動順序：先放空下一層摻混物料，再將上一層摻混物料投放至這一層，確保物料層層發酵順利進行。

翻轉后第1層發酵物料會進入第2層中繼續發酵；同理，物料依次在第2層、第3層、第4層都進行了一定時間的發酵；在第4層發酵完成后，固體廢棄物已經基本腐熟完成。經過分層發酵池4層發酵后的有機肥最終進入到肥料包裝平臺。在分層發酵池整個發酵過程中，全程監測各層堆體的溫度、濕度、氧氣濃度、二氧化碳濃度等指標的變化。

4 堆肥產品檢驗

合格的有機肥含有多種養分，有豐富的有機物，可以加強微生物的活動，肥效持久，不僅可以陸續供應作物營養的需要，還可以改良土壤的水、熱和通氣的條件，增進土壤熟化；而未完全腐熟的有機肥不僅無法滿足作物的生長需求，還會給作物帶來不利影響。

因此，在堆肥結束后，需對肥料包裝平臺上的發酵產品進行質量檢測，判斷產品是否符合我國國家有機肥料相應標準[20]。一般情況下，可利用成品的含水率、pH值、碳氮比、重金屬含量以及種子發芽指數等指標判斷發酵產品合格與否。

經過產品質量檢驗，若成品各個指標均符合相應標準，則判定有機肥成品合格，在肥料包裝平臺上進行包裝后，可運往需肥地，待投入田間施用。若檢驗為不合格，則視其不合格原因進行不同處理，如果是由于發酵不完全造成某些指標不達標，則重新投入分層發酵池，進行新一輪的有機發酵；如果是由于重金屬含量超標導致產品不合格，則啟動?；窇鳖A案，避免高重金屬含量的肥料流入田間，破壞作物和土壤環境。

5 結論與討論

本文介紹了前期宣傳工作與監督體系的設立：前期宣傳工作可具體由成立村鎮領導小組、制定具體實施計劃、開展專題教育培訓、粘貼標語和組織宣傳等方面著手展開，監督體系的設立可輔以合理的獎懲制度。

簡要介紹了農村餐余廢棄物的收集與運輸方法，餐余廢棄物的收集可分為家庭收集與村莊收集，由各戶村民收集家庭當日餐余并自行送往村莊餐余廢棄物公共收集點，再由衛生員利用改造過的運輸裝置統一運往餐余廢棄物分層發酵池所在地。

提出了農村餐余廢棄物分層發酵精制有機肥的裝置，描述了餐余廢棄物的分揀、摻混工作以及分層發酵制肥工藝。堆肥過程中，先由工作人員分揀出餐余廢棄物中的明顯異物，再對餐余廢棄物進行固液分離；在分離后的固體廢棄物中添加相應發酵菌劑與吸濕物料并摻混均勻后，投入分層發酵池中開始有機肥發酵；經過分層發酵池層層發酵與成品檢驗，最終實現了餐余廢棄物精制有機肥。

本文旨在建立起較為完善的農村餐余廢棄物分層發酵精制有機肥技術體系，為我國農村利用分層發酵池模式處理餐余廢棄物、精制有機肥提供一定的指導，從而提升我國餐余廢棄物的資源化利用程度。