北京市家庭廚余垃圾粉碎機應用可行性調研分析

楊 瑩，任曉靈，王曉燕，孫 宇，賴金麗

（1.北京市城市管理研究院，北京 100028；2.生活垃圾檢測分析與評價北京市重點實驗室，北京 100028）

0 引言

廚余垃圾粉碎機是安裝在廚房洗滌槽排水口下面，通過高速電機旋轉驅動碾磨件，在極短的時間內將廚余垃圾碾磨至粉末或微小顆粒，隨水一起排入到下水道的裝置［1］。廚余垃圾粉碎機于1927 年誕生于美國［2］，20 世紀90 年代在我國開始推廣，隨著人們的認可，近年使用率逐步增加。

廚余垃圾粉碎機在2009 年被列入美國國家綠色建筑標準［3］。然而在20 世紀70 年代，廚余垃圾粉碎機由于對美國市政管網造成巨大沖擊而被停止使用過，但是1999 年紐約市政府組織專家對廚余垃圾粉碎機使用的環境影響進行評估并得出結論：在政府嚴格監管下，大規模安裝使用廚余垃圾粉碎機，不會對當地的水資源和能源消耗、市政管網以及污水處理系統、污泥處理系統造成負面影響，由此推動了廚余垃圾粉碎機后續在美國全國范圍內的大規模推廣應用。在日本，成熟的垃圾分類系統和民眾良好的垃圾分類習慣使得粉碎機的剛需不足。日本嚴格禁止餐飲企業使用廚余垃圾粉碎機，東京都等部分地區禁止家庭使用粉碎機。由于缺乏廚余垃圾粉碎機應用對資源消耗、市政管網、污水處理、污泥消納能力等影響的科學定量評估，歐盟對廚余垃圾粉碎機的應用持謹慎態度。

2016 年中共中央國務院印發《關于進一步加強城市規劃建設管理工作的若干意見》，提出利用新技術、新設備，推廣廚余垃圾家庭粉碎處理［4］，各個城市的政策略有不同。上海市考慮到當地污水管網條件，不鼓勵家庭使用廚余垃圾粉碎機［5］；廈門頒布了DB 3502/Z 5052—2019 住宅廚余垃圾排放系統工程技術規范指導粉碎機的安裝使用，標準規定經粉碎處理后的廚余垃圾混合液，未經處理不得直接排放到城鎮污水系統、河道、公廁、生活垃圾收集設施等［6］；廣州市發布的《廣州市餐廚垃圾就近就地自行處置辦法（試行）》嚴禁將餐廚垃圾粉碎后直接排入公共排水管網［7］；《北京市生活垃圾管理條例》第27 條規定有條件的居住區、家庭可以安裝符合標準的廚余垃圾處理裝置［8］。

本研究通過對北京市居住小區進行實地調研，圍繞廚余垃圾破碎后進入市政污水管網可能產生的一系列問題，從用戶使用感受、物業管理情況、污水水質以及對市政污水管網影響開展調研，對北京市廚余垃圾粉碎機應用效果及存在問題進行梳理分析并提出使用建議。

1 調研小區篩選與調研方案

基于北京市生活垃圾精細化管理平臺數據，北京市現有居住小區共20 201 個，其中城市居住區17 126 個，農村居住區3 075 個。全市安裝廚余垃圾粉碎機的小區分為3 類：一是開發商建設初期作為配套設施整體安裝；二是作為科研項目試點研究進行安裝；三是隨著垃圾分類的實施及市民對廚余垃圾粉碎機的認可，居住戶自行采購安裝。

1.1 調研小區篩選

本研究選取4 個整體配套廚余垃圾粉碎機的住宅小區，基本信息如表1 所示。

表1 調研小區廚余垃圾粉碎機安裝使用規模情況Table 1 Investigation on the installation and use of kitchen waste crusher in residential area

1.2 調研方案

根據粉碎機安裝后可能造成的各種影響，本次調研采取問卷調查、電話問詢、實地考察和走訪座談相結合的方式，對以下內容進行了調研：一是居民認可度和家庭下水管道影響調查，了解廚余垃圾粉碎機用戶的使用情況和存在問題；二是物業管理和社區下水管道影響調查，廚余垃圾粉碎機的應用對社區公共管網運行情況的影響、是否有利于社區廚余垃圾的管理等；三是對北京市市政管網及污水處理系統影響調查，對小區化糞池或是緩沖池的水質進行取樣分析，調查安裝粉碎機后外排生活污水的水質情況。

本次調研A 小區發放100 份調查問卷，共收回79 份有效問卷；B 小區3 號樓發放29 份調查問卷，共收回21 份有效問卷；C 小區發放100 份調查問卷，共收回86 份有效問卷；D 小區發放200份調查問卷，共收回172 份有效問卷。物業調查表發放3 份，收回3 份。A 小區廚余垃圾桶（240 L）清運量約2 桶/周，但由于7%居住率太低，不具有代表性；B 小區科研試點僅為1 個單元的住戶，未能得到清運量數據；因此，僅對C 和D 兩個小區的下水管道影響和物業管理情況進行分析。廚房污水水質變化情況的取水口分別在B 小區3號樓緩沖池的進水和出水口處，取水時間在晚上5點至7 點，分3 次取樣檢測；生活污水水質變化情況的取水口在D 小區化糞池出水口處，由于污水經過化糞池，且化糞池出水口水流較大，取水時間為下午，分3 次取樣檢測。

2 結果分析

2.1 對家庭下水管道的影響和居民認可度

2.1.1 家庭下水管道堵塞及反味情況

由表2 可知，使用粉碎機后，家庭下水道堵塞的概率增大，堵塞情況與樓層高低的關系不明顯，可能與居民的不合理使用及小區使用廚余垃圾粉碎機時間較長對管道造成的影響有關，粉碎機不適宜處理長纖維、纏繞性食物。

2.1.2 居民認可度調查

調查問卷情況如圖1 所示，多數居民支持使用廚余垃圾粉碎機，可以實現廚余垃圾減量、改善居住環境、避免在垃圾桶站破袋投放。少數居民反對使用廚余垃圾粉碎機，主要原因是費事、費電、費水、反味、擔心安全及下水道堵塞問題。

圖1 廚余垃圾粉碎機居民認可度Figure 1 Residents recommended ratio of kitchen waste shredder

2.2 對社區下水管道的影響和物業管理情況

C 小區廚余垃圾桶（240 L）清運量約1 桶/周，物業反饋廚余垃圾粉碎機的使用有利于社區廚余垃圾的管理；物業管理到位，定期對小區污水管道進行維護，大管道發生堵塞頻率約1～2 次/a。D小區廚余垃圾桶（120 L）清運量約8 桶/d，物業反饋廚余垃圾粉碎機的使用會導致下水管網堵塞，需要通過換管道解決堵塞問題。雨季存在溢流污染情況；冬天天氣寒冷，下水管道的油污凝結，堵塞下水管網，增加維修成本。C 小區（小區規模631 戶，常住戶數約300 戶）與D 小區（小區規模707 戶，常住戶數695 戶，根據問卷調查情況粉碎機使用率約為52.5%）管網管徑均為300 mm，物業定期對管道維護管理能夠在一定程度上減少堵塞情況。

已建居住小區建設初期大多沒有考慮廚余垃圾排入下水管道的情況，而且之前廚余垃圾排放系統也沒有完善的標準，因此廚余垃圾的排入大多會造成污水管道堵塞。張哲等［9］在高層住宅排水系統進行垃圾混合排放試驗對系統壓力的影響研究，結果表明立管和排出管的管徑與建筑高度有關，在立管管徑75 mm、排出管100 mm 條件下，僅允許6 戶居民同時使用粉碎機。所以現有小區如規?；褂脧N余垃圾粉碎機應對管道進行改造，多層住宅排水立管管徑以及小區排出管道的管徑、流速、鋪設方式等應符合要求。中國工程建設標準化協會標準《住宅廚余垃圾排放系統工程技術規程》（征求意見稿）對廚余垃圾排放系統做了全面要求，并且規定家庭廚余垃圾排放系統的設計應和主體工程同時設計、同時施工、同時驗收。因此，新建小區應在雨污分流和污水處理廠運行處理有余量的條件下，建立滿足工程技術標準的廚余垃圾排放系統，才可規?；褂脧N余垃圾粉碎機。

2.3 對污水處理系統的影響

2.3.1 北京市污水處理系統現狀

北京目前排水體制是分流制、合流制并存，其中分流制排水系統可能存在雨、污混接現象。當破碎后的廚余垃圾進入市政污水管網后，有可能在雨水或合流制的污水排水口排入水體而污染環境。合流制管網的高水位運行和雨季溢流污染現象明顯。高水位意味著流速達不到設計要求而導致破碎的廚余垃圾沉積，可能產生厭氧發酵、產氣等問題；雨季溢流污染意味著破碎的廚余垃圾有直接流入環境的風險。同時市政污水管網可能在輸送破碎廚余垃圾過程中通過破損的管道外滲而造成環境污染［10］。由于廚余垃圾含油量較大，在冬季寒冷季節，大量的含油廚余垃圾破碎后會在管網中凝固而堵塞管道。

北京市近幾年對符合條件的地區進行雨污分流改造，但受拆遷、經濟成本、地下空間及敏感區等因素制約，北京市核心區已經定性為合流區，管線只進行必要的換新改造，不進行大修大建。通過在核心區修建蓄水池對管線進行保護，防止雨水對管線的沖擊，再進行后期處置；對于老舊小區，由于社區內1 根排污管無法與市政2 根排污管連接，因此不能進行分流改造。如回龍觀天通苑地區，建設時為合流制，改造起來難度大，不具備交通導行條件，且改造成本巨大。

從北京市水務局了解到，北京市中心城區污水總處理能力沒有余量，且因城區場地有限，污水處理廠與人居環境要有一定的安全距離，有些污水處理廠建設較早，規模調控可能性不大，只能后期進行新技術改進。在不使用粉碎機的現狀下，污水管道經常發生油污堵塞，并且發生過管道氣體超標情況，水務部門擔心粉碎機的推廣會加重油污堵塞和管道氣體超標。廢棄油脂熱值可達38.9 kJ/g［11］，建議居民分入其他垃圾焚燒，有條件的社區建議進行廢棄油脂回收。結合北京市污水管道和污水處理能力現狀，在城市建成區以及農村地區不建議規?；茝V使用廚余垃圾粉碎機。

2.3.2 社區出水水質情況

根據廚余垃圾的理化特性、粉碎機的工作原理以及污水進入污水處理廠的過程，家庭安裝廚余垃圾粉碎機后對污水水質的影響主要包括懸浮物、動植物油、CODCr、BOD5、氨氮、總氮、總磷和pH 等8 項指標。

安裝廚余垃圾粉碎機后主要污染了廚房流出的污水，已建成小區污水管道已經安裝完畢，無法解決廚房污水取樣，因此采取2 套污水水質檢測方案：一是廚房污水水質變化情況檢測方案，即通過單獨檢測廚房污水水質的方法，調查安裝廚余垃圾粉碎機后廚房污水水質的情況?？紤]施工可行性和數據準確性等因素，對B 小區3 號樓3單元廚房下水管道進行改造，增加了緩沖池以模仿化糞池的功能；二是生活污水水質情況檢測方案，即通過檢測已經全部安裝廚余垃圾粉碎機的小區生活污水，調查安裝廚余垃圾粉碎機后生活污水水質情況。取樣點在B 小區3 號樓3 單元緩沖池的進水口和出水口處及D 小區化糞池出水口處，水質檢測結果見表3。

表3 污水水質情況Table 3 Sewage quality

由表3 可看出，B 小區3 號樓3 單元緩沖池進水口水質pH、CODCr和動植物油超出DB 11/307—2013 中排入公共污水處理系統的水污染物排放限值，污水經緩沖池后，出水口水質全部達標；D 小區化糞池出水口水質氨氮和總氮含量均高于北京市污水處理廠進水水質均值［12］，且超出DB 11/307—2013 排入公共污水處理系統的水污染物排放限值。

從檢測結果可知，安裝使用廚余垃圾粉碎機的廚房污水中動植物油是標準限值的3 倍多，雖經過化糞池后大部分油脂會被截留，但安裝使用廚余垃圾粉碎機的小區仍需注意增加化糞池清掏頻次，避免造成市政管網堵塞，油污性廚余垃圾建議統一回收處理，不建議粉碎直排。B 小區3 號樓3 單元緩沖池出水水質全部達標，但D 小區化糞池出水氨氮和總氮超出DB 11/307—2013 限值，可能與小區廚余垃圾粉碎機使用年限和小區緩沖池（化糞池）清掏頻次有關。

3 結論

1）大規模集中安裝廚余垃圾粉碎機的調研小區中均存在家庭下水管道和社區管道堵塞的情況，且家庭下水管道堵塞與樓層關系不明顯；物業定期對管道維護管理能夠在一定程度上減少堵塞情況。

2）混合廚余垃圾的污水進入緩沖池（化糞池）前部分項目超出DB 11/307—2013 中排入公共污水處理系統的水污染物排放限值，經緩沖池（化糞池）后可達到水污染物排放標準限值要求；調研小區緩沖池（化糞池）出水存在超標現象，可能與小區廚余垃圾粉碎機使用年限和小區緩沖池（化糞池）清掏頻次有關。

3）結合北京市污水管道和污水處理能力現狀，在城市建成區以及農村地區不建議規模化推廣使用廚余垃圾粉碎機。新建小區應在確認污水系統實現雨污分流、排水系統正確銜接、污水處理廠實際運行處理能力可接納粉碎后的廚余垃圾混合液的前提下，按照廚余垃圾排放系統的工程技術標準進行設計、施工、驗收和維護管理，可規模化安裝產品質量合格的廚余垃圾粉碎機。

4）已安裝使用廚余垃圾粉碎機的小區，油污性廚余垃圾建議統一回收處理，不建議粉碎直排。