我国餐厨垃圾处理问题与出路研究

楼紫阳　施军营　安淼　匡彬　王星

摘要：作为一种典型的易腐垃圾，餐厨垃圾容易带来恶臭等环境问题。餐厨垃圾同时还是一种来源相对单一、不含有毒物质的一种可资源化的物料。基于以上认识，针对日益急剧增加的餐厨垃圾以及垃圾分类大背景下的新型湿垃圾，认为需要在加强“收-运-处”三位一体基础上尽量保证餐厨垃圾的品质，高品餐厨垃圾可以通过加工销售企业的临期食品银行、大中型事业单位的分散堆肥绿化就地消纳、集中堆肥定向非农作物绿化供应以及分类分流多元就地减量方法，中品餐厨垃圾可以通过厌氧发酵产气以及低碳市政污水碳源补充实现能源和物质回收，系列处理后的残渣则利用现有的焚烧和填埋等作为托底进行最终的无害化处置。分散与集中处理的有机结合，充分利用现有垃圾处理设施，挖掘植物绿化可承纳堆肥产品空间，实现餐厨垃圾的源头减量、就近处理、多元消纳，既提高了其资源、能源回收率，又大幅度降低温室气体排放量，减轻环境影响。

一、餐厨垃圾的特点与现状

根据2013年《上海市餐厨垃圾处理管理办法》（沪府令98号）定义，餐厨垃圾，是指除居民日常生活以外的食品加工、饮食服务、单位供餐等活动中产生的食物残余和食品加工废料。其可分为餐饮垃圾和厨余垃圾，前者指产生自酒店、食堂等餐饮业的残羹剩饭，具有产生量大、分布相对集中的特点，后者主要指居民日常烹调中废弃的下脚料和剩饭剩菜。[1]目前，上海市餐厨垃圾产量处于2 000～3 000t/d。[2]餐厨垃圾极易腐烂变质并孳生蚊蝇、病菌，处理不及时，会散发臭味、产生渗滤液、传播疾病，影响环境卫生。针对餐厨垃圾延伸出的地沟油、出路、收运、处置等一系列问题，我国先后制定并颁发了《餐厨垃圾处理技术规范》（CJJ184-2012）、《国务院办公厅关于加強地沟油整治和餐厨废弃物管理的意见》（国办发〔2010〕36号）、《国务院办公厅关于进一步加强“地沟油”治理工作的意见》（国办发〔2017〕30号）以及《餐厨垃圾处理厂运行维护技术规程（征求意见稿）（2017年）》等规范条例。

（一）餐厨垃圾的特点

餐厨垃圾作为居民日常生活和食品企业加工过程产生的废物，其存在产量大（约1.96亿吨/年，占生活垃圾的56.6%左右）、[3]含水率高（70%～90%）、[4]有机物含量高（80%～92%）、[5]油脂（15%～30%）与盐分（0.2%～2.0%）重、[6]营养成分丰富，特别是与一般的有机废弃物（如市政污泥、畜禽粪便等）相比，有毒有害物质少。[7]不同来源餐厨垃圾组分及理化性质特点见表1和表2。

（二）餐厨垃圾处理现状及示范工程

近年来，随着垃圾产量处理压力激增，餐厨垃圾单独处理设施得到迅速发展。根据对已有的100个试点城市情况分析发现（表3）：我国餐厨垃圾处理工程目前是鱼龙混杂，行业分化不明显，既有厌氧消化、好氧生物处理，也有饲料化技术。其中厌氧消化技术为主导方式，约占现有试点城市的80%，包括干式厌氧+沼渣好氧发酵肥料化和常规厌氧发酵+固相好氧发酵制肥过程。厌氧消化技术具有工艺较为成熟、占地小等特点，[8，9]但对厌氧沼液、沼渣的处理问题一直难以解决。其次为好氧生物处理技术，包括高温好氧堆肥和生化处理两种工艺，早期建设的兰州、重庆黑石子餐厨垃圾处理厂的厌氧沼渣处理均采用高温好氧堆肥。综合来看，好氧堆肥虽然工艺简单，但厂区占地较大、操作环境较差，现场臭气量大，且由于餐厨废弃物具有高油、高盐的特征，产品效果和销路难以保证。[10，11]生化处理技术主要案例包括成都、衢州和上海闵行餐厨垃圾处理厂，主要有<1t/d、1-50t/d和>50t/d等几种规模。生化处理机技术将餐厨废弃物通过密闭的容器进行处理，现场环境效果较好，且自动化程度很高，发酵时间较短，产品性能也优于高温好氧堆肥技术。餐厨垃圾饲料化处理应用较少，[12]宁波开诚公司和西宁餐厨垃圾处理厂等早期建设的餐厨废弃物处理设施采用了高温消毒制饲料工艺。

同时，调研也发现餐厨垃圾处理多层次、高附加值利用技术有待进一步提升，而且收运过程受多方制约，从已有垃圾收运流程中分流出餐厨垃圾，对于垃圾收运系统本身是一种争利行为，而餐厨垃圾产生企业则受收运价格影响较大，价格高低将严重影响产生的餐厨垃圾的重量。因此，认为强化“收-运-处”一体，由餐厨垃圾处理企业来进行质量把控，更容易保证餐厨垃圾质量。目前，收-运-处全过程财政补贴一般在200～250元/吨，部分项目后期价格仍将上调。

二、餐厨垃圾处理发展出路

（一）分层分流减量

餐厨垃圾的食物特性和高有机特征，使得其具有源头多元分层减量的潜能。而餐厨垃圾多样性的来源，使得其源头减量的路径也必然是多元化的。餐厨垃圾减量化既包括直接减少进入垃圾流的餐厨量，也涵盖减少已产生的餐厨垃圾进入最终处置环节。减量化路径的设定需要基于餐厨垃圾源、餐厨垃圾品质及各自产量基础上，进行合理规划。如大型食品加工企业、超市等产生的临近保质期的可食用垃圾，可通过NGO机构参与食物捐赠计划或临期食品银行，充分发挥社会现有的管理体系，供低保、流浪汉等人员取食。

对于大型企事业单位产生的常规餐厨垃圾，借助其原有的规范化管理体系，强制推行餐厨垃圾的源头分类以提高厨余品质，并根据单位的性质和环境，选择性采用堆肥系统或者直接矿化系统，采用中小型垃圾处理设备对油脂分离后的餐厨垃圾就地处理。[13]通过调控微生物的代谢转化状态，如停留时间和曝气量等，制备出符合本地绿化需求、数量适中的堆肥产品。堆肥成品量可根据单位周围绿化面积和植物施肥量进行预计，以解决产品出路问题。

同时，充分利用现有企业与市政设施消纳餐厨垃圾。例如，对部分具有大型养殖企业的区域，需要充分利用畜禽养殖和水产企业优势，将养殖企业作为餐厨垃圾的重要处理基地。鼓励利用，重视同源性问题，在禁止直接利用餐厨饲养的同时，通过健全法律规范标准来引导餐厨垃圾安全处理后，进入养殖企业资源化利用。如美国规定需经过主管机构注册备案并高温蒸煮杀菌后喂养生猪，或者通过中间转化，如制取饲料蛋白等，用于其食用，更可以通过其与养殖企业的二次污染物，如畜禽粪便等共堆酵方式，处理不能直接食用的残余餐厨垃圾的堆酵二次利用。[12]此外，对于大型生活污水处理厂周边区域，可将低品质餐厨垃圾收集后作为外加碳源就近纳入污水处理系统，既解决了部分餐厨垃圾的出路，也可解决目前我国生活污水处理中普遍面临的碳氮比偏低问题，提高污水脱氮效果。鉴于美国等将餐厨破碎后经下水道纳入污水厂所遇到的管网淤塞等问题，建议直接通过餐厨垃圾收运体系将餐厨运送至污水处理厂区，同时，需精确计算污水处理流程所能承纳餐厨数量和污泥增量等。精准预算和全周期规划，是利用现有市政设施达到餐厨垃圾分流的重要基础。

（二）餐厨垃圾资源化

餐厨垃圾资源化主要分为两方面，即物质利用和能源生产。目前，两者存在的基本问题都在于如何协调产品数量与最终产品受纳场所。餐厨垃圾堆肥产品转化率约36%，[14]对于大型处理厂的堆肥，其出路必然主要面向于大众受纳体，如城市的公共园林绿化、周边的非粮种植业以及部分复合肥的配置使用。同时，餐厨堆肥不仅需要解决可能存在的油脂、盐分积累问题，又需要调控堆肥产品的跨区外运问题，以及在和现有化肥的竞争中如何赢得市场。因此为实现该类堆肥的供销流畅，需在提高堆肥产品质量、建立堆肥产品标准、改进堆肥利用技术的基础上，对于一些市政公共区域强制推行餐厨堆肥和化肥的配合使用，从而既保障餐厨垃圾堆肥产品的定向使用路径和出路，同时，刺激生产与市场活力，扩大其消费受纳场所。

对于餐厨垃圾的另一种集中规模化处理方式，即厌氧发酵，尽管目前该工艺在市场上处于主流地位，但常常过多强调了其产气性能，而忽略了对其发酵过程存在的沼液和沼渣问题进行全面考虑。根据Jae Kyoung等对餐厨垃圾的甲烷潜能研究发现：厌氧体系条件合适，餐厨垃圾中约86%的碳可以转化为甲烷，具有较好的前景，但是发酵过程中需要对于C/N比、接种物、酸化等过程进行精细化调节。[15]而且由于水分调节和物料调整的需要，其产生的沼液往往是原料量等同体积甚至更高，而沼渣量亦能够占到30%～40%的原始量，[16]再加上沼气提纯等工序，使得其二次污染物急剧增加。

对于其他的餐厨垃圾高值化转化路径，如將餐厨垃圾通过蚯蚓、黑水虻培养等转化为高蛋白产品，烘干后作为蛋白饲料出售。[12]该途径具有良好前景，转化效率约为15%，但其投入运行成本较高，且整个生产过程需要维护好相关昆虫的生态系统、病毒害以及产品出路等问题，其工厂化操作过程中存在二次污染、残渣以及预处理配套设施等增加流程化，而且对于进样餐厨的特性以及产品的质量标准方面仍未有标准化流程，需要进一步的研究。

（三）餐厨垃圾处理的温室气体排放特征

餐厨垃圾含大量的易腐组分，其理论甲烷释放潜能为0.793LCH4/gVS，也就是736.54m3/t干垃圾。[17]传统垃圾填埋过程，即使考虑到填埋气的回收，从经济性和可行性来看，其可能的回收率也将低于理论产气量的30%；而如果这些垃圾进入到堆肥系统，则按照IPCC的推荐缺省值，[18]其CH4和N2O排放因子分别为0.03～8gCH4/kg和0.06～0.6gN2O/kg待处理废物（湿重），其逃逸到大气中的CH4量处于<1%-堆肥原料初始碳含量的5%不等，而N2O则处于<0.5%～堆肥原料初始碳含量的几个百分点；而厌氧发酵，则大部分碳物质可以通过回收获得，其无意识泄漏的CH4排放因子为0～8gCH4/kg待处理废物（湿重），则N2O基本可以忽略，一般可设定为5%的缺省值，其用于产甲烷的有机质占到了全部有机质的50%～80%，[17]而如果将剩余的沼渣和沼液进一步利用，则其中的温室气体排放量将得到大量降低。根据叶俊等利用《气候变化框架公约》中的方法学AMS-III.AO和AMS-I.D评估温室气体排放的研究，利用干式/湿式发酵为主的餐厨垃圾处理工艺，与直接填埋相比，其温室气体排放量可以减少96.1%。[9]因此，采用堆肥或者厌氧发酵方式，将大幅度降低餐厨垃圾的温室气体排放量。

（四）餐厨垃圾处理处置路线图

餐厨垃圾中可资源化物质包括废油、油脂和有机物，相对于生活垃圾、市政污泥及畜禽粪便等有机废弃物，具有较单一和安全的来源，因此对于其资源化利用应获得更广泛的政策和技术支持。在这个过程中，对于餐厨垃圾源头、产品出路等都需要有相关的配套来支持、拓展市场化的运作，主要需要从以下几个方面通力协作，推进发展。

首先，建立独立的餐厨垃圾收运体系，是保障餐厨垃圾品质，提升后续处理服务能力的重要关键。区别于生活垃圾，餐厨垃圾具有时间阶段性、易腐败、含水率高的特点，有必要形成专一的收运体系，以便充分发挥“收-运-处”三位一体，保证餐厨垃圾质量控制从源头开始。特别是界定餐厨垃圾产生、收运和处理各环节的责任主体以及权力和义务，明确执法主体和法律依据，为其规范化管理提供有力政策保障。构建联合执法机制，确保执法必严。通过采样抽查含固率确保餐厨垃圾收运质量，依托城管等部门提高社会源餐厨垃圾收运品质。

其次，通过统一规范性许可，确保废油与油脂的收运，确定其可能和可行的路径。通过政府的行政配置，将废油脂作为高附加值的产品，配套到餐厨垃圾处理部门中，保证其利润，用物品配套，减少对财政补贴依赖。通过政府引导、企业介入、公众监督，将餐厨垃圾的处理从公益性向市场化转变。

再次，因地制宜发展多元就地削减方式是保证餐厨垃圾出路的重要基础，通过大中型新建和已有企事业设施的配套规划，实现餐厨垃圾的减量与资源化。建立餐厨垃圾进入最终处置场所的减量化目标指标，充分挖掘各基层单位的消纳潜力，实现高品质餐厨垃圾的分散式处理。这一过程中，组织攻关团队解决其堆肥过程的恶臭释放和控制问题，拓宽堆肥应用范围；同时，堆肥受到理化、卫生和生物学指标共同限制，其出路受到环境和肥料两方面标准的影响，既要满足废物处理的相关环境标准，包括堆肥卫生标准和农用标准等，又要满足有机肥和土壤改良剂的标准。堆肥产品需要突破现有的局限，通过法律和法规，以定向利用为基本要素，加快饲料添加剂和肥料产品的统一质量标准，从而保证其堆肥产品的认可度，拓展现有堆肥使用市场，解决餐厨垃圾堆肥产品的出路。加强政府部门之间的合作管辖，充分利用现有设施，接纳与处理餐厨垃圾。

另外，对于没有能力建设餐厨垃圾单独处理体系，则可以充分利用城市中不同有机垃圾的配伍，通过厌氧发酵载体，实现碳物质的有效转化，实现厌氧过程的规模化、产品化和经济性。在此过程中，避免过度强调餐厨垃圾的全量资源化，对于部分资源化过程需要高耗能和高投入的残渣等，可直接利用市政设施，如填埋场和焚烧厂作为托底，保证餐厨垃圾的无害化处理。

最后，对于垃圾分类大背景下，干湿分离成为主流方法的情况下，拓展湿垃圾分流就地处理+后续的脱水/机械分类/堆肥处置是重要手段。在干湿分的基础上，提高湿垃圾的质量，通过定量控制、循序渐进的方式，进行中小型化湿垃圾的就地处理装备化研发，提供可能的小区内绿化用地肥料的就地来源，从而源头减少部分湿垃圾的出区量。

三、结论

餐厨垃圾是生活垃圾的重要组成部分，实现源头减量、多元分流分类处理，是实现餐厨垃圾无害化、高值资源化的重要基础。通过对现有餐厨垃圾特征和处理设施分析发现：虽然厌氧发酵技术是一个重要的基础，但是其沼渣和沼液问题仍然桎梏着其发展，且厌氧发酵主要适用于集中式处理模式，而堆肥则是实现源头减量、就地处理的重要途径，但需要着重解决其产品出路，通过政策配套实现堆肥的就地消纳；最重要的是，需要在理清目标城市现有大型市政设施的基础上，采用补充方式进行新设施的建设，着重解决高品质餐厨垃圾和分流后餐厨垃圾的出路问题，并通过填埋和焚烧作为处理后残渣的终端托底。

说明：本论文受到国家自然科学基金（No. 51678357，41173108）的支持。

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责任编辑：王世燕