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廚余垃圾處理技術現狀與發展趨勢

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發表(biao)時間：2024-10-09 09:59

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# 導讀

廚(chu)余垃(la)(la)圾(ji)是指居(ju)(ju)民日常生(sheng)活及食品加(jia)工(gong)(gong)、餐廚(chu)服務、單位(wei)供餐等活動中產生(sheng)的垃(la)(la)圾(ji)，包(bao)括(kuo)家庭(ting)廚(chu)余垃(la)(la)圾(ji)、餐廚(chu)垃(la)(la)圾(ji)和其他(ta)廚(chu)余垃(la)(la)圾(ji)。具有高含水(shui)率和高有機質的特點，容易腐爛并(bing)產生(sheng)惡(e)臭，對城市(shi)居(ju)(ju)住環(huan)(huan)境和居(ju)(ju)民健康產生(sheng)威脅(xie)。（作者：歐陽創 徐(xu)小強/上海環(huan)(huan)境衛生(sheng)工(gong)(gong)程設(she)計院）

隨著國家垃圾分類政策的不斷推進，目前46 個重點城市率先開展生活垃圾分類先行先試、示范引導，已經基本建成了生活垃圾分類投放、分類收集、分類運輸、分類處理系統，多個中小城市也在逐步跟進推行垃圾分類工作。按照《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》要求，到2025年，全國地級及以上城市將基本建成生活垃圾分類處理系統。在垃圾分類過程中，廚余垃圾的分類收集量在多個地區已超過預期，廚余垃圾如何妥善地處理，已經成為當前繼續推動生活垃圾分類工作非常重要的一環。

一(yi)、上海市(shi)作為全國第一(yi)個實施(shi)強制垃圾(ji)分(fen)類的城市(shi)，隨著工作深入推進，目前廚余垃圾(ji)產(chan)量和(he)特性(xing)與分(fen)類前有什(shen)么顯(xian)著變化？

據上海(hai)(hai)市(shi)綠化市(shi)容局公布的(de)數據顯示（表1所示），2019年(nian)7月，上海(hai)(hai)廚(chu)余（濕(shi)）垃圾(ji)分出量達到8200噸/天，較2018年(nian)年(nian)底增長了(le)110%。2020年(nian)6月，上海(hai)(hai)廚(chu)余垃圾(ji)分出量達到9632噸/天，較2019年(nian)同(tong)期增長近40%，2021年(nian)濕(shi)垃圾(ji)產量平(ping)均已經超(chao)過1萬噸/日，分類(lei)成效遠遠走在國內前端。預計上海(hai)(hai)廚(chu)余垃圾(ji)分出總量的(de)峰值可以達到11300噸/天，其中(zhong)家庭(ting)廚(chu)余占6800噸/天，餐廚(chu)垃圾(ji)3000噸/天，其他濕(shi)垃圾(ji)1500噸/天。







表1   2019~2020年上海市干、濕垃圾產量統計表

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根據上海市(shi)垃(la)(la)(la)圾(ji)特性調查數(shu)據顯示，實(shi)施強制垃(la)(la)(la)圾(ji)分類后，干垃(la)(la)(la)圾(ji)的容(rong)重、含水(shui)(shui)率相比之(zhi)前分別下降約(yue)(yue)36.80%和36.33%，干垃(la)(la)(la)圾(ji)低位(wei)發(fa)熱量上升(sheng)約(yue)(yue)103.60%。與此同時，廚余(yu)垃(la)(la)(la)圾(ji)組分變化比較大(da)，含雜率降至1%左(zuo)右，容(rong)重顯著(zhu)增(zeng)(zeng)大(da)約(yue)(yue)235.56%，含水(shui)(shui)率增(zeng)(zeng)大(da)37.11%，達到80%左(zuo)右。

二、歐美等發達國家推行垃圾分類工作已久，目前這些地區廚余垃圾的主要處理方式是什么？

目前歐(ou)盟各(ge)成(cheng)員(yuan)國主要通過高(gao)價收購、投(tou)資補貼、減(jian)免(mian)稅費(fei)和(he)配(pei)額制(zhi)度等可再生能源政策和(he)措施推動廚(chu)(chu)余(yu)垃圾回(hui)收利用技(ji)術(shu)的發(fa)展，近十年來歐(ou)洲廚(chu)(chu)余(yu)垃圾處(chu)理(li)主要以厭氧消化和(he)堆(dui)肥為主，但規模均偏(pian)小（100噸/天(tian)以下），多為家庭廚(chu)(chu)余(yu)垃圾和(he)餐廚(chu)(chu)垃圾混合處(chu)理(li)，物料含(han)固率高(gao)，雜質含(han)量(liang)(liang)相對較少，有(you)機質含(han)量(liang)(liang)高(gao)。

美(mei)國對于廚余(yu)垃(la)圾主(zhu)要(yao)(yao)通過(guo)“食物(wu)捐贈計劃”和安(an)裝廚余(yu)垃(la)圾粉(fen)碎機(ji)等方(fang)式實現源頭減量(liang)，末端處置途徑主(zhu)要(yao)(yao)通過(guo)填埋或焚燒(shao)，部分(fen)州也(ye)在推廣堆肥項目。

日(ri)本廚余(yu)垃圾(ji)主要(yao)(yao)為制(zhi)飼料和堆肥(fei)，其中(zhong)制(zhi)飼料技術要(yao)(yao)求(qiu)需(xu)要(yao)(yao)高(gao)溫滅菌。韓國(guo)廚余(yu)垃圾(ji)早年為堆肥(fei)，但存(cun)在鹽分高(gao)和臭(chou)氣難控制(zhi)問(wen)題(ti)，目前發(fa)展(zhan)趨勢為厭氧消化處理。
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圖1   國外廚余垃圾主要處理方式

由(you)圖1可以看出(chu)，目前發達(da)國家的(de)廚余垃圾處理(li)技(ji)術主要以厭氧(yang)消化為主，約占(zhan)市場(chang)份額的(de)9成左右。其主要原(yuan)因是相(xiang)比于堆肥等其他處理(li)技(ji)術，厭氧(yang)消化技(ji)術更加環保和先進(jin)，受到(dao)業內的(de)廣(guang)泛關(guan)注(zhu)，逐(zhu)步形成一套成熟的(de)產業鏈，進(jin)而(er)得(de)到(dao)市場(chang)的(de)認可和推廣(guang)。

三、我國生活垃圾分類工作還處于起步階段，目前廚余垃圾處理的整體情況怎么樣？

隨著“十三(san)五”國家大力推動生活垃圾分(fen)類政策(ce)，國內(nei)的(de)廚余垃圾處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)行業得到快(kuai)速發展。據不完全統計，截止到2020年底，國內(nei)已(yi)建成的(de)廚余垃圾集中處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)設施(shi)(shi)216座(zuo)，處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)能力3.9×104 噸(dun)/天；在建廚余垃圾處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)設施(shi)(shi)197座(zuo)，處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)能力2.4×104 噸(dun)/天，共計6.3×104 噸(dun)/天，小規模分(fen)散式就地處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)項(xiang)目作為輔(fu)助處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)措(cuo)施(shi)(shi)，在國內(nei)也(ye)有大量(liang)的(de)試(shi)點應(ying)用。

表2   國內部分已建廚余垃圾處理設施和處理工藝統計表

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四、我國廚余垃圾處理的主要技術有哪些？

目前國(guo)內(nei)廚余垃圾(ji)處理(li)技(ji)(ji)術主要包括(kuo)好氧發(fa)酵制肥技(ji)(ji)術、厭氧消化(hua)(hua)技(ji)(ji)術、脫水(shui)協同焚(fen)燒技(ji)(ji)術和生(sheng)物（黑水(shui)虻、家蠅等(deng)）轉化(hua)(hua)技(ji)(ji)術等(deng)。根據(ju)數據(ju)統計顯示(shi)，國(guo)內(nei)已建(jian)和在建(jian)廚余垃圾(ji)處理(li)設施中(zhong)，厭氧消化(hua)(hua)工(gong)藝約占總量(liang)的87.5%，其余工(gong)藝僅占12.5%。

（一）厭氧(yang)發酵

厭(yan)(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)(yang)(yang)發酵(jiao)(jiao)是通(tong)過多(duo)種(zhong)厭(yan)(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)(yang)(yang)微生物（包括厭(yan)(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)(yang)(yang)有(you)機物分解菌(jun)/不產甲烷(wan)厭(yan)(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)(yang)(yang)微生物、產甲烷(wan)菌(jun)等）的(de)(de)新陳代謝，將物料分解轉化為甲烷(wan)、二氧(yang)(yang)(yang)(yang)化碳(tan)及發酵(jiao)(jiao)殘余(yu)物（沼渣、沼液(ye)）。根據(ju)發酵(jiao)(jiao)原(yuan)料固(gu)體含量的(de)(de)不同，厭(yan)(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)(yang)(yang)發酵(jiao)(jiao)主要分為濕(shi)式(shi)(shi)(shi)(shi)厭(yan)(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)(yang)(yang)發酵(jiao)(jiao)和(he)干(gan)式(shi)(shi)(shi)(shi)厭(yan)(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)(yang)(yang)發酵(jiao)(jiao)。濕(shi)式(shi)(shi)(shi)(shi)厭(yan)(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)(yang)(yang)發酵(jiao)(jiao)的(de)(de)固(gu)體含量一(yi)(yi)般在15％以下，干(gan)式(shi)(shi)(shi)(shi)厭(yan)(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)(yang)(yang)發酵(jiao)(jiao)裝置內(nei)固(gu)體含量一(yi)(yi)般大(da)于18％。二者工(gong)藝流程并沒有(you)顯著區(qu)別(bie)，都是采(cai)用“預處(chu)(chu)理系統+干(gan)/濕(shi)式(shi)(shi)(shi)(shi)厭(yan)(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)(yang)(yang)系統”，但兩種(zhong)工(gong)藝由于含固(gu)率不同，因此其反應器結構(gou)形式(shi)(shi)(shi)(shi)、停留時間、常(chang)用反應溫度、沼氣(qi)產生量等均有(you)一(yi)(yi)定差異。實際運用中，濕(shi)式(shi)(shi)(shi)(shi)厭(yan)(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)(yang)(yang)技(ji)術(shu)較干(gan)式(shi)(shi)(shi)(shi)技(ji)術(shu)成(cheng)(cheng)熟(shu)較多(duo)，目前國內(nei)已建成(cheng)(cheng)的(de)(de)廚余(yu)垃圾處(chu)(chu)理廠(chang)大(da)部(bu)分都采(cai)用濕(shi)式(shi)(shi)(shi)(shi)厭(yan)(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)(yang)(yang)技(ji)術(shu)，但近(jin)些(xie)年隨著生活垃圾分類推(tui)進和(he)技(ji)術(shu)不斷成(cheng)(cheng)熟(shu)，采(cai)用干(gan)式(shi)(shi)(shi)(shi)厭(yan)(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)(yang)(yang)發酵(jiao)(jiao)技(ji)術(shu)的(de)(de)項目也(ye)在增(zeng)加。
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圖2   上海老港生物能源再利用項目技術路線

（干/濕式厭氧發酵）


（二）堆(dui)肥

堆肥也是一種常見的廚余垃圾資源化處理方式，其原理是：在可控條件下，利用微生物的降解作用，實現對廚余垃圾的分解、轉化，生成水、土壤腐殖質，以及CO2等氣體。根據堆制方式不同，堆肥工藝可分為場地堆積式堆肥和密閉裝置式堆肥（生化機）。實際工程應用中，許多堆肥工藝在主發酵階段采用密閉裝置式堆肥工藝（生化機），而在次發酵階段采用場地堆積式堆肥工藝。目前廚余垃圾肥料化產品在綠化、農/林應用尚處于起步階段，缺少系統的質量評價體系，使得后續商業化推廣應用難度較大。
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圖3   閔行餐廚廢棄物資源化中心（一期）工藝流程

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圖4   廚余垃圾場地堆積式發酵

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圖5   分散式生化處理機


（三）生(sheng)物轉化技術

生物(wu)轉(zhuan)化(hua)技術是通過昆(kun)(kun)(kun)蟲(chong)生物(wu)轉(zhuan)化(hua)廚(chu)余垃圾，保持(chi)蛋(dan)白(bai)質(zhi)本(ben)質(zhi)，可(ke)避免飼(si)料化(hua)處理(li)的(de)(de)“同源(yuan)污(wu)染(ran)效(xiao)應(ying)”弊端，消除安全隱患(huan)。生物(wu)轉(zhuan)化(hua)技術常用黑水虻、蠅蛆等昆(kun)(kun)(kun)蟲(chong)作(zuo)為媒介，飼(si)養(yang)產出的(de)(de)昆(kun)(kun)(kun)蟲(chong)幼蟲(chong)烘干(gan)后，可(ke)提(ti)取昆(kun)(kun)(kun)蟲(chong)蛋(dan)白(bai)、昆(kun)(kun)(kun)蟲(chong)油(you)脂等。目前，采用黑水虻處理(li)餐廚(chu)垃圾的(de)(de)技術路線較熱(re)，該技術涉(she)及活體養(yang)殖，從大規模養(yang)殖的(de)(de)工程化(hua)角度來講，還有(you)很多需要研(yan)究(jiu)和優化(hua)的(de)(de)地方。
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圖6 老港濕垃圾生物（黑水虻）資源化示范項目處理工藝流程


五、下階段我國廚余垃圾處理技術發展趨勢(shi)是怎么樣(yang)的(de)？

從工程(cheng)上(shang)來看(kan)，廚(chu)(chu)(chu)余垃圾(ji)集(ji)中處(chu)理(li)設施和分(fen)散(san)式處(chu)理(li)設施需結合分(fen)類后廚(chu)(chu)(chu)余垃圾(ji)特(te)性變化情況進(jin)一(yi)步優(you)化論證工藝路線，特(te)別在(zai)厭氧(yang)工藝的(de)基礎上(shang)重點研究有機(ji)固(gu)渣(zha)和沼(zhao)渣(zha)的(de)出路問(wen)題，提高項目資源化利用(yong)(yong)率。同(tong)時應(ying)重視廚(chu)(chu)(chu)余垃圾(ji)處(chu)理(li)過(guo)程(cheng)的(de)臭氣控(kong)制問(wen)題，加強控(kong)制措施。廚(chu)(chu)(chu)余垃圾(ji)成分(fen)的(de)復雜(za)性決定(ding)了使(shi)用(yong)(yong)單一(yi)的(de)處(chu)理(li)技術難以(yi)完成高效高產(chan)值處(chu)理(li),因此,對廚(chu)(chu)(chu)余垃圾(ji)進(jin)行組分(fen)分(fen)離、綜合運用(yong)(yong)多項處(chu)理(li)技術是(shi)必然的(de)處(chu)理(li)思路。

目前(qian)廚余垃圾(ji)處(chu)理技(ji)術發(fa)展(zhan)主(zhu)(zhu)(zhu)要還(huan)是圍(wei)繞(rao)補齊(qi)厭氧(yang)發(fa)酵(jiao)和好氧(yang)堆肥(fei)技(ji)術的(de)(de)(de)短板(ban)。各種生(sheng)物(wu)轉化(hua)技(ji)術也(ye)越來越被重視，近幾年發(fa)展(zhan)較為迅(xun)速，但裝(zhuang)備自動(dong)化(hua)程度、工(gong)藝(yi)穩(wen)定(ding)性、產品高(gao)(gao)值化(hua)利(li)(li)用(yong)(yong)(yong)還(huan)需要深入(ru)研(yan)(yan)究。一些新的(de)(de)(de)處(chu)理技(ji)術發(fa)展(zhan)主(zhu)(zhu)(zhu)要圍(wei)繞(rao)廚余垃圾(ji)成(cheng)分(fen)(fen)的(de)(de)(de)高(gao)(gao)值化(hua)提取(qu)利(li)(li)用(yong)(yong)(yong)為目標(biao)，做化(hua)工(gong)產品方向的(de)(de)(de)較多，但主(zhu)(zhu)(zhu)要也(ye)依托(tuo)生(sheng)物(wu)轉化(hua)，如制(zhi)備乙(yi)(yi)(yi)酸(suan)、乳酸(suan)、高(gao)(gao)級脂肪酸(suan)、聚合反應(ying)產超大分(fen)(fen)子材(cai)料(liao)（如凝(ning)膠材(cai)料(liao)）等，這(zhe)些工(gong)藝(yi)多屬于發(fa)酵(jiao)，但目標(biao)產物(wu)不是產甲烷；圍(wei)繞(rao)廚余垃圾(ji)主(zhu)(zhu)(zhu)流工(gong)藝(yi)產生(sheng)的(de)(de)(de)衍生(sheng)品的(de)(de)(de)再利(li)(li)用(yong)(yong)(yong)，如沼(zhao)(zhao)(zhao)渣(zha)肥(fei)料(liao)化(hua)產品研(yan)(yan)究外，也(ye)有開展(zhan)沼(zhao)(zhao)(zhao)渣(zha)與飛灰混凝(ning)制(zhi)混凝(ning)土、沼(zhao)(zhao)(zhao)渣(zha)為原料(liao)制(zhi)乙(yi)(yi)(yi)醇(chun)、刨花板(ban)等、沼(zhao)(zhao)(zhao)渣(zha)熱解氣化(hua)后制(zhi)合成(cheng)氣、生(sheng)物(wu)油和生(sheng)物(wu)炭等研(yan)(yan)究；沼(zhao)(zhao)(zhao)液的(de)(de)(de)資源化(hua)利(li)(li)用(yong)(yong)(yong)，如回(hui)用(yong)(yong)(yong)生(sheng)產乙(yi)(yi)(yi)醇(chun)、鳥糞石、液體肥(fei)等。