餐厨垃圾堆肥化处置方式探讨

王桂才，李洋洋

（清华大学环境学院，北京100084）

餐厨垃圾堆肥化处置方式探讨

王桂才，李洋洋

（清华大学环境学院，北京100084）

介绍了国内餐厨垃圾现存的问题，探讨了餐厨垃圾堆肥化处置方式在国内外的应用现状，提出了餐厨垃圾制备有机肥的发展前景及意义。

餐厨垃圾；堆肥化处理；资源化

1 当前我国餐厨垃圾的三大问题

1.1 产生量庞大

餐厨垃圾主要是指学校食堂、宾馆饭店、企事业单位等就餐部门饭后剩余丢弃的食品废弃物，餐厨垃圾已是城市生活垃圾的主要组成部分，其作为一种特殊的固体废物，具有成分复杂、产生量庞大、极易腐烂变质的特性，其处理是一世界性难题。据统计，目前我国城市餐厨废弃物年产生量不低于6000万t[1]，每年的增速预计将在10％以上，造成居民生活环境污染严重，已成为城市发展的“大敌”。如北京、上海、深圳、重庆等大城市，日产餐厨垃圾量已经超过1000t，杭州、成都、沈阳、兰州、无锡等二线城市日产量也超过百吨以上。

1.2 随意排放处理、非法收购处置

餐厨垃圾大致有两部分来源：一是来自城市家庭产生的厨余垃圾；二是由学校、企事业单位食堂、宾馆、饭店等产生的餐厨垃圾，城市家庭餐厨垃圾大部分随生活垃圾一起倾倒，由环卫车运到垃圾处理厂一并销毁，或直接排入下水道。据清华大学环境学院固废所于2011年夏、冬两季对西宁、嘉兴、青岛、贵阳四城市家庭生活垃圾的入户调查数据显示，城市家庭餐厨垃圾占到生活垃圾总量的70％～80％，这些垃圾都随生活垃圾一起倾倒到小区的垃圾桶内，混合运出，造成极大的资源浪费并严重污染城市环境。至于学校、单位食堂等餐厨垃圾产生量大的部门，大多与不法商贩形成利益链条，由不法商贩收购提炼地沟油或喂养“泔水猪”。

1.3 排放量与资源化处理量严重失衡

餐厨垃圾作为有机成分含量较高的可再生利用废物，资源化处理程度并不高。2012年中国固废网公布的数据显示，目前我国餐厨垃圾处理能力为8200t/d，有效处理的比率仅为10％。表1列举了国内部分城市餐厨垃圾的处理现状。

表1 国内部分城市餐厨垃圾排放、处理状况表

2 餐厨垃圾资源化处理的迫切性

餐厨垃圾是一种有机质含量极高、再生利用很强的固体废物，且具有无毒、不含有工业重金属污染源、有机生物可利用的成分多等优点，在目前全球面临资源紧缺的情况下，将其资源化再生利用是当务之急，也是当前餐厨垃圾的主要发展方向。我国一些城市（区）及企业餐厨资源化运营主要围绕厌氧发酵产沼、微生物高温发酵堆肥、饲料化处理3大技术路线展开[10]，因餐厨垃圾作为堆肥原料比传统堆肥物料更具备能源优势，且堆肥化处理技术操作简单，运行周期短，应用比较普遍，成为目前餐厨垃圾资源化处理的首选途径。餐厨垃圾与传统堆肥物料营养成分比对见表2。

表2 餐厨垃圾与传统堆肥物料营养成分比对表

由表2可知，餐厨垃圾作为制备有机肥料的原料，其N，P，K等有机营养元素含量比传统堆肥原料高，更具有营养供应的潜力和再利用价值。

3 国内外餐厨垃圾堆肥化处置方式

3.1 国内状况

3.1.1 好氧发酵堆肥

采用高温好氧生物发酵技术，该工艺采用高温嗜热微生物进行发酵，温度高，发酵速度快，对厨余垃圾等有机垃圾具有较好的处理效果，是目前国内外运用较多的堆肥技术。原理是利用自然界中细菌、真菌等有益微生物将餐厨垃圾好氧分解，转变成腐殖酸等稳定性物质的过程。国内诸多餐厨垃圾处理厂均采用好氧式堆肥处理，上海浦东新区有机垃圾综合处理厂生产好氧堆肥，处理量达100t/d[7]。台湾阜利生物科技公司与合肥市合作，将来自台湾的专利技术转化为生产力，采用微生物高温好氧发酵技术处理工艺，餐厨垃圾变成液态或固态有机肥[14]。2009年5月建立的北京市高安屯餐厨垃圾资源化处理厂，是目前我国最大的餐厨垃圾处理厂，日处理能力为400t[15]，餐厨垃圾被倒入发酵罐，再喷上益生菌，餐厨垃圾经生物高温十几个小时好氧发酵，变成了肉松状、无异味的生物有机肥，制成腐殖酸肥料，运往郊区草莓生产基地，供不应求[16]。

3.1.2 厌氧发酵沼渣堆肥

餐厨垃圾厌氧发酵处理技术是利用厌氧微生物将有机物向稳定的腐殖质转化的微生物反应过程[18]。将有机物在特定的厌氧环境下，利用厌氧微生物将一部分碳素物质转化为甲烷和二氧化碳，残渣内含丰富氮、磷、钾等营养元素，可做有机肥料。发酵水解成乙酸，再酸化成甲烷和二氧化碳，甲烷做燃料，沼渣做有机肥料，餐厨垃圾厌氧堆肥技术主要包括分选、破碎等预处理过程，和厌氧发酵、沼气利用、及残渣制肥等环节。例如重庆黑石子餐厨垃圾处理厂，日处理餐厨垃圾能力500t[18]。内蒙古鄂尔多斯市传祥生活垃圾处理厂日处理生活垃圾能力400t（其中餐厨垃圾60t）[19]，均是采用厌氧发酵工艺，产沼气的同时，沼渣再经简单处理成为良好的有机肥。

3.1.3 餐厨垃圾处理机

餐厨垃圾处理机是利用生物降解法好氧发酵工艺分解餐厨垃圾的一种机械设备。能够快速、及时、高效地将餐厨垃圾降解成有机肥，通常采用好氧发酵工作原理，利用特殊菌种，通过加热、机械搅拌和强制通风等手段，反应器内设有加热、搅拌以及抽气装置。使餐厨垃圾分解，一部分有机物在微生物作用下分解为CO2和水蒸气，经抽气装置排出，剩余的有机物烘干后制成肉松状的有机肥料。目前，国内由国外引进或自行研制生产这种设备，2011年南京第一台餐厨垃圾处理机在南京审计学院食堂投入使用，每天能处理500kg泔水，这台机器由台湾一家农业科技开发公司为环保而赞助提供的设备，经高温发酵分解，6h后，变成褐色粉末。废弃部分在处理过程中，分解成无害的水蒸气、二氧化碳及热量，并以气体的形式排出[20]；天津科恩达科技有限公司研制开发的餐厨垃圾处理容器，8h内实现无害化，产生有机肥料，该成果在微生物菌种培养方面实现突破，培养出高效菌种，能适应我国餐厨垃圾特点，即在高盐、高油的环境下生存并在常温下复活，使菌种适应性更强，为有机垃圾的分解提供了更加广泛的适用范围[21]；宜兴国豪公司生产的垃圾处理机，引进日本BIO-TECH21微生物菌群，采用好氧工作原理，通过加热、机械搅拌和强制通风等手段,在60～80℃的高温下，经过24～48h的快速发酵和干燥、脱水、除臭、排毒，有效降解餐厨垃圾中的盐分、脂肪，将动、植物蛋白转化为菌体蛋白[22]，作为园林、花卉的高效有机肥料。

3.1.4 蚯蚓堆肥

蚯蚓堆肥是在好氧堆肥的基础上接入蚯蚓,利用蚯蚓自身的酶系统，将餐厨垃圾的高含量的有机质转化为自身或其他生物易于利用的营养物质，加速堆肥稳定化过程[23]。利用蚯蚓体内可分泌的多种酶类（包括蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、淀粉酶等）和微生物的联合作用下，能水解为易于同化的碳水化合物、脂肪、蛋白质，以及较稳定的纤维素和几丁质，并使土壤矿物发生一定程度的分解[24]，对绝大多数厨余垃圾有较强的分解作用，同时还能有效抑制堆肥过程中产生的臭味，蚯蚓粪是良好的生物有机肥。20世纪80年代中期，清华大学环境工程研究所开展养殖蚯蚓处理城市生活垃圾的可行性研究，1989年通过成果鉴定，肯定了养殖蚯蚓处理生活垃圾的可行性和优越性[25]。目前，国内已经开展了利用蚯蚓堆肥处理城市生活垃圾和污泥的研究，其处理城市生活垃圾的效果最好[26]。但是蚯蚓对环境条件要求高，需要合适的温度、pH值、湿度以及通风条件，需摸索适宜蚯蚓生长的餐厨垃圾配比等条件，就目前我国餐厨垃圾成分复杂，含油脂、盐分高的特点，蚯蚓处理餐厨垃圾堆肥工艺技术还需进一步探讨。

3.1.5 大头金蝇分解餐厨垃圾堆肥

大头金蝇生长繁殖速度快，幼虫夏季生长期只需5～6d，产卵量大，繁殖率高，具有生物转化有机废物，实现餐厨垃圾循环利用的潜力。利用大头金蝇生物转化有机废弃物，生产出优质的生物有机肥。中山大学胡新军等就此申请了国家专利。

3.2 国外状况

3.2.1 美国

美国年产餐厨垃圾2980万t，占生活垃圾总量的11.4％，其中马萨诸塞州每年产生餐厨垃圾90万t，该州15％餐厨垃圾被堆肥处理[27]。美国对餐厨垃圾多进行堆肥处理，目前应用较多的是蚯蚓堆肥（Vermicompsting）、密闭式容器堆肥（In-vessel.composting），Bruce REastman研究蚯蚓堆肥对致病菌的抑制作用，G·Tripathi等人研究了蚯蚓堆肥处理餐厨垃圾和牛粪的混合物[28]。

3.2.2 日本

日本餐厨垃圾的年产量约为2000万t，占生活垃圾总量的4.44％[29]，由于日本倾倒、运输餐厨垃圾的费用很高，约为250～600美元/t，因此，促进了餐厨垃圾处理机的推广和使用[30]。目前已开发出了多种型号生物降解法餐厨垃圾处理机器，以及高效的微生物菌剂，在食堂、饭店甚至家庭大量推广使用，并拥有绝大部分相关技术专利。如日本相川铁工株式会社的生鲜垃圾快速干燥发酵机和生鲜垃圾分解消灭机，一些机型还可实现物料破碎、干燥等操作，并保证无臭、无有害废水的排放。可在24h内分解成有机肥料，另外，日本的科研人员经过多年的研究，从自然界中筛选出数种能快速分解厨房废弃物的有益微生物，这些微生物具有对纤维素、蛋白质、脂肪、甲克质等物质的分解能力，在45～60℃高温条件下，可将餐厨垃圾如菜叶、米饭、鱼骨、蛋壳和果皮等有机物分解成水、二氧化碳和有机质，利用这些菌种处理餐厨垃圾，消化率高达90％，减少了城市生活垃圾的总量，且经分解后的少量残渣作为高效生物有机肥[31]。

3.2.3 韩国

韩国年产餐厨垃圾达1058万t，约占生活垃圾年产量的50％。由于餐厨垃圾焚烧产生二恶英有害物质，并且浪费能源等，韩国政府将限制焚烧处理，同时由于餐厨垃圾填埋引起的渗滤液、气味等问题，韩国目前所有餐厨垃圾都不再采用填埋方式处理。目前，韩国厨余垃圾的处理方式以堆肥为主，现阶段所采用的堆肥技术有微生物发酵产沼厌氧消化和两级厌氧消化堆肥[32]、生物反应器浆状的好氧堆肥等处理方式。

4 利用餐厨垃圾生产高效有机肥的发展前景

餐厨垃圾中丰富的营养物质为有益微生物提供了良好的生活环境，使得其中的蛋白质、脂类、纤维素等大分子有机物质得到有效降解，分解成容易被作物根系吸收的小分子营养物质，同时具备无污染源、无毒无害的特点，可作为优良的生物活性有机肥。在全球倡导绿色农业、有机农业、安全食品的今天，利用餐厨垃圾生产绿色高效有机肥，弥补目前有机肥普遍肥效低劣的不足，对倡导有机农业，减少化肥使用将起到巨大的推动作用。针对目标植物生产绿色无污染有机肥，如针对有机蔬菜、园林绿化植物、盆景、花卉等，制备专用有机肥，并朝着专用、精致、高效上发展。由餐厨垃圾生产制成的有机肥产品作物易吸收、肥效快，增加土壤肥力，是真正的绿色无污染肥料，可大幅填补目前绿色农业的空白。因此，在我国利用“餐厨垃圾制备精致绿色有机肥料”有着强大的市场竞争力和广阔的发展空间。

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Discussiononthecompostingdispositionoffoodresidue

WANGGuicai,LIYangyang
（EnvironmentSchool,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China）

TheextantproblemoffoodresidueinChinawasintroduced,andthecurrentsituationoncomposting dispositionoffoodresidueindomesticandforeignwasalsodiscussed.Finally,thedevelopmentdirectionand significanceoffoodresiduemakingcompostwereproposed

foodresidue;compostingdisposition;recycling

X799.3

A

1674-0912（2013）10-0038-04

2013－09－17）

王桂才（1976-），女，河北人，硕士学历，工程师，主要从事餐厨垃圾资源化处理技术研究。