基于情景分析的城市餐厨垃圾处理方案研究

李笑寒 陈子惟 刘咏妍 徐琳瑜

（北京师范大学环境学院，北京 100875）

1．引言

随着我国经济的发展和城市化进程的加快，城市生活垃圾的排放量越来越大，其餐厨垃圾废弃物所占比例日渐上升，占到城市生活垃圾的37%～62%。餐厨垃圾处理不当极易引起变质、腐败滋生有害微生物及蚊蝇，产生大量毒素，并散发出恶臭气味，污染水体和大气环境。因此，对餐厨垃圾的处理和管理成为城市生活垃圾处理中的一大难题。目前世界各国对食品安全和环境保护均十分重视，加大力度打击危害人们健康的不法行为，人们也越来越关注自身的身体健康与食品安全。餐厨垃圾的有效处理，不仅有利于保护人类健康，也能够大大减少餐厨垃圾造成的环境污染，具有重要的社会和环境效益。

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厨余垃圾和废弃食用油脂[1]。根据来源不同，餐厨垃圾主要分为餐饮垃圾和厨余垃圾。前者产生自饭店、食堂等餐饮业的残羹剩饭，具有产量大、来源多、分布广的特点；后者主要指居民日常烹调中废弃的下脚料，数量不及餐饮垃圾庞大。餐厨垃圾处理不当会造成环境污染，而如果用餐厨垃圾饲养猪等家畜，也会对人类健康造成严重威胁。基于餐厨垃圾的环境资源效益及其可能对环境造成的危害，目前国内外对餐厨垃圾的管理及处理都十分重视，其中餐厨垃圾的处理场所是目前学者研究的一个方向。餐厨垃圾传统上是作为生活垃圾的一种，与其他生活垃圾一同在垃圾处理场进行处理。后经研究发现，餐厨垃圾由于其组成特殊，需要单独进行处理才能减少对环境造成的污染，因此国内相继出现一些专门处理餐厨垃圾的垃圾处理场。但是随着人口的增多，许多餐厨垃圾处理场并不能够完全处理每天其所在范围内的所有餐厨垃圾，所以未能得到有效处理的餐厨垃圾对环境存在着潜在的威胁。欧美和日本等发达国家主要通过制定相关法律、法规对餐厨垃圾的产生和处理过程进行管理[2-3]。而在餐厨垃圾处理方法方面，我国使用较多的有蚯蚓堆肥[4]、容器式堆肥；日本则重点着手于非传统方式的餐厨垃圾资源化技术研究[5-6]；美国餐厨垃圾的处理方式更多的是进行资源化利用[7-8]；韩国通常利用微生物菌种集中处理餐厨垃圾来制造饲料[9]。餐厨垃圾处理多样化的同时也带来了新的问题，就是如何根据不同地区的不同自然、社会、经济等发展状况与资源条件来进行处理方案的筛选。吴婧[10]等人根据层次分析法对陕西省淳化县农户生活垃圾处理方案进行了比选，最终确定了最优的处理方案。（可见，一些规划中使用的决策方法应用到垃圾处理方案选择中，同样是可行的。）

本文选择重庆市为研究区，针对其特殊饮食习惯和餐厨垃圾组成，以未能被垃圾处理场有效处理的餐厨垃圾为对象，分别以制定法律、法规和设计餐厨处理场（2种不同处理场所）提出3种处理方案情景，并对优选方案进行成本效益核算，以期能够为重庆市餐厨垃圾的有效处理提供依据。

2．城市餐厨垃圾处理方案的情景分析

我国餐厨垃圾具有“四多一杂一难”的特点，即：量多、水多、油多、盐多、组分复杂、分类困难，因此，对于国外的一些处理方法我们难以直接照搬，还需要结合国情进行创新，以求达到较好的处理效果。重庆是中国中西部内陆地区唯一的直辖市，经济发达，餐饮业十分繁荣，造成重庆的餐厨垃圾数量庞大。其特殊的饮食文化及饮食习惯，使重庆市餐厨垃圾处理的结构具有特殊性。餐厨垃圾中蛋白质和钠的含量较高，同时其餐厨垃圾油脂含量达90%以上，热量偏高，在高温条件下，很容易腐烂变质，产生臭味。虽然现有餐厨垃圾处理场每天能处理餐厨垃圾900t，但主城区剩余700t需要由产生单位自行处理，因而存在随意倾倒的现象。因此，完善餐厨垃圾的回收机制，将每天产生的餐厨垃圾全部进行无害化处理是重庆市餐厨垃圾当前亟须解决的问题。针对这一问题，可通过减少餐厨垃圾产生来源以及提高餐厨垃圾处理能力两个方面来寻找解决方案，并从环境效益、社会效益及经济效益的角度来设定解决方案。

2.1 情景方案1

从环境效益角度考虑，由于餐厨垃圾的不正确堆放、收集的时间不及时、运输的装置密封性不够等情况极容易造成污染和二次污染，并且处理餐厨垃圾产生的废液、废渣虽然可以通过填埋等方式处理，但也会对环境造成一定的污染。可以认为，餐厨垃圾的产生、收集、运输和处理都存在着环境隐患。因此，为了使环境效益最大化，笔者认为从源头减少餐厨垃圾的产生是解决目前餐厨垃圾问题的方法之一，由于重庆市饮食文化的特殊性，小吃等行业产生的餐厨垃圾数量可观，为餐厨垃圾的源头减少提供了一定的空间。考虑到政府的立法职能及监管能力，可以将制定相关法规、加强监管力度作为从源头减少餐厨垃圾的备选方案。

2.2 情景方案2

从社会效益角度考虑，由于重庆人民喜食高油量、辛辣食物，重庆市餐厨垃圾油量、蛋白质的含量高，有效处理之后会产生可利用的能源，并且餐厨垃圾处理机构的设立也会带动当地发展，扩大餐厨垃圾处理的服务半径，具有明显的社会效益。为使餐厨垃圾能够得到最大程度的有效资源化的处理，需根据当地餐厨垃圾特点，对餐厨垃圾进行生物化学等方法的处理，这就要求有较为完备的处理设施。因此，笔者认为，另建一个餐厨垃圾处理厂是能够满足社会效益最大化的解决方案。

2.3 情景方案3

从经济效益角度考虑，由于重庆市特殊的饮食文化，重庆市餐厨垃圾具有产生量大、产生场所分散、夜间产生量可观的特点，造成了餐厨垃圾的收集和运输都存在着较大的困难，同时对环境也会造成一定的污染。餐厨垃圾的就地处理不仅能够解决收集、运输难的问题，提高餐厨垃圾的回收率，还能大大减少运输与收集费用，因此餐厨垃圾就地处理具有最大的经济效益。在餐厨垃圾产生量大的小吃街等地，设置餐厨垃圾小型处理站，进行餐厨垃圾的无害化处理，是能够满足经济效益最大化的可选方案。

3．处理方案的综合效益评价

利用层次分析法对上述三种情景方案进行分析筛选，选择能够解决重庆市剩余700t餐厨垃圾问题的综合效益最优的方案。

重庆市剩余700t餐厨垃圾最佳处理方案层次模型见图1。

3.1 构造判断矩阵并进行一致性检验

选用1～9标度法进行成对比较，同时参考相关领域专家意见，确定各因素之间的相对重要性，并赋予相应分值，构造出A-B、B1-Ci、B2-Ci、B3-Ci和B4-Ci 5个判断矩阵（i = 1，2，3） 。利用MATLAB软件求得各判断矩阵特征值分别为（0.7123， 0.1574，0.2507，0.6354），（-0.2294，-0.6882，-0.6882），（0.8468，0.2565，0.4660） ， （0.8468，0.2565，0.4660）和（0.1760，0.5891，0.7887）；特征向量分别为4.0488，3.0000，3.0092，3.0092和3.1632。经计算，各判断矩阵均满足判别式CR=CI/RI= 0 < 0.1，均通过一致性检验。

图1 重庆市剩余700t餐厨垃圾最佳处理方案层次分析模型

3.2 计算结果及分析

将上述判断矩阵结果进行总权重计算与排序，可获得未有效处理餐厨垃圾处理方案比选结果（表1） 。由表可知，建设餐厨垃圾小型处理站总排序第一，是三种餐厨垃圾处理方案中最佳的方案。

表1 重庆市餐厨垃圾处理方式的价值指标体系及权重

4．优化方案成本效益分析

通过现场调查和查阅文献，本文从节省成本和环境收益两方面着手，对选择的方案“建设餐厨垃圾小型处理站”进行经济核算。根据现场调查所获得的重庆市小吃街及其周边居民区餐厨垃圾日产量，建议在人流量较大、小吃街密布和居民集中的三个城区（渝中区、沙坪坝区、渝北区）分别设置包括粉碎机一台、机械推压式压榨机一台、生化处理机两台，餐厨垃圾日处理量约40吨的“餐厨垃圾小型处理站”，其成本和收益分析详见表2。从表2中可以看出设备和处理成本过高是目前餐厨垃圾处理站的主要限制因子，可以通过设立相关政策协助处理站的建立。如果因为资金缺乏，也可以缩减处理站规模（日处理量20吨，见表2），或单独购置生化处理机，虽然处理效率较低，但仍能极大程度地降低餐厨垃圾的环境危害。

表2 餐厨垃圾小型处理站成本效益表

根据上述分析可知，无论是从政府收益还是环境保护方面，设立餐厨垃圾小型处理站都有较高的综合效益。餐厨垃圾小型处理站的设立，不仅可以优化目前的垃圾处理机制，减少餐厨垃圾在堆积和运输过程中所带来的二次污染，还可以增加政府收益，提高公民意识。

5．结论

城市中餐厨垃圾处理是环境管理的重要内容。而餐厨垃圾的组成成分及处理模式与地理位置及当地的饮食文化存在密切的相关性。重庆市的餐厨垃圾排放时序长、空间分布散、垃圾成分中热量高，适合就地处理模式。综合考虑资源环境效益、经济成本和收益及方案实施难度4个指标，建设餐厨垃圾小型处理站是综合效益最优的方案，有利于收集小吃街上难以收集并对环境造成较大污染的餐厨垃圾。且由于餐厨垃圾小型处理站中的粉碎机、机械推压式压榨机、生化处理机等设施规模小、运行灵活，更适合餐饮业夜生活丰富的重庆市，提高重庆市餐厨垃圾有效处理率。在资金充足的情况下，进一步系统地加强相关法规、加强监管力度，并增建餐厨垃圾处理场，能够更好地改善重庆市餐饮环境，完善其城市环境保护与管理。

[1] 唐敏，刘娇娇，唐燕秋等.重庆市餐厨垃圾现状调查及处理对策研究[J].四川环境，2010，29（1）：136～139.

[2] 朱芸，王丹阳，弓爱君等.餐厨垃圾的处理方法综述[J]. 环境卫生工程. 2011， 3（19）：50～52.

[3] 吴修文，魏奎，沙莎等. 国内外餐厨垃圾处理现状及发展趋势[J]. 农业装备与车辆工程. 2011，（12）：49～52.

[4] 袁玉玉，曹先艳，牛冬杰等.餐厨垃圾特性及处理技术[J]. 环境卫生工程，2006，6（14）：46～49.

[5] 王星，王德汉，张玉帅等. 国内外餐厨垃圾的生物处理及资源化技术进展[J]. 环境卫生工程，2005，2（13）：25～29.

[6] 方战强， 吴坚， 鲍伦军.餐厨垃圾处置方法探讨[N].华南师范大学学报（自然科学版），2007，（1）：70～74.

[7] Amanda D . Cuellar， Michael E . Webber . Wasted Food.Wasted Energy： The Embedded Energy in Food Waste in the United States [J]. Environmental Science & Technology.2010， 16（44）： 6464～6469.

[8] Ruihong Zhang， Hamed M. El-Mashad， et al.Characterization of food waste as feedstock for anaerobic digestion[J].Bioresource Technology. 2007，98（4）：929～935.

[9] Hang-Sik Shin1 & Jong-Ho Youn.Conversion of food waste into hydrogen by thermophilic acidogenesis [J].Biodegradation. 2005，16（1）： 33～44.

[10]吴婧，韩兆兴，王逸汇等. 陕西省淳化县农户生活垃圾处理方案的比选与分析[N]. 生态与农村环境学报，2008，24（1）：43～46.