餐厨垃圾产业链分析

2015-03-23魏小凤梁华杰王冠平

环境卫生工程 2015年2期

关键词：餐厨沼气柴油

魏小凤，梁华杰，王冠平

（光大环保（中国）有限公司，广东深圳 518033）

1 上游原料分析

1.1 原料特点

一是含水率高。一般平均在85%左右，部分城市餐厨垃圾含水率甚至达到90%。而高含水率会影响输送方式及输送设备的选取，厌氧降解工艺的选择范围较小。

二是原料中杂质含量高。由于餐厨垃圾产生源头管理不规范，餐厨垃圾中通常会混有较多的杂质，如餐具刀叉、易拉罐、塑料袋、啤酒瓶等很多不可预计的成分会混入垃圾，造成前处理难度增加。

三是根据地区的饮食习惯不同，垃圾的成分、含油和含盐量有所不同，例如在重庆地区，餐厨垃圾中的油和花椒含量就会特别大。由于目前沼气发电存在上网较难、补贴较少等问题，而回收废弃油脂制取生物柴油获利较多，因此更多的业主希望能够将油脂分离出去制取生物柴油。

四是易腐性。有机物含量高，在温度较高的条件下，能很快腐烂发臭，引发新的污染。

五是存有病毒、致病菌和病原微生物。如不加以适当处理而直接利用，会造成病原菌的传播和感染等［1-4］。

1.2 原料供应

当前我国每年餐厨垃圾产生量巨大，约为4 000万t，并呈快速上升趋势。随着我国人口增加、餐饮业的持续快速发展，餐厨垃圾产生量还将逐年增长，预计每年的增速在10%左右［5］。

2013年5月，《餐厨垃圾处理技术规范》正式出台。根据规范，目前我国人均餐厨垃圾日产生量宜取0.1 kg/d，修正系数则可按以下要求确定：经济发达城市、旅游业发达城市、沿海城市可取1.05～1.10，经济发达旅游城市、经济发达沿海城市可取1.10～1.15，普通城市取1.00［6］。一般人流量较大的区域其饭店宾馆数量也相应增多，餐厨垃圾产生量也较大，因此餐厨垃圾的产生来源相对较为集中［7-8］。

在原料供应方面，正规处理企业餐厨垃圾收不上来一直是餐厨垃圾处理行业普遍存在的问题。这主要是因为城市餐厨垃圾在实施集中处理项目前绝大多数被私人拉运，被用来喂养“垃圾猪”或生产“地沟油”，垃圾产生单位向收运人收取一定费用，是餐饮经营单位尤其是大型单位的利润点之一。实施集中收运后，餐厨垃圾被无偿收运，甚至还要收取垃圾处置费，因此集中收运受到部分单位抵制，面临的阻力较大，餐厨垃圾收集难成为管理中的最大难点，非法收运和处置现象尚未完全杜绝，造成餐厨垃圾不能“应收尽收”，餐厨垃圾处理企业开工不足，生产成本进一步提高。

而这在废弃油脂方面表现尤为明显。目前正规处理企业对废弃油脂的收购价是4 000元/t左右，制成生物柴油可以卖到7 000元/t，而市场上有些人却能以5 000元/t以上的价格收购，而将这些油脂掺杂到食用油中销售后则可买到1万元/t以上。巨额利润使得正规处理企业回收地沟油更为艰难［9］。

造成这一局面的主要原因：①餐饮企业为了牟取利益私自将餐厨垃圾卖给那些非正规企业或者个人，而不愿意将餐厨垃圾无偿交给相关部门或企业；②政府补贴不到位，使指定的餐厨垃圾清运企业无利可图，因此缺少收集餐厨垃圾的积极性；③由于城管、公安、市场监督以及环保等部门协作机制不完善，联合执法效果不够理想，从而形成监管漏洞。

总体来说，按餐厨垃圾原料收集难度，学校、医院、企业、政府机关、部队等集体进食场所以及大型宾馆、饭店等要优于中、小型餐饮单位，集中分布的餐饮企业要优于分散分布的餐饮企业，市区的餐饮企业要优于城郊的餐饮企业。

2 中游餐厨处理企业情况

2.1 餐厨垃圾处理企业的依赖度

目前餐厨处理行业对原料的依赖性较大，主要是因为，原料产生量和收益息息相关。一方面是处理和收运补贴会受到影响，直接影响企业收入；另一方面产成品数量也会降低。如果餐厨垃圾原料不够，将导致处理生产线无法运行。而生产线处理200 t和处理20 t餐厨垃圾需要开机的时间和运行成本相差无几，但产出量却悬殊较大，开机次数越多，亏损越大。近些年，一些地方政府建设的大型生产线因为餐厨垃圾处理量不足导致无法正常运行而停产的例子比比皆是。

目前，部分城市餐厨垃圾处理项目BOT合同中增加了垃圾保底处理量的概念，这有助于帮助餐厨垃圾处理项目的正常运转。

2.2 餐厨垃圾产生单位的依赖度

目前原料供应方对本产业的依赖性并不明显，主要是由于规范化市场仍处在形成阶段，还存在大量的非法处理企业或个人，因此其垃圾出路即使没有正规企业收运处理，仍可以找到下游处理厂家或个人。但是随着政策日益规范，执法力度的不断增加，餐厨垃圾产生单位对产业的依赖性将逐渐增加。主要因为：①随着规范化市场形成，企业如不将餐厨垃圾交由正规企业处理，其将面临行政处置或形象受损等风险；②不法生产企业或个人在高压执法的势态下无法生存。

以苏州为例，从2010年以来，苏州市公安、城管、卫生等有关部门对非法收运进行了三轮22次集中整治，共没收非法收运黑车150多辆，截获餐厨垃圾和地沟油约100余t。最终导致餐饮企业不得不致电环卫部门寻求地沟油和餐厨垃圾出路。

3 下游产品情况

餐厨垃圾根据处理工艺不同，其产品也不同。目前餐厨垃圾资源化处理主流技术大致分餐厨垃圾厌氧产沼气、好氧发酵产肥料和饲料化。厌氧发酵是无氧环境下有机质的自然降解过程，在此过程中微生物分解有机物，最后产生甲烷和二氧化碳。根据发酵的含固率不同，厌氧发酵又可分为湿式厌氧和干式厌氧，但其主要产品都主要是沼气，沼渣则可以加工为肥料。餐厨垃圾的好氧生物处理是指在有氧条件下，依靠好氧微生物（主要是好氧细菌）的生命代谢活动，把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物，把另一部分有机物转换合成新的细胞物质，使微生物生长繁殖，最终将餐厨垃圾转化为有机肥，其主要产品为有机肥料。饲料化处理技术主要采用生物转化手段将餐饮垃圾经过生物转化，烘干处理，杀毒灭菌，除去盐分等，最终生成蛋白饲料添加剂等可利用物质。由于油脂利润较高，因此上述3种工艺一般都在处理前端将油脂单独分离出来。

总的来说，根据工艺不同，其下游产品主要有沼气、有机肥料、油脂以及饲料。

3.1 沼气

随着社会对环保日益重视，开发沼气作为新能源，在经济和社会效益上优势明显，其前景和市场十分广阔。若以1 t餐厨垃圾可制取50～60 m3沼气量计算，在当前国内天然气3～3.5元/m3售价水平下，每年4000万t餐厨垃圾即便1/2用来制沼气，“十二五”期间餐厨垃圾制沼气的市场空间也可达300亿元。

餐厨垃圾厌氧发酵产生的沼气目前利用方式主要有并入天然气管网、沼气发电以及制备车用压缩天然气。所涉及的产业有天然气行业、电力行业以及汽车行业等。这一细分市场潜力较大。

首先可以补充和部分替代天然气。近年来我国天然气用量高速增长，不时出现“气荒”。“十二五”能源计划将温室气体减排的希望主要寄托于清洁燃料天然气上。虽然天然气产能目前正大幅增大，但由于未来天然气消费量增加更加迅猛，缺口将更为突出。预测到2020年，天然气的缺口将大幅度扩大至每年1 000亿m3左右。生物沼气弥补天然气供需缺口的潜力（每年1 000亿～2 000亿m3）和作用将会越来越突出［10］。

车用压缩天然气目前主要为双燃料车提供燃料，双燃料车一般是由定形汽车加装1套CNG型车用装置而成，可实现汽油天然气两用。以车用压缩天然气为燃料价格相对便宜，而且排放污染少、燃烧稳定安全可靠。根据调研，以单车平均日行200 km计算，和使用汽油燃料相比，使用车用天然气每日可节约费用近40元。这也是车用燃气市场巨大的重要动力。我国现有出租车数量已达100多万辆，按每天行驶200 km，每百公里天然气消耗为9.1 m3，每天每台出租车消耗天然气为18 m3。因此即便是只有1/10的出租车采用压缩天然气，其需求量也十分惊人。而且这一需求不包括现有的大量公交车和私家车辆。目前车用天然气市场受限主要是由于加气站站点较少、输气管网铺设麻烦以及罐车输送运费较高等因素，随着输气管网铺设等问题解决，这一市场必将越来越受到欢迎。

和国外相比，目前我国沼气发电利用比例较低，提升空间巨大。以德国为例，2010年德国沼气产生量为98亿m3，对应装机量为230万kW。而我国虽然产生量已经达到144亿m3，但对应装机量仅为50万kW。这主要是由于我国对发电上网还控制严格，上网合格证还较难拿到，而且沼气发电补贴价格和国外相比也较低。随着国家对沼气发电的重视，补贴价格日益规范合理化，未来这一市场需求将逐渐扩大。另外，小型沼气发电市场也正受到重视，目前我国还有相当多的农村偏远地区存在严重缺电的现状，如部分偏僻山区采用高压输电较为困难，而这些地区却有着丰富的生物质原料，因此可考虑发展小型沼气电站就地供电。

用沼气作为清洁能源具有特殊的优势：首先原料来源丰富，包括人畜粪便、农作物秸秆、污水池污泥、餐厨垃圾等，只要是有机物质都可以通过厌氧发酵的方式生产沼气，原料收集较为广泛。其次是可以循环利用。沼气为可再生能源，原料来源为有机废物，原料在产生沼气的同时，沼渣沼液则可以加工为有机肥用于农业生产，促进低碳经济和发展循环农业。再则规模可调。沼气工程规模可以根据原料收集情况和用户需求进行调整，适用性较强［11］。

3.2 肥料

我国现有的农田种植面积约1.33亿hm2，年化肥需求量约为5 000万t，农用化肥单位面积平均施用量已达到434.3 kg/hm2，远高于国际公认的化肥施用安全上限225 kg/hm2。大量使用化肥已带来一系列问题。许多地区由于长期施用单一化肥，造成土壤板结、环境污染、作物品质下降。而且由于我国年产化肥量不足，尤其是优质化肥更是奇缺，当前大量依赖进口满足农业生产的需求。这给有机肥料的使用带来了很大的市场空间［12］。这一产品所涉及的行业主要有农林牧业等。

有机肥不仅能为农作物提供全面营养，而且肥效长，可增加和更新土壤有机质，促进微生物繁殖，改善土壤的理化性质和生物活性，是绿色食品生产的主要养分，随着对生态环境和自身健康的日益关注，有机肥的需求量越来越大。

餐厨垃圾经厌氧消化后，其沼渣和沼液中不仅保留了有机物分解后所生成的各种养分和营养元素，而且在发酵过程中绝大多数的有害生物被杀死，适宜加工为有机肥料。利用沼渣沼液加工生产的高效有机复合肥具有肥效高、可防病抗虫害和改良土壤的独特性能，可实现粮食安全和无公害瓜果、蔬菜的生产，为农民大幅增收增效，有着巨大的现实和潜在的市场［13］。目前市场上优质颗粒固定有机肥批发价900～1 200元/t（零售价1 400～1 800元/t），优质液体叶面有机肥批发价为8 000～9 000元/t（零售价12 000～18 000元/t）［14］。

从国内有机肥市场情况看，近期及未来有机肥的生产和供应都远不能满足市场的需要。据有关资料，我国有机肥料的用量若能达到化肥使用量的10%，其市场容量便将达到500万t，并且每年还在高速增长。

但由于我国餐厨垃圾中含有很多油、脂肪等，油脂会将固形物包裹起来，形成厌氧环境，导致生产的有机肥料效果不理想；另外，餐厨垃圾中含有盐分，制成的肥料中也会含有盐。在北方缺水地区，若撒到田地里，水分短时间内挥发，容易使盐分保留在土壤中，长期施用可能会造成盐积累，破坏土壤离子环境，从而加重盐碱化。因此目前业内普遍存在有机肥销路不理想的现象。发酵后的肥料大都用于林业、草坪或荒漠改造中，而且其价格也较为低廉，一般售价为500元/t左右。

因此，如果要保障有机肥料的销售，怎样保证成品品质是当前需要突破的难点之一。

3.3 油脂

目前，餐厨废油资源化处理技术主要包括利用餐厨废油作为化工原料生产生物柴油、环氧甲酯等，这些技术在实际中均有应用，并取得了一定的效果。

生物柴油实际上是一种脂肪酸甲酯类化合物。它可以通过植物油或动物脂肪（包括各种含油植物、动物油、餐厨废油、地沟油等）与醇类化合物在催化剂存在下进行酯化或酯交换反应，生产出的一种清洁、可降解和可再生的燃料。与化石柴油相比，生物柴油含硫数值较低，环保性较好。利用生物柴油可削减90%的一氧化碳、80%的总悬浮颗粒物、78%二氧化碳排放。10万t生物柴油可节煤128600t、节电 10.46亿 kWh，替代石油 90 000 t［15］。

利用餐厨废弃油脂生产生物柴油优势较为明显。餐厨废弃油脂经过脱水除杂后，纯度很高，是生物柴油的较佳原料，而且实现了废物再利用。技术上也较为成熟，常用的生产方法为预酯化－二步酯交换－酯蒸馏工艺。其流程：经预处理的油脂与甲醇一起，加入硫酸作催化剂，在60℃常压下进行酯交换反应，生成脂肪酸甲酯，即生物柴油。

环氧甲酯是脂肪酸甲酯进一步升级后的产品，主要是对生物柴油中的不饱和双键进行环氧化处理得到，一般用于新型PVC增塑剂，替代DOP、DINP等含苯环的传统增塑剂，并能改善PVC制品对光和热的稳定性。由于环氧甲酯售价更高，而运行成本较生物柴油增加较少，例如由脂肪酸甲酯制取环氧甲酯，另需增加运行成本不超过1 000元/t左右，但环氧甲酯的销售价为10 000元/t，远高于生物柴油售价7 000元/t。然而一般餐厨废弃油脂制脂肪酸甲酯或者制环氧甲酯都需要有一定规模（50 t/d及以上）收益才更明显。

此外还有利用餐厨废弃油脂生产硬脂酸和油酸、生产润滑油等，但市场占有率较小。

3.4 饲料

从技术上来说，由于我们吃的食物要求营养全面，所以餐厨垃圾成分多，而一般饲料也要求营养全面，因此利用餐厨垃圾制成饲料，经过的环节最短，能量物质损失相对较低，所以餐厨垃圾制饲料是资源化程度最高的。

但是，由于存在饲料同源性等问题，目前国家不提倡餐厨垃圾做饲料。农业部已经将餐厨垃圾制饲料的2个许可证注销，之前采用餐厨垃圾制饲料工艺的企业也都纷纷转型做肥料，如青海洁神、北京嘉博文等。2011年农业部已成立专家组对餐厨垃圾作饲料的可行性进行论证，在没有明确结论之前，不再发放类似许可证。

4 结束语

目前餐厨垃圾整个产业链各环节均存在一定风险，如原料供应质量和数量不能保证、企业盈利难、产品销售市场待开发等。但同时，随着民众对餐厨垃圾处理的重视，这一市场十分广阔，据市场测算，按照当前国内餐厨垃圾年产量对应的处理需求，要达标处理，其潜在的设施建设市场规模就可达400亿元。因此，为更好地发展该行业，需要在全局通盘考虑基础上，规范现状，共同努力使餐厨垃圾市场发展越来越繁荣正规。

［1］严太龙，石英.国内外厨余垃圾现状及处理技术［J］.城市管理与科技，2004，6（4）：165-166.

［2］丛利泽.餐厨垃圾的微生物处理与资源化的初步研究［D］.厦门：厦门大学，2007.

［3］董玉林.餐厨垃圾与秸秆联合发酵产沼气工艺研究［D］.北京：北京化工大学，2013.

［4］白晓鹏，曹焱鑫.我国城市餐厨垃圾资源的基本特征及处理利用方法［J］.科技创新导报，2013（15）：256.

［5］中国吃网.餐厨垃圾处理市场广阔［EB/OL］.［2013-01-07］.http：//http：//www.6eat.com/Info/201301/430194.htm.

［6］CJJ 184—2012餐厨垃圾处理技术规范［S］.2012.

［7］张保霞，付婉霞.北京市餐厨垃圾产生量调查分析［J］.环境科学与技术，2010：33（S2）：651-654.

［8］王会红.北京市餐厨垃圾产生量预测及环境影响分析［D］.北京：北京建筑工程学院，2008.

［9］半岛网.地沟油不走正道"饿瘫"正规回收企业生产线［EB/OL］.［2011-09-22］.http：//news.bandao.cn/news_html/201109/20110922/news_20110922_1611452.shtml.

［10］学术杂志网.用沼气代替天然气创新研讨［EB/OL］.［2012-02-11］.http：//www.zhazhi.com/lunwen/gyjs/sytrq/15026.html.

［11］张栋.天然气分布式能源发展相关问题分析［J］.中国能源，2013，35（9）：39-41.

［12］吴建富，施翔，肖青亮，等.我国肥料利用现状及发展对策［J］.江西农业大学学报，2003，25（5）：725-727.