农村餐余废弃物分层发酵精制有机肥技术管理规程

张青 栗方亮 孔庆波

(福建省农业科学院土壤肥料研究所，福建 福州 350013)

引言

近年来，随着中国经济的不断崛起，我国人民生活水平得到了较大提升，餐余废弃物的产量呈现出快速增长的趋势。相关数据表明，我国餐余废弃物在2017年和2018年的年产量，分别达到了0.9972亿t和1.08亿t，并将以年平均10%的速度增长[1]。餐余废弃物具有高含水量、高有机质含量以及营养物质丰富等特点[2-5]，有较大的资源重复利用潜质；但同时，这些特点又使得餐余废弃物极易腐烂变质，倘若得不到妥善处理，既会造成极大的资源浪费，又容易引起严重的环境污染，危害民众身体健康[6]。

目前，越来越多专家学者意识到餐余废弃物处理问题的紧要性，并针对餐余废弃物的资源化利用提出各种可行性意见。餐余废弃物的处理方式通常包括填埋、蚯蚓堆肥、提取生物降解塑料技术、好氧堆肥和固态发酵[7-10]。然而，现有关于餐余废弃物资源化处理的研究多是针对城镇集中规模化处理展开，对于农村餐余废弃物的处理模式研究较少；而我国农村人口基数庞大的国情使得我国每年都会产生大量的农村餐余废弃物。农村缺乏完善的餐余废弃物回收处理技术体系，很容易衍生出一系列环境问题和社会问题。因此，开展农村餐余废弃物处理研究工作，提升餐余废弃物的资源化利用能力，改善农村人居环境是大势所趋，对实现农业可持续发展具有重要意义[11]。

本文针对农村区域分布广、居住地分散、经济基础较差等现实问题，提出农村餐余废弃物分层发酵精制有机肥的构想，具体内容如图1所示。该项技术经过在光泽县吴屯村、大田县吴山镇等地多年的实践，最终于2022年1月4日成功被遴选为农业农村部有机废弃物资源化利用典型案例(农办社【2022】1号)[12]。文章介绍了包括前期宣传动员、监督体系的设立、餐余废弃物的收集与运输、餐余废弃物的分拣以及分层发酵池精制有机肥等内容，旨在为我国农村利用分层发酵池模式处理餐余废弃物提供一定指导。

1 前期宣传与监督体系

1.1 前期宣传动员

我国资源化立法起步较晚，在21世纪初提出“走循环经济之路，实现可持续发展”的思路，之后又出台《可再生能源法》和《循环经济促进法》等相关法律法规，但始终缺少具体详细、针对性强的实施细则[13]。尤其在农村，村民思想水平较为传统，若缺乏相应实质的、操作性强的政策支持，不加强对资源化利用的宣传，人们往往更愿意延续传统做法，而非接受新事物，进行改变。因此，在农村开展餐余废弃物资源化利用的工作，前期的宣传动员工作尤为重要[14]。

图1 农村餐余废弃物分层发酵流程图

关于农村餐余废弃物分层发酵精制有机肥的前期宣传活动，具体可从以下几点展开。

1.1.1 成立村镇领导小组

要想真正落实好一项计划，必须先建设起一个专项的领导队伍。尤其在农村，村民领悟能力较为薄弱，必须有人在前引路，指明方向。

1.1.2 制定具体实施计划

推选出执行团队后，需要制定出具体的实施细则。各村各镇餐余废弃物收集点的网络布局、餐余废弃物收集车辆的运输路径和各村民应尽的责任义务等均需被列入具体计划中。

1.1.3 开展专题教育培训

以具体实施细则为主题，开展专题教育培训活动，各村按区域推选代表参加，各区域代表学习后回村指导其它村民。

1.1.4 粘贴标语，组织宣传

可充分利用媒体资源，集思广益，收集相关标语，并在村镇合适地点粘贴。向村民普及餐余废弃物资源化利用的潜力及处理不善将对环境造成的危害，鼓励村民踊跃投身其中。

1.2 设立相应监督体系

为确保餐余废弃物分层发酵精制有机肥方案的顺利实施，可设立相应的监督体系及奖惩制度，由村民互相监督检举。对不配合餐余废弃物资源化利用工作的村民进行批评教育，若是屡教不改，可采取一定强制措施，如给予一定数额的罚款。对积极执行相关计划、配合做好餐余废弃物的收集工作并主动监督检举不良现象的村民给予一定物质及精神奖励，如将其评选为文明住户或发放一定数额奖金等。通过设置合理的监督与奖惩体系，旨在遏止部分村民的不良行为，提高村民参与餐余废弃物资源化利用的积极性[15]。

2 农村餐余废弃物的收集与运输

2.1 餐余废弃物的收集

2.1.1 餐余废弃物的定义

食物作为供应人类机体正常运行的物质，每个家庭每日都会消耗相当数额的食物，不可避免地就会产生相应数量的餐余废弃物。具体而言，餐余废弃物是指居民日常生活及食品加工、饮食服务、单位供餐等活动中产生的垃圾，包括丢弃的菜叶、剩菜、剩饭、果皮、蛋壳、茶渣、骨头等，其主要来源为家庭厨房、餐厅、饭店、食堂、市场及其他与食品加工有关的行业[16,17]。

2.1.2 家庭餐余收集

餐余废弃物的收集工作需要先从各户的家庭餐余收集开始落实。在相关计划开展前，相关负责人需按人口数量给各村住户发放2～3个家庭餐余废弃物收集桶，须保证收集桶的质量达标，能耐腐蚀、防水且容量足够盛装村民住户单日产生的餐余废弃物。待餐余废弃物收集工作正式展开后，各户每日所产生的餐余废弃物由各户自行收集，并由各户村民自行将家庭餐余废弃物送至指定点，集中倾倒在指定点的收集桶中。

2.1.3 村庄餐余收集

各户村民收集家中当日所产生的餐余废弃物后，需将废弃物集中送至公共收集点，等待统一处理。对于村庄餐余废弃物公共收集点的设立，主要有以下几点建议。

公共收集点的设立需按农村具体人口密度进行合理布局规划，具体实施可根据当地实际需求灵活调整。

公共收集点需配置数量足够多、质量良好的公共餐余废弃物收集桶。公共餐余废弃物收集桶优先采用标准120L或240L移动垃圾桶。对于收集桶的数量，针对村庄集中居住区和分散居住区，建议分别按照每20～30户1个收集桶和每500～1000m2土地面积1个收集桶的比例配置。

由于大部分村民接受新事物能力较为薄弱，需对其进行明确的引导，可在所设立餐余废弃物公共收集点设置醒目标识，引导村民准确有序投放。

餐余废弃物公共收集点示意图如图2所示。

图2 餐余废弃物公共收集点

2.2 运输装置及方法

考虑到节能环保，餐余废弃物的收集运输采用经过改造的电动三轮车来完成。整个设备包括三轮运输车和升降装置，运输设备示意图如图3所示。升降装置可用于实现对垃圾收集桶的半自动化搬运工作，较大程度减轻卫生员工作难度及工作量。工作时，卫生员只需将收集桶固定在升降装置上，利用车载控制器实现收集桶的升降。待收集工作完成后，直接运往餐余废弃物分层发酵池所在地等待处理。

图3 半自动化餐余废弃物收集运输电动车

2.3 收集装置与收集点的保洁维护

由于餐余废弃物具有高含水量、高含油量、高含盐量以及高有机质含量等特性，餐余废弃物极易腐烂变质，还很容易吸引苍蝇、蟑螂、老鼠等生物，倘若处理不善，很容易破坏周围环境，造成病菌的传播[18,19]。因此，在餐余废弃物的收集过程中需要格外注意，在做到每日餐余废弃物回收、处理的同时，还需要卫生员定时定点对公共餐余废弃物收集站点以及运输装备进行保洁维护。

3 餐余废弃物的分拣与堆肥

3.1 堆肥装置介绍

所设计的分层发酵池是一种可以将餐余垃圾进行固液分离，再分别将固、液体废弃物引入分层发酵池和沼液发酵池中进行好氧发酵的一体化设备。分层发酵池主要由固液分离系统、分层发酵池池体、分层驱转装置、沼液发酵池以及肥料包装平台等组成，其整体结构示意图如图4所示。

图4 分层发酵池整体结构示意图

3.1.1 固液分离系统

包括废弃物暂存平台和固液分离沟渠系统。其中，废弃物暂存平台长4m，宽2.5m，由水泥搭建且自带有一定的坡度，用于暂存待发酵物。固液分离沟渠系统由筛网和小沟渠组成，沟渠总长约10m，用于将分离后的液体废弃物沟引至液体暂存点。

3.1.2 分层发酵池池体

由单层砖砌成方池，根据吴屯村的餐余废弃物产量，选择2.5m×1m×4m的规格尺寸建设分层发酵池。池体设计充分考虑了装置的保温、防水性能，池体外壁由内至外依序设有混凝土找平层、防水卷材层和混凝土保护层，能有效减少堆体热量的散失，为物料发酵创造有利的温度条件。分层发酵池的内部结构示意图如图5所示。

图5 分层发酵池内部结构示意图

3.1.3 分层驱转装置

该部分主要由分层板和驱转机构组成。驱转机构包括把手、连杆和摆杆，各层设置左右对称的2组驱转机构。同层的各分层板分成左右2组，各分层板与驱转机构进行动态机械铰接，在池体外部设置转动控制手把。平常状态下，手把锁付在池体外部的锁扣机构上，从而确保各分层板的稳定性。

3.1.4 沼液发酵池

将固液分离后的液体引入沼液发酵池，再添加少量辅助性物料和发酵菌种剂进行一定周期的发酵，可得到适用于水肥一体化施肥灌溉系统的有机液态肥料，有利于提升废弃物资源利用率。

3.1.5 肥料包装平台

肥料包装平台位于分层发酵池池体下方，在此平台上完成对所生产肥料的简易处理、包装。

3.2 餐余废弃物分拣与掺混流程

餐余废弃物集中送至处理站点后，需在投入堆肥前对其进行分拣。餐余废弃物的分拣工作主要分为2步，分别为人工分拣和固液分离。对餐余废弃物进行人工分拣：卫生员通过肉眼观察，将废弃物中较为明显的异物挑拣出来，如坚硬的果核、果壳等，以防止杂质影响堆肥的效果；随后进行固液分离：将餐余废弃物投至平台，利用固液分离平台自带的坡度使多余的水分流入沟渠系统，在没有明显的水分流出后由工作人员向留在平台上的固体废弃物添加相应的发酵菌剂和吸湿有机物料并加以掺混，掺混均匀后，待投入分层发酵池中进行有机发酵。

3.3 分层发酵池堆肥工艺

餐余废弃物经过分拣和固液分离后，液体废弃物随沟渠系统流入液体暂存点，后续通过添加少量的辅助性物料和发酵菌种剂掺混后进入沼液发酵池发酵，可用以制作水肥一体化肥料；固体废弃物经过物料掺混后，由操作员打开拦网，掺混后的物料借助重力作用进入分层发酵池第1层中。经过一定时间的发酵后，通过操作员转动发酵池外部对应的驱转把手翻转物料。在驱动把手时需注意转动顺序：先放空下一层掺混物料，再将上一层掺混物料投放至这一层，确保物料层层发酵顺利进行。

翻转后第1层发酵物料会进入第2层中继续发酵；同理，物料依次在第2层、第3层、第4层都进行了一定时间的发酵；在第4层发酵完成后，固体废弃物已经基本腐熟完成。经过分层发酵池4层发酵后的有机肥最终进入到肥料包装平台。在分层发酵池整个发酵过程中，全程监测各层堆体的温度、湿度、氧气浓度、二氧化碳浓度等指标的变化。

4 堆肥产品检验

合格的有机肥含有多种养分，有丰富的有机物，可以加强微生物的活动，肥效持久，不仅可以陆续供应作物营养的需要，还可以改良土壤的水、热和通气的条件，增进土壤熟化；而未完全腐熟的有机肥不仅无法满足作物的生长需求，还会给作物带来不利影响。

因此，在堆肥结束后，需对肥料包装平台上的发酵产品进行质量检测，判断产品是否符合我国国家有机肥料相应标准[20]。一般情况下，可利用成品的含水率、pH值、碳氮比、重金属含量以及种子发芽指数等指标判断发酵产品合格与否。

经过产品质量检验，若成品各个指标均符合相应标准，则判定有机肥成品合格，在肥料包装平台上进行包装后，可运往需肥地，待投入田间施用。若检验为不合格，则视其不合格原因进行不同处理，如果是由于发酵不完全造成某些指标不达标，则重新投入分层发酵池，进行新一轮的有机发酵；如果是由于重金属含量超标导致产品不合格，则启动危化品应急预案，避免高重金属含量的肥料流入田间，破坏作物和土壤环境。

5 结论与讨论

本文介绍了前期宣传工作与监督体系的设立：前期宣传工作可具体由成立村镇领导小组、制定具体实施计划、开展专题教育培训、粘贴标语和组织宣传等方面着手展开，监督体系的设立可辅以合理的奖惩制度。

简要介绍了农村餐余废弃物的收集与运输方法，餐余废弃物的收集可分为家庭收集与村庄收集，由各户村民收集家庭当日餐余并自行送往村庄餐余废弃物公共收集点，再由卫生员利用改造过的运输装置统一运往餐余废弃物分层发酵池所在地。

提出了农村餐余废弃物分层发酵精制有机肥的装置，描述了餐余废弃物的分拣、掺混工作以及分层发酵制肥工艺。堆肥过程中，先由工作人员分拣出餐余废弃物中的明显异物，再对餐余废弃物进行固液分离；在分离后的固体废弃物中添加相应发酵菌剂与吸湿物料并掺混均匀后，投入分层发酵池中开始有机肥发酵；经过分层发酵池层层发酵与成品检验，最终实现了餐余废弃物精制有机肥。

本文旨在建立起较为完善的农村餐余废弃物分层发酵精制有机肥技术体系，为我国农村利用分层发酵池模式处理餐余废弃物、精制有机肥提供一定的指导，从而提升我国餐余废弃物的资源化利用程度。