湖南省廚余垃圾處理技術(shù)的適宜性分析

曾 煒，宋興龍，周 振，劉安安

（湖南省建筑設(shè)計院集團股份有限公司，長沙 410000）

《生活垃圾分類標志》（GB/T 19095—2019）指出，廚余垃圾是指易腐爛的、含有機質(zhì)的生活垃圾，主要包括3 類。一是餐廚垃圾，即相關(guān)企業(yè)和公共機構(gòu)在食品加工、飲食服務(wù)、單位供餐等活動中產(chǎn)生的食物殘渣、食品加工廢料和廢棄食用油脂等；二是家庭廚余垃圾，即居民家庭日常生活中產(chǎn)生的菜幫、菜葉、瓜果皮殼、剩菜剩飯、廢棄食物等易腐性垃圾；三是其他廚余垃圾，即農(nóng)貿(mào)市場、農(nóng)產(chǎn)品批發(fā)市場產(chǎn)生的蔬菜瓜果垃圾、腐肉、肉碎骨、水產(chǎn)品、畜禽內(nèi)臟等。隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活水平的提高，廚余垃圾產(chǎn)生量與日俱增，已成為影響人居環(huán)境的重要污染源[1]。本文著重分析了湖南省廚余垃圾處理現(xiàn)狀和適宜的處理技術(shù)，這對湖南省廚余垃圾處理設(shè)施建設(shè)具有一定的借鑒意義。

1 湖南省廚余垃圾處理現(xiàn)狀

截至2020年底，湖南省14 個市州中，長沙市（2座）、株洲市（1 座）及衡陽市（1 座）已建設(shè)運行4 座廚余垃圾處理設(shè)施，其中，餐廚垃圾處理規(guī)模為1 070 t/d，家庭廚余垃圾和其他廚余垃圾處理規(guī)模為2 000 t/d。益陽市、婁底市、常德市及邵陽市已開工建設(shè)4 座廚余垃圾處理設(shè)施，建設(shè)規(guī)模為610 t/d；其余市州均已開展廚余垃圾處理設(shè)施建設(shè)前期工作。湖南省部分縣（縣級市）建設(shè)了簡易廚余垃圾處理設(shè)施，本文在此不一一列舉。湖南省廚余垃圾處理主要采用預(yù)處理+厭氧發(fā)酵技術(shù)，部分采用協(xié)同焚燒和生物轉(zhuǎn)化技術(shù)。

2 不同廚余垃圾處理技術(shù)在湖南省的適用情形

典型廚余垃圾處理技術(shù)有厭氧發(fā)酵、聯(lián)合厭氧發(fā)酵、好氧堆肥、生物轉(zhuǎn)化、分散式處理、填埋和焚燒等[2]。湖南省北部經(jīng)濟社會發(fā)展水平較高，人口密集，廚余垃圾產(chǎn)生量較大，地形以平原為主，廚余垃圾收集與運輸較為便利。南部人口較為分散，廚余垃圾產(chǎn)生量較小，地形以低山丘陵為主，廚余垃圾收集與運輸相對困難。根據(jù)國家對廚余垃圾處理的政策要求，結(jié)合當?shù)貙嶋H情況，湖南省可采用厭氧發(fā)酵、聯(lián)合厭氧發(fā)酵、好氧堆肥、生物轉(zhuǎn)化和分散式處理等技術(shù)。

表1 湖南省各市州已建及在建廚余垃圾處理設(shè)施

2.1 厭氧發(fā)酵技術(shù)

廚余垃圾厭氧發(fā)酵是指在無氧條件下，在兼性厭氧微生物和厭氧微生物的作用下，在密閉反應(yīng)器中將廚余垃圾中可生物降解的有機物轉(zhuǎn)化為沼氣，從而實現(xiàn)固態(tài)有機廢棄物的減量化、無害化、資源化。厭氧發(fā)酵技術(shù)主要包括廚余垃圾接收及預(yù)處理、厭氧發(fā)酵、沼氣處理及利用、沼渣處理、沼液處理等系統(tǒng)，如圖1 所示。厭氧發(fā)酵技術(shù)成熟，運行穩(wěn)定，資源化程度較高，適用于廚余垃圾產(chǎn)生量較大的市州及較大縣（縣級市），建設(shè)規(guī)模一般不小于50 t/d。

圖1 厭氧發(fā)酵技術(shù)路線

2.2 聯(lián)合厭氧發(fā)酵技術(shù)

聯(lián)合厭氧發(fā)酵技術(shù)原理與傳統(tǒng)厭氧發(fā)酵技術(shù)類似，二者主要區(qū)別在于物料來源，除廚余垃圾之外，聯(lián)合厭氧發(fā)酵技術(shù)還可以處理秸稈、畜禽糞便等有機廢棄物。其主要包括有機垃圾接收及預(yù)處理、厭氧發(fā)酵、沼氣處理及利用、沼渣處理、沼液處理等系統(tǒng)，如圖2 所示。聯(lián)合厭氧發(fā)酵技術(shù)成熟，物料種類多樣，集約化程度高，一個項目可以解決多個問題，其適用于有機廢棄物資源豐富的地區(qū)，建設(shè)規(guī)模一般不小于50 t/d。秸稈、畜禽糞便等有機廢棄物的加入可以顯著改善沼液、沼渣品質(zhì)，使其更適合于制作肥料，拓寬末端產(chǎn)物銷路，提高資源化水平和項目經(jīng)濟性。

圖2 聯(lián)合厭氧發(fā)酵技術(shù)路線

2.3 好氧堆肥技術(shù)

好氧堆肥技術(shù)是指在受控的有氧環(huán)境中，通過微生物代謝（發(fā)酵）使廚余垃圾中可生物降解的有機物轉(zhuǎn)化為有機肥，從而實現(xiàn)固態(tài)有機廢棄物的減量化、無害化、資源化。好氧堆肥技術(shù)主要包括有機垃圾接收及預(yù)處理、污水收集及處理、臭氣收集及處理、不可降解固體廢棄物收集及處理、好氧堆肥等系統(tǒng)，如圖3 所示。好氧堆肥處理項目一般規(guī)模較大，物料種類多樣，集約化程度高，一個項目可以解決多個問題，但目前有機肥產(chǎn)業(yè)鏈尚待完善，有機肥產(chǎn)品銷路對項目影響較大。好氧堆肥技術(shù)適用于物料種類多樣且有機肥產(chǎn)品銷售渠道穩(wěn)定，產(chǎn)業(yè)鏈完善的情形。

圖3 好氧堆肥技術(shù)路線

2.4 生物轉(zhuǎn)化技術(shù)

生物轉(zhuǎn)化技術(shù)利用昆蟲（黑水虻、蟑螂、蠅蛆等）采食廚余垃圾，經(jīng)過昆蟲消化，實現(xiàn)廚余垃圾中的蛋白質(zhì)、碳水化合物分解與合成，培育蟲卵及幼蟲，將其制成優(yōu)質(zhì)蛋白類產(chǎn)品。生物轉(zhuǎn)化技術(shù)主要包括廚余垃圾接收及預(yù)處理、飼料制作、昆蟲養(yǎng)殖、蟲渣分離、污水處理、殘渣處理等系統(tǒng)，如圖4 所示。生物轉(zhuǎn)化技術(shù)可以有效避免蛋白質(zhì)同源性污染，且蛋白類產(chǎn)品附加值較高，運行穩(wěn)定情況下經(jīng)濟性較好，其適用于蛋白類產(chǎn)品銷售渠道穩(wěn)定、產(chǎn)業(yè)鏈完善的情形。

圖4 生物轉(zhuǎn)化技術(shù)路線

2.5 分散式處理技術(shù)

分散式處理技術(shù)采用一體化成套設(shè)備對廚余垃圾進行處理。處理步驟主要包括分選、破碎、脫水、后續(xù)處理（好氧制肥或快速物理高溫殺菌制肥）等，如圖5 所示。分散式處理技術(shù)單座設(shè)施的常見處理規(guī)模為0.5 ～5.0 t/d，適用性強，占地面積小，但是污水單獨處理難度大、費用高，通常需要依托污水處理廠處理。分散式處理技術(shù)適用于大型機關(guān)、企事業(yè)單位、居民小區(qū)、農(nóng)貿(mào)市場或廚余垃圾量非常小的縣（縣級市）及鄉(xiāng)鎮(zhèn)，同時產(chǎn)物應(yīng)有穩(wěn)定銷售渠道或接收渠道。

圖5 分散式處理技術(shù)路線

3 結(jié)語

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和環(huán)境保護意識的增強，各地日益重視廚余垃圾處理。根據(jù)國家對廚余垃圾處理的政策要求，結(jié)合地形地貌、人口分布、經(jīng)濟社會發(fā)展水平、廚余垃圾產(chǎn)生量等因素，湖南省可采用厭氧發(fā)酵、聯(lián)合厭氧發(fā)酵、好氧堆肥、生物轉(zhuǎn)化和分散式處理等技術(shù)。