浅谈家庭厨余垃圾处理器技术及其对排水系统的影响

林艳雯

（广州市设计院集团有限公司，广东 广州 510620）

0 引言

厨余垃圾主要指日常生活中容易变质腐烂、发出强烈恶臭，甚至会传染病毒与细菌的一类垃圾，在结构上，其富含水分、蛋白质、脂类，以及多种无机盐[1]。

餐厨废弃物中蕴含的养分较多，若处理不及时、流入自然界，则容易在适当高温和微生物的影响下，出现变质腐烂等现象，一方面会污染周边环境，在处理和填埋垃圾的过程中会因土地资源被占用而浪费资源，并且还容易滋生蚊虫；另一方面，容易引起排水管道堵塞，增大了城市环卫系统的压力。

1 家庭厨余垃圾的特征

1.1 生化特征

家庭厨余垃圾蕴含较多的盐、油脂和较高浓度的有机物，这是其较为突出的生化特性。与此同时，其内部70%～80%的含水率为采集、搬运和管理造成了较大的困难。厨余垃圾内部蕴含较高的有机物，在其固体物质中，有机物含量占比约为93%，同时蕴含较多的营养成分，如氮磷钾等。不仅如此，厨余垃圾还含有较高的盐类与油脂类，现有科研结果显示，在厨余垃圾干燥物中，粗脂肪占比可以达到28.82%，氯化钠占比高达1.239%。此外，若厨余垃圾未得到及时的处理，在快速发臭腐烂的同时容易形成病毒，并引起病菌的传染。

1.2 处理目标

家庭厨余垃圾的处理目标主要是减量化和资源化，要根据处理目标的不同要求使用不同的处理技术。家庭厨余垃圾的资源利用化期望获得毫无杂物、健康肥料成分较高的产物，而减量化则期望降低家庭厨余垃圾的外排量。故家庭厨余垃圾处理技术通常综合考虑减量化与资源利用化两种主要目标，但有时候两种主要目标并不能很好地结合，因此造成了工艺技术适用范围局限，所以人们在设计家庭厨余垃圾装置时，常常对处理主要目标有所偏重。

1.3 处理尺度

处置厨余垃圾的处理场所并不是唯一的，通常可在社区和末端废物肥处置厂、厌氧发酵制备厂中处置。需探究堆肥有害重金属物质浓度，对比分析了4类处置工艺技术：①将垃圾内部蕴含的塑料成品、惰性玻璃等去除后，粉碎垃圾。②通过筛选混合后的垃圾，确定有机物堆肥，确保所选对象具有容易发酵的特点。③混合垃圾堆肥。④分类收集，居民将生活废弃物中的有机质独立区分开来。经研究证明，如果厨余垃圾更早被独立区分开，其堆肥处置产物中残留的有色重金属污染物质浓度就会更低。与混合垃圾相比，厨余垃圾造成的重金属污染浓度较低。家庭在堆肥处理厨余垃圾的过程中，得到的有机肥料具有较高的资源化价值[2]。

2 小型餐厨垃圾处理设备的研究目的与意义

全球平均一年就会产生约4.9亿t的厨余垃圾，仅中国一年就会产生1.5亿t的厨余垃圾，而且厨余垃圾的数量仍以很快的速率在逐年增长。目前，中国较为完善的废弃物处置模式是填埋、堆肥、焚烧，但是上述废弃物处置模式在清理厨余垃圾的时候存在一定的安全隐患，另外中国的市场环境和技术水平并未完全成熟，很多垃圾处理厂引入的是外来新技术，而且缺乏资金的保障与科技的控制，目前已经基本处在半停产状态，并且上述措施无法对垃圾处理产生立竿见影的作用。

对厨余垃圾处理器进行研究，可减小厨余垃圾对环境造成的污染，同时避免垃圾处理回收过程中可能造成的二次污染以及回收处置的困难等[3]。因此，根据中国居民的实际生活确定具体的研发方案将有重要的社会意义。

3 小型餐厨垃圾处理设备的发展现状

3.1 餐厨垃圾处理技术的发展现状

餐厨废弃物蕴含高浓度的有机质，应及时应用现代生物处理技术对其进行处理，可通过发酵、堆肥等方式实现无害化、能源化餐厨垃圾的目的，这是当前较为有效、安全的处理途径。整体来看，较为常见的生物处理工艺主要包括好氧堆肥、厌氧发酵与垃圾堆肥，前两者是中国目前工艺最完善的、在国内使用最普遍的两种生态处理工艺，在生物处理后，能够得到一些附加值较高的产物，包括生物气、有机肥等。

3.2 餐厨垃圾处理设备的发展现状

3.2.1 大型生产线的发展现状

在处理厨余垃圾时经常应用自动化设备生产线，从实践操作情况来看，餐厨废弃物处置厂、餐厨垃圾站等发挥了重要作用，并且在整个处理过程中，涉及的工艺途径也较多。经过处理后，得到的终端产品包括蛋白质养殖饲料、生物有机肥、沼气等。生物有机肥和饲料能够供应农业，从而获得更健康、优质的农作物；沼气能够转换为热力、电力等，并且因为工厂处理量较大，在分解期间，可以通过统一加工处理废油的方式得到生物柴油，其特性与石化汽油一样，并且更环保、更洁净。在20世纪80年代，部分发达国家便开始分析和研究再利用和无害化处理厨余垃圾，且通过积极建设规范化处理厂的方式做到了专业化处理餐厨垃圾，实现了标准化管理的目标。

国内近年来对厨余垃圾的无害化和资源化使用越来越关注。在国家政策的引导下，全国各地积极建设厨余垃圾处理设施，经过不断努力后，已形成一定规模，山东省投入15.28亿元在“十二五”期间建设了17项相关设施；北京市在奥运会时期建设了南宫废物水处理站，日处理量达200 t，厨余垃圾经处置后，可用作堆肥等加工原料[4]。

3.2.2 小型餐厨垃圾处理设备的发展现状

从实际运营来看，因生产线规模较大，所以暴露出了一些问题。小型餐厨垃圾处理装置可实现就地解决，有效缩短运输时间，从而解决大规模生产线能耗高、运营费用高、占地面积大、无法持续运行等问题。

随着餐厨垃圾处理设备的不断发展，小型设备基本可实现机械化作业目标，多数小型设备具有运行简易、结构小巧等特征。在处理厨余垃圾后，因为出料量和出料成分有所差异，故而可将处理设备划分为两大类：一类为减量型处理设备，在厨余垃圾的预处理中混入生物催化剂，通过搅拌让废物中的细菌活性化，将垃圾分解为二氧化碳和水；另一类是资源型处理设备，其既能确保垃圾的资源性质，又可实现减量化目标，不仅如此，在可控堆肥、高效菌种的条件下，也可实现动态处理目标。

从国外方面来看，美国在厨余垃圾的处理上引入的是原位处理方式，将垃圾埋在家中或院子中进行降解处理。日本在社区配备了家庭生化处理设备，住户需要把餐厨垃圾送至社区处理设备处置；在高速发酵工艺处理设备中，日本学者又引入了新生态科学技术，以此开发出一种新的复合剂，即固体活性生物复合剂，在-5～100℃中，可高速降解厨余垃圾，将垃圾转化为少量灰质、水和二氧化碳，降解效率高达95%。

从国内方面来看，我国学者深入分析了生活垃圾中复合微生物菌剂的利用条件和效果，并开发了一款高为1.3 m、直径为0.5 m的新型翻转式堆肥反应装置，该设备具备自控程度高、进料简易便捷、混合均匀等多项优势。北京九次方公司生产的商用类餐厨垃圾处理设备（140 cm×70 cm×120 cm）处置容量为300 kg，利用物理原理对厨余垃圾进行粉碎、深度脱水等处理，大大降低泔水的含水量和容积，并完成了油水分离，同时还对分解出的油和渣集中资源化利用；在垃圾处理成本上，每吨垃圾的处理成本为5万～8万元左右，源头的减量率在70%～85%，有效降低处理成本和物流耗损。

4 餐厨垃圾处理设备目前存在的问题

就目前餐厨垃圾处理设备的使用状况来看，无论是大规模生产线设备还是小处理装置均面临存在的问题。

4.1 大型餐厨垃圾处理生产线存在的问题

大型的餐厨垃圾生产线对餐厨废弃物等有机垃圾能实现彻底的无害化处置，且资源回收与再利用效益较高，但面临着如下困难。

（1）从采集到处置的时间较长。首先必须回收散落在各处的餐厨废弃物，之后再统一加以处置，运输成本高，且由于厨余垃圾水分高，运输中常会出现遗洒、渗漏等情况，进而引发污染环境的情况。在搬运厨余垃圾时，一般还会出现许多有害细菌，需要采取烘干、高温蒸煮等方式灭菌，故而提高了设施运营成本。

（2）垃圾集中处理的要求较高。一旦缺乏处理厨余垃圾的原材料，将导致处理工厂无法正常运作。对于生产线而言，处理的厨余垃圾无论是20 t还是200 t，其开机后的运营时间与成本基本相同，而实际产量却相差悬殊，且随着开机频率不断增加，损失也越来越大。在地方政府建设的大型生产线上，常会因为投入的厨余垃圾规模较大，进而导致停工情况发生。

（3）大型工厂还面临着设备费用高、占用面积大、处理时间长、维护费和管理费高问题。

4.2 小型餐厨垃圾处理设备存在的问题

尽管小型餐厨垃圾处理设备相较于大规模餐厨垃圾处理生产线占地面积大幅缩小，装置的运作费用和能耗大大减少，运送时效提高，但在目前的应用过程中还是面临着若干问题。

（1）厨余垃圾处理程度不高，这是因为相应的处理装置导致可处理的容积受到一定限制，因为装置内可投入的厨余垃圾有限，所以若投入的垃圾过多，装置会在第一时间排出，因此垃圾腐熟度无法达到预期程度，这对后续处理会产生一定的影响[5]。

（2）设备不具备较强的厨余垃圾微生物菌种处理能力。由于我国幅员辽阔，且各地文化、生活习惯等具有很大差异，因此不同区域的厨余垃圾的成分和性质不同，这导致微生物处理方式有所差异。另外，我国至今尚未开发出可广泛运用且具有高效果的厨余垃圾处理菌剂。

（3）油水分离装置得不偿失。一般油脂处理回收装置的处理量达到50～200 t以上方可产生经济效益，因此比较适合大型的集中处理厂使用，但现阶段，在小型处理装置上加装油水分离装置是一件得不偿失的事情[6]。

5 新型餐厨垃圾处理器的发展方向

基于厨余垃圾处理的问题和特殊性，在处理设备的开发与升级上，近年来开始朝着自动化、小型化方向不断前进。小型化设备可以根据不同的厨余垃圾产生场景，得到最佳的餐厨废弃物处理方案，能够最大限度采用低能耗、零排放的技术实现厨余垃圾资源化处理和再利用。

生物厌氧发酵处理是近年来餐厨垃圾处理设备的首选技术方法，但在发酵过程中生成的氨基酸等有机物质经过细菌的分解后形成的臭味使人们对于将小型设备设置于室内餐饮业厨房、家庭厨房望而却步。粉末活性炭对水体的色、气味有较好的吸附去除效果，内置活性炭吸附层可有效去除臭味，有助于小型餐厨垃圾处理设备的推广使用。

目前，碳源不足已成为全国城市污水处理厂面临的重点问题之一，在2021年10月1日实施的《室外排水设计标准》（GB 50014—2021）明确提出城镇已建污水收集和集中处理设施的分流制排水系统不应设置化粪池。城市污水处理厂的初沉池、沉砂池等基本可去除粉碎后厨余垃圾的所有非水溶性成分，而溶解性成分氨氮、COD等可在一定程度上解决城市污水处理厂中碳、氮成分比较少的问题，处理水量对污水处理的影响基本可忽略不计[7]。

6 结语

厨余垃圾的处理应当以源头减量为手段，以资源回收利用为技术路径，以节能减排为宗旨。在来源上，应该做到家庭厨余垃圾、餐饮场所厨余垃圾的减量化；在处理产业模式上，应促进无害化副产品的使用，如处理后的出料可用作家畜和宠物饲料，以及花草树木等的养料；在政策上，我国要制定与健全各种法律政策和规章制度，以实现资源回收再利用的目标。