廚余垃圾小循環(huán)單元在環(huán)境衛(wèi)生規(guī)劃中的應(yīng)用研究
——以佛山三龍灣為例

程艮鳳

（上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海 200000）

1 前言

三龍灣是2018年在佛山市設(shè)立的禪南順高端創(chuàng)新集聚區(qū)，由此，佛山市將以三龍灣高端創(chuàng)新集聚區(qū)為龍頭，引領(lǐng)譜寫高質(zhì)量發(fā)展的新篇章。在建設(shè)生態(tài)環(huán)境工作中，環(huán)境衛(wèi)生是促進(jìn)城鄉(xiāng)生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)，保障人口、資源、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。三龍灣跨禪城、南海、順德三區(qū)，現(xiàn)狀環(huán)境衛(wèi)生系統(tǒng)各不相同，但垃圾分類均處于起步階段，“大分流”已成體系，“細(xì)分類”尚未實(shí)行。在2020年，以響應(yīng)國(guó)家政策為導(dǎo)向，佛山市開展了三龍灣環(huán)境衛(wèi)生規(guī)劃，規(guī)劃完善垃圾“大分流”體系，并持續(xù)推進(jìn)生活垃圾“細(xì)分類”工作，以期形成以“綠色、循環(huán)、安全、創(chuàng)新、共治”為基礎(chǔ)可持續(xù)發(fā)展的三龍灣“無廢城市”的建設(shè)模式。生活垃圾四種分類中廚余垃圾占比較大，且由于廚余垃圾具有高含水率、低熱值的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的衛(wèi)生填埋方式和焚燒發(fā)電方式顯然已不適用于廚余垃圾處理。因此，三龍灣環(huán)境衛(wèi)生規(guī)劃亟需為廚余垃圾尋找新的處理途徑。本文將以佛山三龍灣為例，研究廚余垃圾小循環(huán)單元在環(huán)境衛(wèi)生規(guī)劃中的應(yīng)用。

2 工藝概要

廚余垃圾小循環(huán)單元是指在小片區(qū)內(nèi)形成廚余垃圾收集、轉(zhuǎn)運(yùn)、處理、再利用的良性循環(huán)。因此，處理方式要因地制宜，其主要包括厭氧消化、好氧堆肥、飼料化等。

（1）厭氧消化方式在有效降解廚余垃圾的同時(shí)還能生產(chǎn)清潔能源，因此，國(guó)內(nèi)集中式廚余垃圾處理項(xiàng)目多采用該方式，如廣州東部固體資源再生中心生物質(zhì)綜合處理廠、佛山南海固廢處理環(huán)保產(chǎn)業(yè)園餐廚垃圾處理項(xiàng)目、武漢市天基餐廚垃圾處理廠等。在具體工藝選擇上，由于兩項(xiàng)工藝具有耐有機(jī)物負(fù)荷沖擊的特點(diǎn)，因此近期項(xiàng)目多采用此方式。兩項(xiàng)工藝是指廚余垃圾經(jīng)過分離后得到粗油脂、液體和固渣。粗油脂用于生產(chǎn)生物柴油，而固渣和液體用于厭氧發(fā)酵生產(chǎn)甲烷，且發(fā)酵過程中產(chǎn)生的沼液由市政污水管網(wǎng)輸送到污水處理廠進(jìn)行生化處理，沼渣與其他垃圾混合進(jìn)入焚燒系統(tǒng)。

（2）好氧堆肥原理是利用堆肥高溫消滅病原體，同時(shí)利用篩選的菌種在短時(shí)間內(nèi)將廚余垃圾發(fā)酵分解成有機(jī)肥料，以達(dá)到廚余垃圾無害化、減量化、資源化的目的。該工藝設(shè)備一般具有攪拌、發(fā)酵、加熱、保溫、廢氣凈化處理等功能。其優(yōu)點(diǎn)是原料不用粉碎，處理周期短，且產(chǎn)生的有機(jī)肥料具有一定經(jīng)濟(jì)效益，可實(shí)現(xiàn)智能化操作控制，無廢水、臭氣等二次污染產(chǎn)生。

（3）由于廚余垃圾可直接飼喂動(dòng)物，但在收運(yùn)過程中易腐敗，因此，需無害化處理。無害化處理方式主要包括干熱法、飼養(yǎng)昆蟲等。干熱法技術(shù)成熟，可大規(guī)模應(yīng)用，但干熱法的產(chǎn)物飼喂對(duì)象有限。昆蟲飼養(yǎng)是指利用食腐性昆蟲攝取廚余垃圾而生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)蛋白，由于其具有安全可靠的特點(diǎn)，所以，該方法有著較好的應(yīng)用前景。例如，黑水虻幼蟲飼養(yǎng)在佛山已有應(yīng)用—黃龍村有機(jī)餐廚垃圾處理項(xiàng)目。該項(xiàng)目是采用黑水虻生物轉(zhuǎn)化技術(shù)結(jié)合濕地凈化系統(tǒng)，利用黑水虻對(duì)廚余垃圾進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化及能量轉(zhuǎn)化，并制成黑水虻加工產(chǎn)品，用來飼養(yǎng)動(dòng)物。

（4）小循環(huán)單元可應(yīng)用上述處理方式來實(shí)現(xiàn)小片區(qū)內(nèi)的廚余垃圾處理與再生利用。在實(shí)際應(yīng)用中，由于小循環(huán)單元分散不易于管理等特點(diǎn)，所以其處理設(shè)備占地面積不宜過大，且設(shè)備應(yīng)高度集成以及簡(jiǎn)單易操作。根據(jù)處理能力，處理設(shè)備可分為大、中、小型三類，大型處理能力大于10 t/d，中型處理能力介于1～10 t/d，小型處理能力低于1 t/d。

在實(shí)際應(yīng)用中，通過小循環(huán)單元實(shí)現(xiàn)了廚余垃圾的減量化、資源化和無害化。其中，在大型集中式廚余垃圾處置終端建設(shè)期間，采用廚余垃圾小循環(huán)單元可有效減輕廚余垃圾的處理壓力，并降低了廚余垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站建設(shè)的固定成本以及廚余垃圾長(zhǎng)距離轉(zhuǎn)運(yùn)的運(yùn)輸成本；同時(shí)，有效緩解了在垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)過程中帶來的環(huán)境污染問題，如惡臭和“跑、冒、滴”現(xiàn)象；此外，廚余垃圾的處理產(chǎn)物可就近回用本單元，增強(qiáng)了居民參與生活垃圾分類的熱情。

3 規(guī)劃應(yīng)用

3.1 現(xiàn)狀分析

在2020年，佛山市并未開展大范圍的生活垃圾分類，僅在部分區(qū)域進(jìn)行試點(diǎn)。而試點(diǎn)產(chǎn)生的廚余垃圾運(yùn)至垃圾分類收集點(diǎn)暫存，并由相關(guān)責(zé)任公司定時(shí)定點(diǎn)上門收集并密閉運(yùn)到餐廚處理廠厭氧發(fā)酵處置。

根據(jù)市佛山市城管執(zhí)法局統(tǒng)計(jì)，從2015～2020年，佛山全市生活垃圾的平均日清運(yùn)量從2015年的8988 t/d，上升至2020年的約11000 t/d。其中，華南區(qū)廚余垃圾在生活垃圾中的占比約為50%[1-2]，由此測(cè)算，2020年佛山市家庭廚余垃圾的理論產(chǎn)生量在5500 t/d，餐廚垃圾產(chǎn)生量約1000 t/d。截至2020年底，佛山市廚余垃圾集中處理能力僅為1000 t/d。因此，隨著垃圾分類工作的開展，廚余垃圾需處理量將會(huì)激增，而現(xiàn)狀集中式廚余垃圾處理項(xiàng)目難以滿足當(dāng)前的處理需求。

3.2 可行性分析

廚余垃圾一般采用集中式處理方案，但由于分類體系推進(jìn)的時(shí)間較短，廚余垃圾集中處理設(shè)施建設(shè)一般滯后于前端垃圾分類推進(jìn)，這導(dǎo)致廚余垃圾處理缺少出路或能力短缺。為了有效推進(jìn)生活垃圾分類，避免生活垃圾“先分后混”的現(xiàn)象，上海、浙江、江蘇等地已有利用現(xiàn)有生物處理機(jī)實(shí)現(xiàn)廚余垃圾分散式處理的經(jīng)驗(yàn)。

此外，全國(guó)著名的花卉基地陳村就位于三龍灣。據(jù)統(tǒng)計(jì)，陳村花卉種植面積近2萬畝，產(chǎn)生的園林綠化垃圾近1.2萬t/a，而三龍灣現(xiàn)狀無集中式園林綠化垃圾處理中心。所以，廚余垃圾小循環(huán)單元可將園林綠化垃圾粉碎后與廚余垃圾摻混發(fā)酵，實(shí)現(xiàn)了園林綠化垃圾的無害化處理，同時(shí)，發(fā)酵產(chǎn)物可就地回用于花卉種植。因此，在三龍灣應(yīng)用廚余垃圾小循環(huán)單元具有可行性。

3.3 產(chǎn)量預(yù)測(cè)

3.3.1 廚余垃圾

家庭廚余垃圾產(chǎn)量預(yù)測(cè)依賴于生活垃圾產(chǎn)量預(yù)測(cè)。通過預(yù)測(cè)，到2025年三龍灣家庭廚余垃圾在生活垃圾中占比會(huì)為55%，有效分出率達(dá)50%；到2035年，由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展和大眾環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，家庭廚余垃圾在生活垃圾中的占比將下降到50%，有效分出率提高到80%。據(jù)此測(cè)算，三龍灣家庭廚余垃圾產(chǎn)量在2025年約為165 t/d，2035年約為400 t/d。此外，根據(jù)每人每天0.1 kg的指標(biāo)計(jì)算餐廚垃圾產(chǎn)量，到2025年，三龍灣餐廚垃圾產(chǎn)量約為55 t/d，2035年為110 t/d。因此，三龍灣廚余垃圾需處理量在2025年約為220 t/d，2035年約為510 t/d。由此可知，三龍灣廚余垃圾處理壓力較大。

3.3.2 園林綠化垃圾

園林綠化垃圾產(chǎn)量是根據(jù)單位面積法進(jìn)行預(yù)測(cè)，因此，單位面積指標(biāo)值的確定要參考附近城市。根據(jù)深圳市城市綠化管理處以及各區(qū)園林科提供的近兩年的數(shù)據(jù)，經(jīng)統(tǒng)計(jì)每平方米綠地每年產(chǎn)生的綠化垃圾量約為0.0015 t，每平方米林地每年產(chǎn)生的綠化垃圾量約為0.0042 t，由于公園綠地相對(duì)道路綠地修剪次數(shù)少，產(chǎn)生的綠化垃圾很大一部分直接回歸綠地。綜合各項(xiàng)指標(biāo)，確定佛山市每平方米綠地產(chǎn)生0.0015 t的園林綠化垃圾。此外，陳村花卉產(chǎn)業(yè)垃圾產(chǎn)量呈逐年上升的趨勢(shì)，增長(zhǎng)幅度較緩，年平均增長(zhǎng)率約為3%。根據(jù)2016～2019年陳村鎮(zhèn)花卉產(chǎn)業(yè)垃圾的產(chǎn)量增長(zhǎng)情況，確定陳村鎮(zhèn)花卉產(chǎn)業(yè)垃圾產(chǎn)量在規(guī)劃期內(nèi)年增長(zhǎng)率為3%。經(jīng)綜合計(jì)算，到2025年，三龍灣園林綠化垃圾產(chǎn)量約為75 t/d，到2035年，三龍灣園林綠化垃圾產(chǎn)量約為110 t/d。

3.4 規(guī)劃方案

在實(shí)際規(guī)劃中，三龍灣廚余垃圾處理采用集中+分散相結(jié)合的處理方式，其中，建設(shè)用地較多的行政村和社區(qū)采用集中收運(yùn)處理，而有大規(guī)模農(nóng)田存量的行政村采用廚余垃圾小循環(huán)單元。該方案一方面降低了廚余垃圾和園林綠化垃圾的運(yùn)輸成本；另一方面緩解了近期廚余垃圾集中式處置的壓力；同時(shí)，廚余垃圾及綠化垃圾發(fā)酵產(chǎn)出的有機(jī)肥就地回用，降低了碳排放量，實(shí)現(xiàn)了廚余垃圾“減量化、無害化、資源化”的目標(biāo)。

三龍灣現(xiàn)有31個(gè)社區(qū)和行政村，依據(jù)現(xiàn)狀建設(shè)和農(nóng)田存量對(duì)28個(gè)行政村和社區(qū)進(jìn)行分析，確定了16個(gè)廚余垃圾小循環(huán)單元適宜區(qū)。在廚余垃圾小循環(huán)單元適宜區(qū)采用減量—資源型廚余垃圾處理機(jī)，且處理機(jī)設(shè)置要遠(yuǎn)離居住區(qū)。非廚余垃圾小循環(huán)單元適宜區(qū)采用廚余垃圾一次轉(zhuǎn)運(yùn)的方式運(yùn)往相應(yīng)的環(huán)境園處理。而循環(huán)單元選擇日處理量為10 t的廚余垃圾處理機(jī)，根據(jù)近遠(yuǎn)期需處理量設(shè)置相應(yīng)的臺(tái)數(shù)，避免設(shè)備空置，降低一次性投入成本。根據(jù)規(guī)劃，廚余垃圾小循環(huán)單元近期可減少集中式處理終端160 t/d的處理壓力，遠(yuǎn)期可減少220 t/d的處理壓力。

在實(shí)際處理過程中，進(jìn)入處理機(jī)的廚余垃圾首先要進(jìn)行預(yù)分揀，剔除難以發(fā)酵的貝殼、骨頭、餐具、塑料等。其中，廚余垃圾和園林綠化垃圾進(jìn)入處理機(jī)被破碎擠壓處理后分為固相和液相：液相經(jīng)過離心后油水分離，污水直排進(jìn)入市政污水管網(wǎng)無害化處理，油脂可用來制生物柴油，同時(shí)要避免排入市政管網(wǎng)堵塞管道；而固相與特效菌種混合發(fā)酵，發(fā)酵溫度控制在50～80℃，停留時(shí)間依據(jù)發(fā)酵溫度和菌種活性確定，發(fā)酵過程中產(chǎn)生的廢氣需無害化處理后排放[3]。通過以上處理，廚余垃圾經(jīng)發(fā)酵后可減量85%～95%，且含有大量腐殖酸和植物營(yíng)養(yǎng)素，是良好的土壤改良劑。

由于小循環(huán)單元距離居民區(qū)較近，所以要加強(qiáng)污染控制，包括臭氣、廢水、噪聲等，要降低循環(huán)單元的鄰避效應(yīng)。在設(shè)備引入前，應(yīng)對(duì)工藝技術(shù)進(jìn)行評(píng)估，做好設(shè)備選址方案，并積極收集民眾建議和意見；在設(shè)備引入后，做好設(shè)備登記，加強(qiáng)對(duì)運(yùn)維人員的管理培訓(xùn)，達(dá)到廚余垃圾規(guī)范處理的目標(biāo)。

3.5 經(jīng)濟(jì)效益分析

3.5.1 收運(yùn)處理成本

3.5.1.1 集中收運(yùn)處理成本

廚余垃圾集中式收運(yùn)處理模式有兩種，一種是收運(yùn)與處理由兩個(gè)責(zé)任主體負(fù)責(zé)，另一種是收運(yùn)處理一體。近三年來，全國(guó)餐廚垃圾收運(yùn)均價(jià)為172.3元/噸，處理均價(jià)為238.3元/噸，收處一體均價(jià)為293.3元/噸。而家庭廚余垃圾的收運(yùn)均價(jià)在144.8元/噸，處理均價(jià)238.9元/噸，收處一體均價(jià)為340.1元/噸。此外，據(jù)瀚藍(lán)綠電固廢處理（佛山）有限公司反饋，南海區(qū)餐廚垃圾收運(yùn)處理單價(jià)為285元/噸；由“2021～2024年度禪城區(qū)餐廚（廚余）垃圾收運(yùn)及處理服務(wù)單一來源采購(gòu)公告”可知，禪城區(qū)廚余垃圾收運(yùn)處理成本約425元/噸。本文集中式廚余垃圾收運(yùn)處理計(jì)算成本取中間值320元/噸。

3.5.1.2 分散式收運(yùn)處理成本

三龍灣現(xiàn)狀無分散式廚余垃圾處理中心，成本核算借鑒廣州某街道廚余處理中心相關(guān)數(shù)據(jù)。該中心設(shè)備采購(gòu)價(jià)格200萬元，處理規(guī)模為10 t/d，功率為85 kw。除水電外，人工、菌種、污染物處理等運(yùn)行費(fèi)約為100元/噸，按0.6元每千瓦時(shí)的電費(fèi)成本，折舊費(fèi)5%，使用10年計(jì)算，廚余垃圾處理成本約為280元/噸。由于廚余垃圾處理小循環(huán)單元無轉(zhuǎn)運(yùn)成本，因此廚余垃圾小循環(huán)單元建設(shè)運(yùn)營(yíng)成本不高于集中式收運(yùn)處理。

3.5.2 循環(huán)效益

集中式處理產(chǎn)出的殘?jiān)嗯c其他垃圾混合焚燒，無資源再生利用；而廚余垃圾小循環(huán)單元產(chǎn)出的固體殘?jiān)勺鳛橛袡C(jī)肥就地回用。常用的有機(jī)肥多為牲畜糞便發(fā)酵制得，其售賣價(jià)格多在200元/噸以上。由此可見，廚余垃圾殘?jiān)h(huán)利用具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。本文廚余垃圾固體產(chǎn)物按200元/噸計(jì)算其循環(huán)效益。

3.5.3 經(jīng)濟(jì)效益核算

根據(jù)廚余垃圾分散式和集中式處理成本，以及廚余垃圾殘?jiān)h(huán)利用的經(jīng)濟(jì)效益核算，應(yīng)用廚余垃圾小循環(huán)單元將為三龍灣每年約減少約500萬的開支，詳細(xì)數(shù)據(jù)見表1。

表1 廚余垃圾集中式收運(yùn)處理和小循環(huán)單元收運(yùn)處理成本對(duì)比

4 結(jié)論

三龍灣廚余垃圾小循環(huán)單元的應(yīng)用成本略低于集中式收運(yùn)處理成本，但發(fā)酵產(chǎn)物就地回用具有一定的經(jīng)濟(jì)效益，相比于集中式收運(yùn)處理，小循環(huán)單元每年可為三龍灣節(jié)約500萬元。同時(shí)，應(yīng)用小循環(huán)單元有效緩解了生活垃圾分類初期集中處理的壓力，降低了廚余垃圾在運(yùn)輸過程中的環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)。主管部門應(yīng)加強(qiáng)小循環(huán)單元的監(jiān)督管理，確保廚余垃圾無害化、資源化處理，相關(guān)污染物的達(dá)標(biāo)排放。