1. 引言

隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展和城鎮(zhèn)化進程的加快，生活垃圾的產(chǎn)生量日漸增多，根據(jù)2018年和2019年中國統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù) [1]，我國2018 年全國生活垃圾清運量達22,801.8萬噸，相比2017年增長約6%。其中衛(wèi)生填埋11,706萬噸、焚燒10,184.9萬噸、其他674.4萬噸�？梢�，填埋和焚燒是我國生活垃圾處理的主要途徑，處理量占生活垃圾總量的96%，但相比2017年，生活垃圾填埋處理量略有下降，焚燒和其他處理方式的處理量有上升趨勢。

根據(jù)統(tǒng)計，餐廚垃圾在我國生活垃圾中占比很高，最高可達60% [2]，餐廚垃圾主要指家庭廚房、餐飲場所等產(chǎn)生的食物原材料廢棄部分、過期食品、剩菜剩飯以及骨頭等 [3]。這直接導(dǎo)致了我國生活垃圾含水率高、熱值低和易生物降解等典型特征。含水率高導(dǎo)致生活垃圾填埋過程中出現(xiàn)滲濾液污染或填埋氣體收集效率低等問題；而熱值低則會影響垃圾焚燒爐的運行，并導(dǎo)致上網(wǎng)電力不穩(wěn)定等問題。

餐廚垃圾主要成分為米飯、面食、蔬菜、油脂等，所含有機質(zhì)含量極高，約占其干重的93% [4]，因此，餐廚垃圾的資源化利用開始逐漸受到重視。如果能解決餐廚垃圾的有效分類收集和處理，不僅能降低生活垃圾處理成本，還能實現(xiàn)餐廚垃圾的資源化利用，符合國家可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)與路線。

2. 餐廚垃圾分類現(xiàn)狀

2.1. 我國餐廚垃圾分類現(xiàn)狀

早在2000年，國家建設(shè)部選擇北京、上海等8個城市作為生活垃圾分類收集試點城市，主要是針對廢紙、廢塑料、廢電池等資源回收，并沒有涉及餐廚垃圾的分類回收，且該次試點運行效果很不理想 [5]。2010年我國又陸續(xù)出臺了針對餐廚垃圾處置及資源化利用的指導(dǎo)性政策文件 [6]，各大城市也開始了新一輪的垃圾分類熱潮 [7] [8]。2012年4月，國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《“十二五”全國城鎮(zhèn)生活垃圾無害化處理設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》中要求：推進生活垃圾分類試點示范城市的建設(shè)，并以控制水份作為開展分類示范優(yōu)先選擇，對生活垃圾進行干濕分類，降低廚余垃圾含水率。但截至目前，我國也僅有北京、上海、杭州等少數(shù)城市開始生活垃圾干濕分類試點。

上海市是最早實施全方位餐廚垃圾管理的城市，2005年即開始實施《上海市餐廚垃圾處理管理辦法》，其處置體系最完善：政府牽頭、環(huán)衛(wèi)局管理、企業(yè)運作和社區(qū)參與，并頒布了相關(guān)的政策法規(guī)，明確環(huán)衛(wèi)體系中各單位的職責(zé)，制定各項工作具體的流程、收費標(biāo)準，建立起餐廚垃圾管理和處理處置體系，使餐廚垃圾處理可實施化 [9]。北京等城市依據(jù)當(dāng)?shù)厥腥莪h(huán)境衛(wèi)生條例的要求，泔水不能與其他垃圾混倒、不得排入下水道，并有專用車輛收集運輸餐廚垃圾，也可實現(xiàn)對集中餐飲業(yè)的餐廚垃圾進行集中收集處理。但由于相關(guān)法律法規(guī)并不健全，如對餐廚垃圾收運和處置過程的違法行為規(guī)定了處罰辦法，但并沒有進行有效過程監(jiān)管；即使進行了罰款處罰，但未明確款項用途和去向，難以獲得公眾信服，故居民參與和配合度也不高；另外還存在相關(guān)配套設(shè)施不健全等問題。

2.2. 其他國家餐廚垃圾分類現(xiàn)狀

發(fā)達國家對于生活垃圾的處理及資源化利用，首先要面臨的問題也是生活垃圾分類，其中最重要的也是占比達29%~60% [3] 的餐廚垃圾的分類及處理。

有機垃圾是美國生活垃圾的重要組成部分，2014年庭院垃圾與餐廚垃圾占到垃圾產(chǎn)生量的28.2%。美國1976年開始實施的《資源保護及回收法》是美國固體廢物和危險廢棄物處理的基礎(chǔ)法律，與此配套，美國環(huán)保局制定了上百個關(guān)于固體廢物分類、收集、運輸、處置回收利用的法規(guī)和指南等。20世紀90年代，美國聯(lián)邦法規(guī)中明確規(guī)定了生活垃圾優(yōu)先分級管理戰(zhàn)略，按照源頭減量–循環(huán)再生利用–焚燒能源利用與處理處置的順序進行管理，強調(diào)源頭減量及循環(huán)利用 [10]。為推動生活垃圾分類管理的順利進行，美國各地配套采用了多種政策與措施，如垃圾區(qū)別收費制度、垃圾分類獎罰經(jīng)濟政策、稅收優(yōu)惠政策等。

日本是世界上循環(huán)經(jīng)濟立法最完善的國家，其有關(guān)垃圾分類相關(guān)的法律法規(guī)十分完備。早在1960 年，日本為應(yīng)對垃圾圍城的現(xiàn)狀，提出了關(guān)于垃圾處理的3R行動，即Refuce (源頭減量)、Reuse (物盡其用)、Recycle (回收利用) [11]，相繼出臺各種關(guān)于垃圾分類的對策及細則。日本法律明確規(guī)定了垃圾分類中各參與主體的責(zé)任，政府除保證垃圾收集、搬運、中轉(zhuǎn)等環(huán)節(jié)的正常運轉(zhuǎn)及從事垃圾處理設(shè)施的維護、管理、運營等常規(guī)事務(wù)外，還采取了一系列手段，強化垃圾減量化、資源化分類及處理。由于生活垃圾中的餐廚垃圾含水率一般高于80% [12]，對于餐廚垃圾的回收，日本最早使用了源頭瀝水以及就地粉碎等小型廚房設(shè)備，方便居民減量化處理。同時日本也有嚴格的垃圾生產(chǎn)者計量付費制度，用以強化居民的垃圾減量化意識，對于不按固定分類垃圾的懲罰措施也相當(dāng)嚴苛，最嚴重需要面臨刑事處罰。

除美國和日本，其他生活垃圾分類很成功的國家如德國、英國等，都存在共同的特點：1) 嚴格細化的垃圾分類法律法規(guī)，獎懲分明；2) 全社會各部門參與，責(zé)任明確；3) 重視公民垃圾分類及減量化意識的培養(yǎng)。

2.3. 我國餐廚垃圾分類存在的問題

雖然我國已在部分大型城市強制實施生活垃圾分類，但在實施過程中也存在很多阻力及急需解決的問題，且在我國絕大多數(shù)地區(qū)還難以實現(xiàn)對居民日常生活垃圾、餐廚垃圾的有效分類和收集處理，主要存在的問題有：

1) 法律法規(guī)不夠健全；目前，在國家總體政策的指導(dǎo)下，各地分別制定相關(guān)生活垃圾分類管理細則，但法規(guī)多數(shù)不夠細化，缺少對垃圾生產(chǎn)者責(zé)任的約束，不能建立很好的激勵獎懲措施，無法調(diào)動居民垃圾分類的積極性及責(zé)任感；

2) 政策執(zhí)行缺乏監(jiān)管、配套設(shè)施不完善；生活垃圾分類過程中，缺少有效的過程監(jiān)管，導(dǎo)致出現(xiàn)源頭分類中端混合收集或終端混合處理等問題存在；部分社區(qū)存在垃圾分類設(shè)施損壞或不足，不能及時得到處理，導(dǎo)致居民分類了垃圾卻無處投放等現(xiàn)象出現(xiàn)；

3) 宣傳不到位，民眾參與度與配合度不高；雖然近年我國居民對環(huán)境問題的重視程度越來越高，但主要體現(xiàn)在直觀的水污染、大氣污染等方面，對每年數(shù)億噸生活垃圾的處理難題知之甚少，更不理解垃圾分類對生活垃圾減量和資源化利用的重大意義，故參與及配合度始終不理想。

3. 現(xiàn)有餐廚垃圾處理技術(shù)及適用性

餐廚垃圾處理技術(shù)可分為非生物技術(shù)和生物技術(shù)兩大類，其中非生物技術(shù)主要包括填埋和焚燒，生物技術(shù)主要有好氧堆肥、厭氧發(fā)酵、生物柴油、飼料化等 [13] [14]；按餐廚垃圾處理過程控制考慮，本文主要介紹源頭減量/粉碎處理技術(shù)和終端處理技術(shù)以及相關(guān)處理設(shè)備。

3.1. 混合填埋和焚燒發(fā)電

餐廚垃圾由于含水率高、熱值低等特點，若能從生活垃圾分類中分離出來，一般不會單獨直接采用填埋或焚燒的處理方法。混合填埋和焚燒處理的餐廚垃圾多指未能實現(xiàn)與其他家庭生活垃圾分類的餐廚垃圾，經(jīng)市政環(huán)衛(wèi)收集后統(tǒng)一運送至填埋場進行填埋處理或焚燒發(fā)電。這兩種技術(shù)方法簡便易操作，但由于餐廚垃圾占生活垃圾比例高達60% [3]，且餐廚垃圾中含水率達80% [12]，熱值低(僅為2100 kj/kg) [5]，導(dǎo)致混合填埋會產(chǎn)生大量的垃圾滲濾液，成分復(fù)雜，處理難度高，環(huán)境風(fēng)險大；混合焚燒則易導(dǎo)致設(shè)備運行不穩(wěn)定、運行成本高及產(chǎn)生二噁英等空氣污染問題 [3]。故針對餐廚垃圾的處理，歐盟已經(jīng)出臺法令禁止了生活垃圾直接填埋處置 [15]，德國、韓國以及美國超過20個州也禁止餐廚垃圾填埋 [10]。盡管2011年在英國建成了世界首個全封閉式餐廚垃圾發(fā)電廠，每天可處理12萬噸垃圾，發(fā)電150萬千瓦，可滿足數(shù)萬戶家庭的用電需求 [16]，但餐廚垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)也因各地餐廚垃圾組分差異較大且預(yù)處理成本較高而很難普及使用。

3.2. 好氧堆肥

好氧堆肥是指在有氧條件下，依靠好氧微生物，包括細菌、真菌、放線菌等，分泌胞外酶將底物中的有機固體分解為可溶性有機質(zhì)，再滲入微生物細胞中參與新陳代謝，實現(xiàn)底物向腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化并最終達到腐熟穩(wěn)定，成為有機肥料的過程 [17] [18] [19]。

好氧堆肥技術(shù)處理餐廚垃圾需要對原料進行一定的預(yù)處理，如向餐廚垃圾里添加鋸末秸稈等調(diào)節(jié)含水率 [20] 、加入草木灰或糖類廢棄物等調(diào)節(jié)pH值和碳氮比等 [21]。堆肥工藝過程中需要注意調(diào)節(jié)的因素一般為通風(fēng)量和攪拌強度。根據(jù)堆肥形式的不同，過程控制條件及堆肥時間也會有所不同。

大中型堆肥方式如堆垛式、槽式、靜態(tài)容器式一般腐熟時間需要5~10天甚至20天以上，周期相對較長，適合集中處理城市統(tǒng)一收集的量大的大型餐飲企業(yè)、各單位食堂餐廚垃圾等；

小型堆肥方式如動態(tài)容器式、社區(qū)分布式堆肥設(shè)備一般周期較短，低于5天或是可實現(xiàn)社區(qū)餐廚垃圾的日產(chǎn)日清，大大的節(jié)約餐廚垃圾收集、運輸過程成本，實現(xiàn)餐廚垃圾的源頭就地處理減量化和資源化。該種小型堆肥技術(shù)適用于社區(qū)餐廚垃圾的就地處理。

餐廚垃圾的分類收集是實施城鎮(zhèn)居民餐廚垃圾就地堆肥處理實現(xiàn)減量化和資源化的前提。以我國最早強制實施生活垃圾分類的上海市為例，部分小區(qū)里的濕垃圾處理“神器”即小型分布式好氧堆肥設(shè)備，只需要每個月投放一次微生物基料，每天可將200 公斤濕垃圾降解成10公斤有機肥，減量率可達95%，產(chǎn)生的有機肥還可供小區(qū)內(nèi)居民自取用于種花種草或用于小區(qū)園林綠化，實現(xiàn)餐廚垃圾的源頭減量化處理和資源化利用 [22]。

3.3. 厭氧發(fā)酵

厭氧發(fā)酵是在無氧或缺氧環(huán)境下，利用厭氧菌群的作用，將復(fù)雜大分子有機物降解轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定小分子物質(zhì)的過程。一般分為水解階段、酸化階段和產(chǎn)甲烷階段三個階段 [23]。根據(jù)產(chǎn)物目標(biāo)的不同，餐廚垃圾厭氧發(fā)酵技術(shù)的研究和應(yīng)用主要分為三大類：揮發(fā)性有機酸(VFAs)、氫氣和甲烷。

我國污水處理面臨脫氮除磷效率低的問題，主要原因之一是污水中有機物含量不足，導(dǎo)致污水處理缺氧階段碳源不足，需要補充碳源以提高C/N，從而提高氮磷處理效率。但補充甲酸乙酸等常規(guī)碳源無疑大大增加了污水處理成本。有多項研究表明利用餐廚垃圾厭氧發(fā)酵獲得的VFAs，可作為碳源補充于污水處理廠缺氧階段 [23] [24] [25] [26] [27]，且已有研究成果實現(xiàn)規(guī)�；瘧�(yīng)用于處理量為5.5萬噸/天的污水處理廠，相比直接添加常規(guī)碳源，可節(jié)約成本50% [24]。

以上所述餐廚垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)生VFAs的工藝，需要調(diào)控發(fā)酵過程，如加速水解階段和抑制產(chǎn)甲烷階段，以最大限度的生產(chǎn)VFAs。同理，厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫和產(chǎn)甲烷技術(shù)研究也需要調(diào)控微生物菌群、底物預(yù)處理方式、發(fā)酵工藝運行參數(shù)等 [28] [29] [30]。國內(nèi)外關(guān)于產(chǎn)氫和產(chǎn)甲烷技術(shù)工藝的研究一直都在進行，相關(guān)領(lǐng)域研究人員嘗試將餐廚垃圾與生活污泥、秸稈等廢棄物共發(fā)酵，并不斷的追求工藝參數(shù)的優(yōu)化，以實現(xiàn)更高的能源轉(zhuǎn)化率 [31] [32] [33]。但普遍存在的問題是：1) 厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣量低、產(chǎn)能不足，導(dǎo)致投入產(chǎn)出比不高；2) 過程監(jiān)控和反饋控制薄弱，導(dǎo)致設(shè)備故障頻發(fā)，停機時間長，對發(fā)酵設(shè)備維護人員技術(shù)要求高 [33]。

在國內(nèi)餐廚垃圾資源化利用相關(guān)的專利申請中，微生物發(fā)酵制備有機肥料、產(chǎn)氫氣和甲烷的專利申請占總申請量的80%以上，在國外申請中，微生物發(fā)酵制備有機肥料、產(chǎn)氫氣和甲烷的專利申請占總申請量高達70% [34]。

對比好氧發(fā)酵和厭氧發(fā)酵兩項技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用現(xiàn)狀可知，目前餐廚垃圾厭氧發(fā)酵技術(shù)因其條件控制嚴格、運行維護技術(shù)要求高等特點，僅適合大型專業(yè)機構(gòu)或組織操作處理，很難像好氧堆肥技術(shù)一樣可以快速發(fā)展適合推廣的小型原位就地處理設(shè)備。

3.4. 源頭減量/粉碎處理技術(shù)

以實施生活垃圾強制分類的上海市為例，目前上海市濕垃圾單日最高生產(chǎn)量已超過9000噸，但現(xiàn)有濕垃圾日處理能力僅為5000噸左右，且根據(jù)現(xiàn)有規(guī)劃，到“十三五”末，上海濕垃圾的處置能力也只有7000噸/日左右 [35]。因此，如何實現(xiàn)餐廚垃圾源頭減量是亟需解決的重要問題。

針對餐廚垃圾源頭減量化處理，目前的主要技術(shù)及設(shè)備類型包括以下兩大類：

1) 餐廚垃圾瀝水脫水處理

上文中提到餐廚垃圾含水率高達80%，如果能在餐廚垃圾產(chǎn)生的源頭進行脫水處理，可實現(xiàn)餐廚垃圾減量化，進而緩解餐廚垃圾運輸及后續(xù)處理等各環(huán)節(jié)的壓力。在日本，廣泛推行一種簡單實用的餐廚垃圾瀝水器，用于餐廚垃圾源頭減量。針對該類型瀝水器，我國有相關(guān)試點研究結(jié)果表明，居民使用該類型瀝水器后(見圖1)，可實現(xiàn)餐廚垃圾減量率15%左右 [3]。該種簡易瀝水器因其小巧方便、成本低等特點，適于推廣在家庭居民生活中使用。

簡易瀝水器主要實現(xiàn)餐廚垃圾中自由水分的去除，脫水減量效果很難有大幅度提高。粉碎后脫水處理設(shè)備是將餐廚垃圾粉碎后脫水，出水直排污水管道中，殘渣收集后集中處理的設(shè)備(見圖2)。將餐廚垃圾粉碎后擠壓脫水無疑可以更好地實現(xiàn)減量化，有些設(shè)備甚至可實現(xiàn)脫水后的餐廚垃圾碎渣中含水率僅為10%左右 [36]。但該類設(shè)備因其體積相對較大、使用需消耗電量及沖洗用水量增加等特點，一般更適合飯店、菜場以及社區(qū)等餐廚垃圾生產(chǎn)量較大的機構(gòu)使用，很難在居民日常生活中普及使用。

2) 餐廚垃圾粉碎直排處理

餐廚垃圾中有機質(zhì)含量極高，前文中已有介紹將餐廚垃圾定向發(fā)酵生產(chǎn)污水處理廠碳源的研究，因此，如將餐廚垃圾粉碎直排，不僅實現(xiàn)了餐廚垃圾的原位處理，也可增加生活污水的可生化能力，提高污水處理廠的脫氮除磷效率。目前在國外推廣使用的餐廚垃圾處理機(food waste disposers，F(xiàn)WDs)是在家庭廚房洗菜盆排水口安裝的小型餐廚垃圾粉碎后直排的處理設(shè)備(見圖3)，將家庭產(chǎn)生的餐廚垃圾粉碎后排入下水道，實現(xiàn)餐廚垃圾即產(chǎn)即清，保持廚房干凈衛(wèi)生，同時可顯著降低生活垃圾清運壓力。FWDs在美國95%左右的州和城市推廣使用，歐洲和日韓等國也針對FWDs的使用效果進行了研究 [3] [37] [38]，結(jié)果表明，使用FWDs產(chǎn)生的電費和水費與家庭因此節(jié)約的生活垃圾處理費用相比可忽略不計，但由于各地飲食習(xí)慣的不同，導(dǎo)致餐廚垃圾組分差異較大，如動物油脂含量較高，可能會因其在管道中凝結(jié)堆積導(dǎo)致管道堵塞；另外，由于需對粉碎后的餐廚垃圾進行沖洗將導(dǎo)致居民用水量增加，使得該技術(shù)不適合在缺水城市推廣使用，同時會增加污水處理廠的負擔(dān)。

4. 建議及展望

綜上所述，目前我國餐廚垃圾分類收集效果甚微，多數(shù)城市和地區(qū)仍未實現(xiàn)生活垃圾的有效分類，且生活垃圾處理方式仍以焚燒和填埋為主，但這兩種處理方式對環(huán)境危害較大，新項目選址和落地越來越困難，加之現(xiàn)在全國大力推廣垃圾分類，急需尋求更好的餐廚垃圾收集處理方案。餐廚垃圾問題涉及環(huán)境、經(jīng)濟和社會問題，需要政府、企業(yè)及公民的共同參與。

首先，政府需要強化立法管理，進一步健全和細化法律法規(guī)體系，完善生活垃圾分類及餐廚垃圾減量化和資源化處理相關(guān)的法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準。借鑒日本等國垃圾分類的成功經(jīng)驗，明確環(huán)保、城管、衛(wèi)生等各級管理部門責(zé)任，重視企業(yè)參與，強調(diào)垃圾產(chǎn)生者責(zé)任，加強監(jiān)管執(zhí)行，獎懲有度，保證生活垃圾分類從源頭到終端全過程有序進行。

其次，重視宣傳教育，提高民眾的餐廚垃圾分類和減量意識。重視社區(qū)宣傳宣講，科普生活垃圾分類回收資源化利用的環(huán)境意義和重要性；加強學(xué)校教育，確保從幼兒園到大學(xué)學(xué)生都能樹立正確的生活垃圾分類意識，并用實際行動影響他人；企業(yè)及公共場所等需嚴格按要求執(zhí)行，如在食堂等公共用餐和餐廚垃圾產(chǎn)生量大的場合，借鑒北京、廈門等地的食堂收殘臺運行方式，個人用餐完畢后自行將餐具、剩菜、衛(wèi)生紙依次分類放進不同的容器，提高公民的分類意識，人人一小步，社會一大步。

最后，針對餐廚垃圾減量化和資源化處理的技術(shù)措施，應(yīng)遵循因地制宜、同病異治的策略：1) 對于居民家庭餐廚垃圾，應(yīng)大力推廣普及使用家用簡易餐廚垃圾脫水瀝水器，實現(xiàn)餐廚垃圾源頭減量化處理；此類瀝水器還有待于進一步改進，提高餐廚垃圾脫水量；2) 對于社區(qū)、菜場及餐館等餐廚垃圾產(chǎn)量較大的場合，建議使用粉碎脫水處理裝備，實現(xiàn)餐廚垃圾高效減量化，結(jié)合使用小型好氧堆肥設(shè)備，將餐廚垃圾就地資源化，轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C肥料供居民及社區(qū)綠化使用，真正實現(xiàn)餐廚垃圾不出社區(qū)，日產(chǎn)日清；3) 針對大型食品加工企業(yè)，由于垃圾量大且成分相對穩(wěn)定，建議根據(jù)具體環(huán)境及工藝條件，采用好氧堆肥、厭氧發(fā)酵等技術(shù)，最終將餐廚垃圾轉(zhuǎn)化為有機肥、廉價碳源(VFAs)或氫氣、甲烷等清潔能源。