厨余垃圾小循环单元在环境卫生规划中的应用研究——以佛山三龙湾为例

程艮凤

（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海 200000）

1 前言

三龙湾是2018年在佛山市设立的禅南顺高端创新集聚区，由此，佛山市将以三龙湾高端创新集聚区为龙头，引领谱写高质量发展的新篇章。在建设生态环境工作中，环境卫生是促进城乡生态系统良性循环，保障人口、资源、环境协调发展的重要环节。三龙湾跨禅城、南海、顺德三区，现状环境卫生系统各不相同，但垃圾分类均处于起步阶段，“大分流”已成体系，“细分类”尚未实行。在2020年，以响应国家政策为导向，佛山市开展了三龙湾环境卫生规划，规划完善垃圾“大分流”体系，并持续推进生活垃圾“细分类”工作，以期形成以“绿色、循环、安全、创新、共治”为基础可持续发展的三龙湾“无废城市”的建设模式。生活垃圾四种分类中厨余垃圾占比较大，且由于厨余垃圾具有高含水率、低热值的特点，传统的卫生填埋方式和焚烧发电方式显然已不适用于厨余垃圾处理。因此，三龙湾环境卫生规划亟需为厨余垃圾寻找新的处理途径。本文将以佛山三龙湾为例，研究厨余垃圾小循环单元在环境卫生规划中的应用。

2 工艺概要

厨余垃圾小循环单元是指在小片区内形成厨余垃圾收集、转运、处理、再利用的良性循环。因此，处理方式要因地制宜，其主要包括厌氧消化、好氧堆肥、饲料化等。

（1）厌氧消化方式在有效降解厨余垃圾的同时还能生产清洁能源，因此，国内集中式厨余垃圾处理项目多采用该方式，如广州东部固体资源再生中心生物质综合处理厂、佛山南海固废处理环保产业园餐厨垃圾处理项目、武汉市天基餐厨垃圾处理厂等。在具体工艺选择上，由于两项工艺具有耐有机物负荷冲击的特点，因此近期项目多采用此方式。两项工艺是指厨余垃圾经过分离后得到粗油脂、液体和固渣。粗油脂用于生产生物柴油，而固渣和液体用于厌氧发酵生产甲烷，且发酵过程中产生的沼液由市政污水管网输送到污水处理厂进行生化处理，沼渣与其他垃圾混合进入焚烧系统。

（2）好氧堆肥原理是利用堆肥高温消灭病原体，同时利用筛选的菌种在短时间内将厨余垃圾发酵分解成有机肥料，以达到厨余垃圾无害化、减量化、资源化的目的。该工艺设备一般具有搅拌、发酵、加热、保温、废气净化处理等功能。其优点是原料不用粉碎，处理周期短，且产生的有机肥料具有一定经济效益，可实现智能化操作控制，无废水、臭气等二次污染产生。

（3）由于厨余垃圾可直接饲喂动物，但在收运过程中易腐败，因此，需无害化处理。无害化处理方式主要包括干热法、饲养昆虫等。干热法技术成熟，可大规模应用，但干热法的产物饲喂对象有限。昆虫饲养是指利用食腐性昆虫摄取厨余垃圾而生产优质蛋白，由于其具有安全可靠的特点，所以，该方法有着较好的应用前景。例如，黑水虻幼虫饲养在佛山已有应用—黄龙村有机餐厨垃圾处理项目。该项目是采用黑水虻生物转化技术结合湿地净化系统，利用黑水虻对厨余垃圾进行物质转化及能量转化，并制成黑水虻加工产品，用来饲养动物。

（4）小循环单元可应用上述处理方式来实现小片区内的厨余垃圾处理与再生利用。在实际应用中，由于小循环单元分散不易于管理等特点，所以其处理设备占地面积不宜过大，且设备应高度集成以及简单易操作。根据处理能力，处理设备可分为大、中、小型三类，大型处理能力大于10 t/d，中型处理能力介于1～10 t/d，小型处理能力低于1 t/d。

在实际应用中，通过小循环单元实现了厨余垃圾的减量化、资源化和无害化。其中，在大型集中式厨余垃圾处置终端建设期间，采用厨余垃圾小循环单元可有效减轻厨余垃圾的处理压力，并降低了厨余垃圾转运站建设的固定成本以及厨余垃圾长距离转运的运输成本；同时，有效缓解了在垃圾转运过程中带来的环境污染问题，如恶臭和“跑、冒、滴”现象；此外，厨余垃圾的处理产物可就近回用本单元，增强了居民参与生活垃圾分类的热情。

3 规划应用

3.1 现状分析

在2020年，佛山市并未开展大范围的生活垃圾分类，仅在部分区域进行试点。而试点产生的厨余垃圾运至垃圾分类收集点暂存，并由相关责任公司定时定点上门收集并密闭运到餐厨处理厂厌氧发酵处置。

根据市佛山市城管执法局统计，从2015～2020年，佛山全市生活垃圾的平均日清运量从2015年的8988 t/d，上升至2020年的约11000 t/d。其中，华南区厨余垃圾在生活垃圾中的占比约为50%[1-2]，由此测算，2020年佛山市家庭厨余垃圾的理论产生量在5500 t/d，餐厨垃圾产生量约1000 t/d。截至2020年底，佛山市厨余垃圾集中处理能力仅为1000 t/d。因此，随着垃圾分类工作的开展，厨余垃圾需处理量将会激增，而现状集中式厨余垃圾处理项目难以满足当前的处理需求。

3.2 可行性分析

厨余垃圾一般采用集中式处理方案，但由于分类体系推进的时间较短，厨余垃圾集中处理设施建设一般滞后于前端垃圾分类推进，这导致厨余垃圾处理缺少出路或能力短缺。为了有效推进生活垃圾分类，避免生活垃圾“先分后混”的现象，上海、浙江、江苏等地已有利用现有生物处理机实现厨余垃圾分散式处理的经验。

此外，全国著名的花卉基地陈村就位于三龙湾。据统计，陈村花卉种植面积近2万亩，产生的园林绿化垃圾近1.2万t/a，而三龙湾现状无集中式园林绿化垃圾处理中心。所以，厨余垃圾小循环单元可将园林绿化垃圾粉碎后与厨余垃圾掺混发酵，实现了园林绿化垃圾的无害化处理，同时，发酵产物可就地回用于花卉种植。因此，在三龙湾应用厨余垃圾小循环单元具有可行性。

3.3 产量预测

3.3.1 厨余垃圾

家庭厨余垃圾产量预测依赖于生活垃圾产量预测。通过预测，到2025年三龙湾家庭厨余垃圾在生活垃圾中占比会为55%，有效分出率达50%；到2035年，由于经济发展和大众环保意识的增强，家庭厨余垃圾在生活垃圾中的占比将下降到50%，有效分出率提高到80%。据此测算，三龙湾家庭厨余垃圾产量在2025年约为165 t/d，2035年约为400 t/d。此外，根据每人每天0.1 kg的指标计算餐厨垃圾产量，到2025年，三龙湾餐厨垃圾产量约为55 t/d，2035年为110 t/d。因此，三龙湾厨余垃圾需处理量在2025年约为220 t/d，2035年约为510 t/d。由此可知，三龙湾厨余垃圾处理压力较大。

3.3.2 园林绿化垃圾

园林绿化垃圾产量是根据单位面积法进行预测，因此，单位面积指标值的确定要参考附近城市。根据深圳市城市绿化管理处以及各区园林科提供的近两年的数据，经统计每平方米绿地每年产生的绿化垃圾量约为0.0015 t，每平方米林地每年产生的绿化垃圾量约为0.0042 t，由于公园绿地相对道路绿地修剪次数少，产生的绿化垃圾很大一部分直接回归绿地。综合各项指标，确定佛山市每平方米绿地产生0.0015 t的园林绿化垃圾。此外，陈村花卉产业垃圾产量呈逐年上升的趋势，增长幅度较缓，年平均增长率约为3%。根据2016～2019年陈村镇花卉产业垃圾的产量增长情况，确定陈村镇花卉产业垃圾产量在规划期内年增长率为3%。经综合计算，到2025年，三龙湾园林绿化垃圾产量约为75 t/d，到2035年，三龙湾园林绿化垃圾产量约为110 t/d。

3.4 规划方案

在实际规划中，三龙湾厨余垃圾处理采用集中+分散相结合的处理方式，其中，建设用地较多的行政村和社区采用集中收运处理，而有大规模农田存量的行政村采用厨余垃圾小循环单元。该方案一方面降低了厨余垃圾和园林绿化垃圾的运输成本；另一方面缓解了近期厨余垃圾集中式处置的压力；同时，厨余垃圾及绿化垃圾发酵产出的有机肥就地回用，降低了碳排放量，实现了厨余垃圾“减量化、无害化、资源化”的目标。

三龙湾现有31个社区和行政村，依据现状建设和农田存量对28个行政村和社区进行分析，确定了16个厨余垃圾小循环单元适宜区。在厨余垃圾小循环单元适宜区采用减量—资源型厨余垃圾处理机，且处理机设置要远离居住区。非厨余垃圾小循环单元适宜区采用厨余垃圾一次转运的方式运往相应的环境园处理。而循环单元选择日处理量为10 t的厨余垃圾处理机，根据近远期需处理量设置相应的台数，避免设备空置，降低一次性投入成本。根据规划，厨余垃圾小循环单元近期可减少集中式处理终端160 t/d的处理压力，远期可减少220 t/d的处理压力。

在实际处理过程中，进入处理机的厨余垃圾首先要进行预分拣，剔除难以发酵的贝壳、骨头、餐具、塑料等。其中，厨余垃圾和园林绿化垃圾进入处理机被破碎挤压处理后分为固相和液相：液相经过离心后油水分离，污水直排进入市政污水管网无害化处理，油脂可用来制生物柴油，同时要避免排入市政管网堵塞管道；而固相与特效菌种混合发酵，发酵温度控制在50～80℃，停留时间依据发酵温度和菌种活性确定，发酵过程中产生的废气需无害化处理后排放[3]。通过以上处理，厨余垃圾经发酵后可减量85%～95%，且含有大量腐殖酸和植物营养素，是良好的土壤改良剂。

由于小循环单元距离居民区较近，所以要加强污染控制，包括臭气、废水、噪声等，要降低循环单元的邻避效应。在设备引入前，应对工艺技术进行评估，做好设备选址方案，并积极收集民众建议和意见；在设备引入后，做好设备登记，加强对运维人员的管理培训，达到厨余垃圾规范处理的目标。

3.5 经济效益分析

3.5.1 收运处理成本

3.5.1.1 集中收运处理成本

厨余垃圾集中式收运处理模式有两种，一种是收运与处理由两个责任主体负责，另一种是收运处理一体。近三年来，全国餐厨垃圾收运均价为172.3元/吨，处理均价为238.3元/吨，收处一体均价为293.3元/吨。而家庭厨余垃圾的收运均价在144.8元/吨，处理均价238.9元/吨，收处一体均价为340.1元/吨。此外，据瀚蓝绿电固废处理（佛山）有限公司反馈，南海区餐厨垃圾收运处理单价为285元/吨；由“2021～2024年度禅城区餐厨（厨余）垃圾收运及处理服务单一来源采购公告”可知，禅城区厨余垃圾收运处理成本约425元/吨。本文集中式厨余垃圾收运处理计算成本取中间值320元/吨。

3.5.1.2 分散式收运处理成本

三龙湾现状无分散式厨余垃圾处理中心，成本核算借鉴广州某街道厨余处理中心相关数据。该中心设备采购价格200万元，处理规模为10 t/d，功率为85 kw。除水电外，人工、菌种、污染物处理等运行费约为100元/吨，按0.6元每千瓦时的电费成本，折旧费5%，使用10年计算，厨余垃圾处理成本约为280元/吨。由于厨余垃圾处理小循环单元无转运成本，因此厨余垃圾小循环单元建设运营成本不高于集中式收运处理。

3.5.2 循环效益

集中式处理产出的残渣多与其他垃圾混合焚烧，无资源再生利用；而厨余垃圾小循环单元产出的固体残渣可作为有机肥就地回用。常用的有机肥多为牲畜粪便发酵制得，其售卖价格多在200元/吨以上。由此可见，厨余垃圾残渣循环利用具有一定的经济效益。本文厨余垃圾固体产物按200元/吨计算其循环效益。

3.5.3 经济效益核算

根据厨余垃圾分散式和集中式处理成本，以及厨余垃圾残渣循环利用的经济效益核算，应用厨余垃圾小循环单元将为三龙湾每年约减少约500万的开支，详细数据见表1。

表1 厨余垃圾集中式收运处理和小循环单元收运处理成本对比

4 结论

三龙湾厨余垃圾小循环单元的应用成本略低于集中式收运处理成本，但发酵产物就地回用具有一定的经济效益，相比于集中式收运处理，小循环单元每年可为三龙湾节约500万元。同时，应用小循环单元有效缓解了生活垃圾分类初期集中处理的压力，降低了厨余垃圾在运输过程中的环境污染风险。主管部门应加强小循环单元的监督管理，确保厨余垃圾无害化、资源化处理，相关污染物的达标排放。