农村厨余垃圾与农林废弃物协同处理机械化技术模式及适应性分析

高 娇，张 岚，蒋 彬，杨雅静，熊 波，常晓莲，李志强

（北京市农业机械试验鉴定推广站，北京 100079）

0 引言

随着我国垃圾分类工作的不断推进，厨余垃圾的分类收集和处理问题备受关注，仍然面临较多的困难和问题[1]。农村地区的厨余垃圾来源相对比较简单，主要为村民日常瓜果蔬菜剩余边角料、残羹剩饭、残枝残叶、腐败废弃的农作物等，含有大量的有机质成分，含水量较高，相对于城市餐饮垃圾，农村厨余垃圾更为简单、低油、低盐，其他有害成份较少，为就地无害化处理、资源化利用提供了可能[2]。近些年，关于厨余垃圾的资源化利用技术层出不穷，主要包括好氧发酵、厌氧发酵、真空油炸、生物处理以及生物制氢等[3]，在不同的场合均有应用。不同的技术模式有不同的特点及其适应性，为此，本文梳理了现有的厨余垃圾与农林废弃物协同处理机械化技术模式，分析每种模式的特点及其适应性，提出农村厨余垃圾与农林废弃物协同处理发展建议，为农村地区厨余垃圾的无害化处理、资源化利用提供参考。

1 农村厨余垃圾处理机械化技术模式分类

我国厨余垃圾处理的研究起步较晚，大多还处于研究和积累经验阶段[4]。我国大部分地区使用厨余垃圾焚烧技术、厌氧消化技术、好氧堆肥技术、填埋技术及饲料化技术等[5-6]。由于焚烧技术和填埋技术投资较大，且不利于生态环境发展，这2 种技术已不再被提倡[7]。近些年，新兴了生物处理法、综合处理法等技术，根据处理原理不同主要分为好氧发酵法、厌氧消化法、生物处理法、综合处理法、热解法等；根据发酵设备形式不同主要分为槽式发酵、立式罐式发酵、滚筒式发酵、厢式发酵、覆膜发酵等；根据批次发酵量不同，分为大型集中式处理设备、小型分布式处理设备等。农村厨余垃圾与农林废弃物协同处理的思路为源头减量、就地处理利用，处理设备正在向专业化、智能化、系统化方向发展。

2 不同农村厨余垃圾处理机械化技术模式特点及适应性分析

2.1 好氧发酵法

好氧发酵主要通过厨余垃圾与农林废弃物粉碎后按照一定比例混合堆放发酵，这个过程主要靠微生物将物料分解并转化为有效的、稳定的、可被植物吸收利用的养分，期间通过搅拌、翻抛、曝气等方式进行通风补氧，经过发热阶段（20～40 ℃）、高温阶段（60～70 ℃）、降温阶段（40 ℃以下，二次发酵）、腐熟保肥阶段，最终实现无害化、减量化，形成的产品达到有机肥、基质、土壤调理剂等标准的可还田使用。好氧发酵主要的机械化技术模式有密闭式高温发酵处理、反应器（筒仓式、塔式、滚筒式、罐式等）高温发酵处理、槽式（一体化智能式、传统槽式）堆肥发酵处理、覆膜式高温好氧发酵、传统简易堆肥发酵处理。厨余垃圾与农林废弃物协同处理好氧发酵资源化利用具体操作流程如下：厨余垃圾脱油 → 厨余垃圾和农林废弃物粉碎、混合 → 好氧发酵 → 陈化、抽样检测 → 资源化利用。

好氧发酵工艺在农村地区应用较为广泛，技术要求相对简单、安全性高，其中槽式堆肥、覆膜堆肥、传统简易堆肥等方式的优势是设备投入低、能耗低，但发酵周期长达1～3 月，传统堆肥有尾气、渗滤液等污染物排出，且需要配套的土地面积较大，适宜在地域宽阔的地方应用；密闭式高温发酵处理、反应器高温发酵处理优势是发酵周期短，一般7～15 d，产品质量稳定，智能化程度高，环保等级高，无尾气、渗滤液排放，占地面积小，适宜在村庄较为集中的地域应用；但其设备投入高、能耗高，技术要求相对较高，需对操作人员进行全面的培训。

2.2 厌氧消化技术

厌氧消化技术是指厨余垃圾与农林废弃物等在一定的水分、温度和厌氧条件下，通过各类微生物的分解代谢，最终形成甲烷和二氧化碳等混合气体的过程。主要分为以下3 个阶段：①水解阶段，厌氧菌将不溶于水的有机质降解为可溶于水的有机质；②产酸阶段，溶于水的有机质被进一步降解，生成醋酸等有机酸；③产甲烷阶段，甲烷菌进一步产生二氧化碳、甲烷等气体。厌氧消化技术包括湿式厌氧发酵和干式厌氧发酵，根据物料含水率不同，湿式厌氧发酵物料含固率低于8%，含固率太低不适宜处理农村厨余垃圾；干式厌氧发酵的物料含固率一般在25%～50%，适宜处理厨余垃圾。干式厌氧发酵主要的机械化技术模式分为连续式和间歇式，连续式配套设备多为竖式推流发酵工艺、竖式气体搅拌发酵工艺、卧式推流发酵工艺，间歇式配套设备多为车库式发酵工艺、覆膜槽沼气发酵工艺等。干式厌氧发酵的优势是可处理有机废物含固率高、设备能耗低、沼渣沼液少、产气效率高，可实现远程自动控制；但其易产生酸中毒等，技术要求较高，适宜应用于有专业技术团队维护的地区。

2.3 生物处理技术

生物处理技术是将通过食腐性动物和微生物自然降解厨余垃圾和农林废弃物，实现无害化、减量化、资源化处理利用。现在应用较多的生物处理技术为蚯蚓处理法、黑水虻处理法、酵素制作法、传统堆沤法等。蚯蚓处理法、黑水虻处理法产品的附加值高，处理周期短，一般为15～20 d，设备投资少，能耗低，所需配套设备主要为废弃物抓车、装载机等转运设备，粉碎机等预处理设备即可；但需要注意生物安全，防止养殖动物逃逸，且有臭味溢出，要做好除臭工作，占地面积较大。酵素制作法、传统堆沤法设备投资少、能耗低、技术简单，但发酵周期长达3～5 月，有臭味溢出，产品附加值低，适宜在生产园区内部或偏远的村域内部应用。

2.4 综合处理法

综合处理法一是指废弃物种类多，即将厨余垃圾、畜禽粪污、种植废弃物、农村其他有机废弃物等协同处理的方法。二是指处理方法种类多，可将好氧发酵和厌氧发酵相结合，厌氧发酵后产生的沼渣再进行好氧发酵加工有机肥；将好氧发酵与生物处理法相结合，生物处理后的剩余物料好氧发酵加工制作有机肥等，根据实际需求，将几种处理方式相结合应用，实现厨余垃圾与农林废弃物的全量化无害化处理、资源化利用。综合处理法的优势是处理废弃物种类多，可实现废弃物的综合协同处理，处理方法灵活多样；但要做好各工艺的有机衔接，做好设备的统筹应用，充分利用各处理工艺的优势特点，适宜在有专业技术团队维护的地区应用。

2.5 热解法

热解法是将有机固体废弃物在1 000 ℃以上高温条件下，通过无氧或缺氧处理，形成可燃气、液态油、固体燃料、炉渣等物质。热解法基于热解气化原理，使得固态生活垃圾转化为气态小分子物质，主要分为3 部分，第1 部分是预处理系统，初步分拣杂物、将厨余垃圾及农林废弃物粉碎、混匀等；第2 部分是热解系统，分2 个阶段：第1 阶段为缺氧状态的热解气化，温度800～900 ℃，第2 阶段为过氧燃烧，温度控制在900～1 100 ℃；第3 部分是尾气处理系统，热解后烟气经冷却塔急冷降温再经活性炭吸附塔、喷淋系统、除尘净化处理后达标排放。热解法的优势是处理废弃物种类多、操作简单、无臭，但占地大、设备基础投资高、基建费用高、处理尾气能耗高、安全性受限制，适用于城市地区厨余垃圾处理，不适宜农村地区应用。

3 农村厨余垃圾与农林废弃物协同处理存在的问题

3.1 农村厨余垃圾成分复杂回收应用难

农村厨余垃圾含果皮、菜叶、残羹剩饭等成分，具有含水率高，有机物含量高，较高的油、盐含量，易腐烂等相关特性，且垃圾分类准确率低，容易混入塑料袋、瓶子、骨头、贝壳等其他不易降解的杂物，对农村厨余垃圾的回收应用增加了难度。

3.2 农村厨余垃圾与农林废弃物协同处理工艺有待进一步完善

农村地区对于厨余垃圾与农林废弃物协同处理工艺掌握不全面，不能根据当地的资源特点选择适宜的处理方式；对环保要求了解不清楚，在处理工艺流程中对环境保护采取的措施不当或不达标，存在部分村镇的废弃物处理厂因环保问题被叫停的情况。

3.3 农村厨余垃圾与农林废弃物协同处理产出物消纳存在问题

介于厨余垃圾成分的不稳定性，目前很多检测机构不接收厨余垃圾与农林废弃物协同处理的产出物的检测，部分农村地区自行处理后回用于农田、菜田等，存在一定安全隐患。

4 农村厨余垃圾与农林废弃物就地处理利用发展建议

4.1 做好农村厨余垃圾来源管理工作

厨余垃圾的成分相对复杂，这主要与垃圾分类准确率不高，易混入其他杂质以及厨余垃圾易含有高盐、高油、骨头、贝壳等物质有关。因此，农村厨余垃圾来源管理工作要做到以下3 点：①针对垃圾分类准确率的问题，要做好厨余垃圾来源记录，提高厨余垃圾回收准入门槛，降低杂质含量；②针对厨余垃圾易含有高盐、高油、骨头、贝壳等物质的问题，处理企业要做好厨余垃圾的安全评估工作；③厨余垃圾与农林废弃物协同处理前，要做好厨余垃圾分拣工作，剔除杂质、骨头、贝壳等不适宜发酵的物质。

4.2 做好农村厨余垃圾与农林废弃物协同处理工艺的选择工作

处理工艺选择要考虑以下3 方面的问题：

1）掌握资源禀赋、明确问题需求。了解所在地区厨余垃圾及农林废弃物种类及产量、运输便捷性、有机肥需求、环保要求等基本情况，掌握基础条件和需求。

2）明确处理方案。根据所在地的废弃物资源禀赋、土地面积以及项目预算经费等条件选择适宜的技术模式，根据环保要求级别，选择性价比高的处理方式。

3）建立运行机制，确保项目顺利实施。建立可持续的运维机制、效益联结机制、监管机制，确保厨余垃圾与农林废弃物协同处理点建立后可持续运行。

4.3 做好农村厨余垃圾与农林废弃物协同处理产出物消纳管理工作

相关部门要做好监管工作，厨余垃圾处理产出物要严格按照NY/T 525—2021《有机肥》标准进行检测和安全评估，达到标准要求的可做有机肥进行使用；未达到有机肥标准的要检测是否达到DB11/T 2011—2022《厨余有机废弃物制备土壤调理剂技术规范》等其他生产相关标准要求，达标的可用于花卉、生态林等园艺植物种植，在应用过程中要做好台账记录。未达到任何标准的产出物，严禁施用到土壤中。