厨余垃圾处理技术评估——基于案例的实例分析

厨余垃圾处理相关研究背景

厨余垃圾主要指易腐烂的、含有机质的生活垃圾，包括家庭厨余垃圾、餐厨垃圾和其他厨余垃圾等。其中家庭厨余垃圾指居民家庭日常生活过程中产生的剩菜剩饭、废弃食物等易腐性垃圾；餐厨垃圾指相关企业和公共机构在食品加工、饮食服务等活动中，产生的食物残渣、加工废料等；其他厨余垃圾指农贸市场产生的蔬菜瓜果腐肉垃圾等。我国厨余垃圾具有有机质比例高、水盐含量高的特点。此外，我国厨余垃圾占城市生活垃圾的比例相对较高，体量大，容易腐烂，易产生臭味，具有一定的处理难度。近年来，中国大力推行垃圾分类，各地政府相继出台了一系列垃圾分类政策，有力促进了源头的合理分类和资源的优化配置，厨余垃圾的分出量和分出率均有所增加，对厨余垃圾处理技术和处理设施的需求也不断增长，市场规模不断扩大，出现了大量不同的处理技术和相关技术设备供应商。然而，行业缺乏相关评价体系和评价方法，很难客观评价这些不同的厨余垃圾处理技术。

中国城市生活垃圾领域国家适当减缓行动项目联合清华大学环境学院通过实例分析，探讨厨余垃圾技术评价体系。

我国目前代表性厨余垃圾处理技术

总体而言，厨余垃圾处理技术的主流思想为无害化处理及资源化利用，其中的碳、氮、磷、钾等元素被生物转化和利用，通过适当的加工可以转化为新的资源。

目前我国已基本形成以厌氧消化为主、好氧制肥为辅、饲料化和昆虫法等为补充的厨余垃圾处理与资源化利用的技术路线。在上述处理技术中，厌氧消化是目前国内的主流处理方法，在目前的规划/在建项目中占比达80%；厌氧消化分为干式和湿式；餐厨垃圾具有含水、含油高的特点，更适用于湿式工艺；家庭厨余垃圾含水率低，油脂含量也较低，一般处理工艺中不设置油脂回收工艺，针对含水率低的厨余垃圾宜采用“干式厌氧”生化处理技术，发酵产生沼气后再利用。

然而，除了技术选择之外，设施的建设及运营管理水平也直接关系到设施的运行绩效及环境绩效；现有厨余垃圾处理工程仍一定程度上存在技术粗放、资源利用率低、二次污染严重等问题，通过科学评估方法，可以实现对厨余垃圾技术组合体系的可持续量化和最优模式筛选。

厨余垃圾处理物质、能量输入和输出的简化模型

厨余垃圾处理技术的综合评价方法

为了能够对厨余垃圾处理技术进行评估，基于现场调查和文献调查，选择了七种具有代表性的国内技术情景S1-S7作为研究对象；同时应用全生命周期分析方法，通过边界范围的确定，建立了综合评价体系，对七种厨余垃圾处理技术的组合进行分析，并按不同的指标进行排名；最终建立结构评估模型，制定相应的决策矩阵，作为在不同情况下选取最合适、最有效以及对环境危害最小的厨余垃圾生物处理技术的工具。

本报告中选择的七种典型厨余垃圾处理方案包括：

综合评价指标包括：

1. 减量率、资源化率、废液废渣率
2. 温室效应及环境污染物排放潜能
3. 环境污染货币化
4. 物料守恒
5. 经济效益计算

其中主要指标的计算及结果如下：

（1）减量率

垃圾减量化率指标是通过计算厨余垃圾处理后无法资源化的废液和废渣部分，从而得到处理技术的减量化程度。它可以体现工艺的合理性与有效性。

不同场景下减量率差异较大，S2、S3、S4采用湿式厌氧发酵技术，含水率较高，处理过程中会产生大量的废液，需要进行二次处理，因此减量率较低。S6为生物转化技术，收运的厨余垃圾可直接喂食黑水虻，其减量率最高。同时，减量率也与外部水量的添加有关。

（2）资源化率

资源利用率指标可以反映资源化产品的产出量。厨余垃圾资源化过程中的主要产品有沼气、粗油脂、有机肥、营养土、回用水、生物质颗粒、回收物（包括塑料、玻璃、金属等）。温室效应减排潜力是以CO₂排放量作为特征化指标，将每种污染物都转化为CO₂当量（CO₂-equivalent，CO_2-eq），将转化后的CO_2-eq 叠加，得到该处理技术的温室效应减排潜力。填埋环节温室气体释放较多，温室效应负荷表现显著。S7在处理过程中能耗较高，另外如产品不能有效利，则会有较高的温室气体排放；相比而言厌氧消化过程S2-S5对温室效应的减排效果较佳。

S6处理技术资源利用率高、有机肥产品市场大而且具有最高的盈利能力。S4的资源产品主要是有机酸性土壤改良剂和有机肥料，具有很好的土壤改良和施肥效果。S7能耗大、肥料转化率低。S2、S3的资源化产品种类单一，基本上只有沼气和油脂回收。

（3）温室效应减排潜力

温室效应减排潜力是以CO₂排放量作为特征化指标，将每种污染物都转化为CO₂当量（CO₂-equivalent，CO_2-eq），将转化后的CO_2-eq 叠加，得到该处理技术的温室效应减排潜力。填埋环节温室气体释放较多，温室效应负荷表现显著。S7在处理过程中能耗较高，另外如产品不能有效利，则会有较高的温室气体排放；相比而言厌氧消化过程S2-S5对温室效应的减排效果较佳。

（4）环境污染物削减潜力

环境污染物削减潜力基于固体废物系统的LCA计算，引入归一化系数，将所有环境影响结果以人均当量（Person Equivalent, PE）的形式呈现。它可以实现各环境影响类型的结果可比性。在厨余垃圾资源化利用过程中所造成的环境影响主要包括温室效应、臭氧耗竭、人体健康风险、空气污染、酸雨、水体富营养化等。S7处理技术对环境的影响最为严重。S3和S4环境影响的归一化总值为负值，即这些情景的系统可以减轻环境影响的负担，具有明显的可持续性特征。

（5）污染气体社会成本

污染物货币化是通过计算处理过程中排放的污染气体量，得到其处理的社会成本，直观体现不同处理技术所带来的环境负担和效益。

污染气体排放量越小，说明环保潜力越大。堆肥技术S1、S7在处理过程中会排放相对较多的污染气体，存在对环境产生负面影响的风险。

（6）经济效益

经济效益计算综合考虑处理厂一定时间内的经济效益，包括成本计算和经济效益。其中成本计算主要包括处理厂运营消耗的物质能量、二次污染物的处理费用、人工成本、建设成本。经济效益主要包括垃圾收运费和处理补贴、资源化产品收益、回收物收益。

经处理的厨余垃圾的经济效益在276.4元到685.2元之间。S1和S7两种堆肥技术的效率较低，因为肥料效率低，有机肥料产品没有出口。特别是，S7由于其高功耗而具有较大的运营支出。S6由于资源化率高、产品市场较大、价格乐观，其处理技术收益最高。

厨余垃圾处理技术指标表现排名

通过综合考虑多项指标，可以得到各项技术的指标表现雷达图，同时也可以看出各指标下不同处理技术的表现排名。评价体系以环境绩效和经济性为核心，为决策者和行业参与者提供处理工艺评价和优化建议如下：

（1）厨余垃圾特性与选取技术的关联性。比如含水率高的餐厨垃圾，偏向于选取湿式厌氧消化；含水率较低的厨余垃圾，倾向于干式厌氧消化；如果能够实现与农业废弃物或者园林废弃物协同处理，含水率小于70%以下，可以采用堆肥的处理方式；

（2）资源化方向与技术选取的关联性。厨余垃圾处理的经济性主要取决于产品的可利用性，综合考虑土地的限制因素，对于经济发达地区，土地资源有限，资源化方向不显著，需首先以无害化为导向；对于经济较欠发达地区，如北方地区盐碱地可能较多，土地资源相对丰富，可以推动处理产品的土地利用；

（3）关注项目的建设运营管理水平。S2/S3/S4其工艺技术类似，均为湿式厌氧消化，但是从能源资源利用效率、厂区运营管理、污染物控制的角度，各个设施可能体现出明显差异；S2体现出较高的环境管理要求，S4特点为产品资源化（沼液沼渣的利用）；

（4）值得注意的是，对于分散式的小型就地处理设施，其单位能耗相对较高，意味着较高的经济投入，以及温室气体排放；另外由于分散式处理规模较小，其环境管理/污染物控制的挑战较高，可以作为应急处理技术选择，需结合实际情况综合评估；

（5）厨余垃圾每个技术情景中均有一定量的杂质被分选出来并送至焚烧厂或填埋场进行最终处置；另外如果不能实现沼渣或有机肥的最终利用，也仍需要送至焚烧厂或填埋场进行最终处置，因此对于厨余垃圾处理而言，高质量分类逐步推广，以最终土地利用为导向才能具有最典型的经济和环境效益。

厨余垃圾处理技术指标体系雷达图