1. 引言

隨著我國經濟的飛速發展和城鎮化進程的加快，生活垃圾的產生量日漸增多，根據2018年和2019年中國統計年鑒數據 [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%。其中衛生填埋11,706萬噸、焚燒10,184.9萬噸、其他674.4萬噸。可見，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。

根據統計，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。含水率高導致生活垃圾填埋過程中出現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，并導致上網電力不穩定等問題。

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，還能實現餐廚垃圾的資源化利用，符合國家可持續發展的目標與路線。

2. 餐廚垃圾分類現狀

2.1. 我國餐廚垃圾分類現狀

早在2000年，國家建設部選擇北京、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年我國又陸續出臺了針對餐廚垃圾處置及資源化利用的指導性政策文件 [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，國務院辦公廳印發的《“十二五”全國城鎮生活垃圾無害化處理設施建設規劃》中要求：推進生活垃圾分類試點示范城市的建設，并以控制水份作為開展分類示范優先選擇，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、環衛局管理、企業運作和社區參與，并頒布了相關的政策法規，明確環衛體系中各單位的職責，制定各項工作具體的流程、收費標準，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]。北京等城市依據當地市容環境衛生條例的要求，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，也可實現對集中餐飲業的餐廚垃圾進行集中收集處理。但由于相關法律法規并不健全，如對餐廚垃圾收運和處置過程的違法行為規定了處罰辦法，但并沒有進行有效過程監管；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；另外還存在相關配套設施不健全等問題。

2.2. 其他國家餐廚垃圾分類現狀

發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法律，與此配套，美國環保局制定了上百個關于固體廢物分類、收集、運輸、處置回收利用的法規和指南等。20世紀90年代，美國聯邦法規中明確規定了生活垃圾優先分級管理戰略，按照源頭減量–循環再生利用–焚燒能源利用與處理處置的順序進行管理，強調源頭減量及循環利用 [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，如垃圾區別收費制度、垃圾分類獎罰經濟政策、稅收優惠政策等。

日本是世界上循環經濟立法最完善的國家，其有關垃圾分類相關的法律法規十分完備。早在1960 年，日本為應對垃圾圍城的現狀，提出了關于垃圾處理的3R行動，即Refuce (源頭減量)、Reuse (物盡其用)、Recycle (回收利用) [11]，相繼出臺各種關于垃圾分類的對策及細則。日本法律明確規定了垃圾分類中各參與主體的責任，政府除保證垃圾收集、搬運、中轉等環節的正常運轉及從事垃圾處理設施的維護、管理、運營等常規事務外，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備，方便居民減量化處理。同時日本也有嚴格的垃圾生產者計量付費制度，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，獎懲分明；2) 全社會各部門參與，責任明確；3) 重視公民垃圾分類及減量化意識的培養。

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，且在我國絕大多數地區還難以實現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) 法律法規不夠健全；目前，在國家總體政策的指導下，各地分別制定相關生活垃圾分類管理細則，但法規多數不夠細化，缺少對垃圾生產者責任的約束，不能建立很好的激勵獎懲措施，無法調動居民垃圾分類的積極性及責任感；

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

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境問題的重視程度越來越高，但主要體現在直觀的水污染、大氣污染等方面，對每年數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. 現有餐廚垃圾處理技術及適用性

餐廚垃圾處理技術可分為非生物技術和生物技術兩大類，其中非生物技術主要包括填埋和焚燒，生物技術主要有好氧堆肥、厭氧發酵、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/粉碎處理技術和終端處理技術以及相關處理設備。

3.1. 混合填埋和焚燒發電

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與其他家庭生活垃圾分類的餐廚垃圾，經市政環衛收集后統一運送至填埋場進行填埋處理或焚燒發電。這兩種技術方法簡便易操作，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]，導致混合填埋會產生大量的垃圾滲濾液，成分復雜，處理難度高，環境風險大；混合焚燒則易導致設備運行不穩定、運行成本高及產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電廠，每天可處理12萬噸垃圾，發電150萬千瓦，可滿足數萬戶家庭的用電需求 [16]，但餐廚垃圾焚燒發電技術也因各地餐廚垃圾組分差異較大且預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，再滲入微生物細胞中參與新陳代謝，實現底物向腐殖質轉化并最終達到腐熟穩定，成為有機肥料的過程 [17] [18] [19]。

好氧堆肥技術處理餐廚垃圾需要對原料進行一定的預處理，如向餐廚垃圾里添加鋸末秸稈等調節含水率 [20] 、加入草木灰或糖類廢棄物等調節pH值和碳氮比等 [21]。堆肥工藝過程中需要注意調節的因素一般為通風量和攪拌強度。根據堆肥形式的不同，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一收集的量大的大型餐飲企業、各單位食堂餐廚垃圾等；

小型堆肥方式如動態容器式、社區分布式堆肥設備一般周期較短，低于5天或是可實現社區餐廚垃圾的日產日清，大大的節約餐廚垃圾收集、運輸過程成本，實現餐廚垃圾的源頭就地處理減量化和資源化。該種小型堆肥技術適用于社區餐廚垃圾的就地處理。

餐廚垃圾的分類收集是實施城鎮居民餐廚垃圾就地堆肥處理實現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，部分小區里的濕垃圾處理“神器”即小型分布式好氧堆肥設備，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%，產生的有機肥還可供小區內居民自取用于種花種草或用于小區園林綠化，實現餐廚垃圾的源頭減量化處理和資源化利用 [22]。

3.3. 厭氧發酵

厭氧發酵是在無氧或缺氧環境下，利用厭氧菌群的作用，將復雜大分子有機物降解轉化為穩定小分子物質的過程。一般分為水解階段、酸化階段和產甲烷階段三個階段 [23]。根據產物目標的不同，餐廚垃圾厭氧發酵技術的研究和應用主要分為三大類：揮發性有機酸(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規模化應用于處理量為5.5萬噸/天的污水處理廠，相比直接添加常規碳源，可節約成本50% [24]。

以上所述餐廚垃圾厭氧發酵產生VFAs的工藝，需要調控發酵過程，如加速水解階段和抑制產甲烷階段，以最大限度的生產VFAs。同理，厭氧發酵產氫和產甲烷技術研究也需要調控微生物菌群、底物預處理方式、發酵工藝運行參數等 [28] [29] [30]。國內外關于產氫和產甲烷技術工藝的研究一直都在進行，相關領域研究人員嘗試將餐廚垃圾與生活污泥、秸稈等廢棄物共發酵，并不斷的追求工藝參數的優化，以實現更高的能源轉化率 [31] [32] [33]。但普遍存在的問題是：1) 厭氧發酵產氣量低、產能不足，導致投入產出比不高；2) 過程監控和反饋控制薄弱，導致設備故障頻發，停機時間長，對發酵設備維護人員技術要求高 [33]。

在國內餐廚垃圾資源化利用相關的專利申請中，微生物發酵制備有機肥料、產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，微生物發酵制備有機肥料、產氫氣和甲烷的專利申請占總申請量高達70% [34]。

對比好氧發酵和厭氧發酵兩項技術的研發和應用現狀可知，目前餐廚垃圾厭氧發酵技術因其條件控制嚴格、運行維護技術要求高等特點，僅適合大型專業機構或組織操作處理，很難像好氧堆肥技術一樣可以快速發展適合推廣的小型原位就地處理設備。

3.4. 源頭減量/粉碎處理技術

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量已超過9000噸，但現有濕垃圾日處理能力僅為5000噸左右，且根據現有規劃，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，目前的主要技術及設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生的源頭進行脫水處理，可實現餐廚垃圾減量化，進而緩解餐廚垃圾運輸及后續處理等各環節的壓力。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，我國有相關試點研究結果表明，居民使用該類型瀝水器后(見圖1)，可實現餐廚垃圾減量率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減量化，有些設備甚至可實現脫水后的餐廚垃圾碎渣中含水率僅為10%左右 [36]。但該類設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、菜場以及社區等餐廚垃圾生產量較大的機構使用，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

餐廚垃圾中有機質含量極高，前文中已有介紹將餐廚垃圾定向發酵生產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，FWDs)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備(見圖3)，將家庭產生的餐廚垃圾粉碎后排入下水道，實現餐廚垃圾即產即清，保持廚房干凈衛生，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]，結果表明，使用FWDs產生的電費和水費與家庭因此節約的生活垃圾處理費用相比可忽略不計，但由于各地飲食習慣的不同，導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堆積導致管道堵塞；另外，由于需對粉碎后的餐廚垃圾進行沖洗將導致居民用水量增加，使得該技術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。

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，多數城市和地區仍未實現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境危害較大，新項目選址和落地越來越困難，加之現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境、經濟和社會問題，需要政府、企業及公民的共同參與。

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的法規和技術標準。借鑒日本等國垃圾分類的成功經驗，明確環保、城管、衛生等各級管理部門責任，重視企業參與，強調垃圾產生者責任，加強監管執行，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。重視社區宣傳宣講，科普生活垃圾分類回收資源化利用的環境意義和重要性；加強學校教育，確保從幼兒園到大學學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；企業及公共場所等需嚴格按要求執行，如在食堂等公共用餐和餐廚垃圾產生量大的場合，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措施，應遵循因地制宜、同病異治的策略：1) 對于居民家庭餐廚垃圾，應大力推廣普及使用家用簡易餐廚垃圾脫水瀝水器，實現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、菜場及餐館等餐廚垃圾產量較大的場合，建議使用粉碎脫水處理裝備，實現餐廚垃圾高效減量化，結合使用小型好氧堆肥設備，將餐廚垃圾就地資源化，轉變為有機肥料供居民及社區綠化使用，真正實現餐廚垃圾不出社區，日產日清；3) 針對大型食品加工企業，由于垃圾量大且成分相對穩定，建議根據具體環境及工藝條件，采用好氧堆肥、厭氧發酵等技術，最終將餐廚垃圾轉化為有機肥、廉價碳源(VFAs)或氫氣、甲烷等清潔能源。