餐廚垃圾的研究熱點及處理技術發展與行業現狀

張越 孫東曉 楊蒙嶺 葉港歸 彭斯涵 董志強*，2，3

（1.中鐵上海工程局集團市政環保工程有限公司，上海 201906；2.同濟大學環境科學與工程學院，上海 200092；3.中國鐵路工程集團有限公司，北京 100039）

1 引言

隨著經濟的發展和各國城市化進程的推進，餐廚垃圾對人們生活和居住環境的影響日趨明顯，已經是全世界亟待解決的一個大問題。與其他垃圾相比，餐廚垃圾具有含水、油、鹽率高，有機物含量高，有害物質少，易腐爛變質等特點［1］。餐廚垃圾平均含水率80%～90%，含油脂率1%～8%，含鹽率1%～3%；餐廚垃圾有機質約占干重的90%，富含碳水化合物、脂肪、蛋白質等有機物，以及N，P，K，Ca 等各種微量元素；餐廚垃圾有毒有害化學物質含量少，來源集中，成分相對單一，資源化價值高；餐廚垃圾易腐爛變質和攜帶滋生病菌，直接利用或處理不當容易引發病原菌傳播，造成土壤、水源、空氣污染，以及動物和人類病毒感染［2］。

我國餐廚垃圾存在數量龐大、總體合法收運處理占比較低、部分地區政策標準不夠完善等問題。2019 年數據顯示，我國餐廚垃圾產生量已突破1.2 億t，但其合法收運處理率占比僅10%左右［3］，大量餐廚垃圾通過私人收購、飼喂牲畜、市政排水管網、生活垃圾混合傾倒等不正規渠道處理。此外，因為國內部分地區垃圾分類尚未完全推行，餐廚垃圾中夾雜大量其他垃圾，自動化預處理程度難以提高。部分省市雖然出臺了地方性餐廚垃圾管理辦法，但存在只針對餐飲企業進行監管，而未將居民產生的餐廚垃圾納入管理的問題。餐廚垃圾的收運與集中處置也缺乏收運服務標準、資源化產品標準及環境衛生標準等統一的標準規范。在此背景下，餐廚垃圾的處理技術、行業市場還有很大的發展空間，亟須出臺相關政策。

2 餐廚垃圾來源及產量分析

餐廚垃圾主要是指居民日常生活及除此以外的食品加工、飲食服務、單位供餐等活動中產生的垃圾。餐廚垃圾包括廢棄食用油脂和廚余垃圾。其中，廢棄食用油脂是指不可再食用的動植物油脂和各類油水混合物，而廚余垃圾是指食物殘余和食品加工廢料，主要為餐廚垃圾中的固體殘留物［4］。

目前，全球每年產生的城市生活垃圾為500 億t左右，其中餐廚垃圾占10%～20%。隨著我國消費升級，餐飲行業的發展迅速，尤其是外賣行業的快速發展，餐廚垃圾的產量也逐年遞增［5］。調查發現，在餐飲浪費中，外賣餐飲的浪費比例正日益增長，主要原因有：（1）餐飲商家設置“湊單滿減”優惠活動，顧客為追求劃算而湊單，導致點餐超量吃不完而產生浪費；（2）餐飲商家刷高分評分，外賣食物貨不對版，食物難吃導致浪費；（3）商家設置起送金額，顧客為了湊到起送費而點餐超量，吃不完產生浪費。外賣在方便人們生活的同時，部分餐飲商家為達到經營目的，誘導消費者進行不合理點餐，從而導致浪費，增加了餐廚垃圾的產量［6］。除了外賣餐飲浪費導致的餐廚垃圾大量增加之外，大型聚會餐飲浪費更高，可達35%左右。

數據顯示，2015 年我國餐廚垃圾產量達9 475 萬t，2019 年產量增長至12 075 萬t，較2018 年增長5.91%，至2021 年我國餐廚垃圾產量達到13 000 萬t［7］，較2020 年增長1.76%。

2015—2021 年我國餐廚垃圾產量見圖1。

圖1 2015—2021 年我國餐廚垃圾產量

截至2020 年上半年，全國已建及在建餐廚垃圾處理設施406 座，累計投資超過1 236.88 億元，總處理能力約15.3 萬t/d。當前國內餐廚垃圾資源化行業已基本形成，管理體系和政策、技術研發和轉化、設備設計和加工、工程咨詢和建設、項目運營和管理、設備租賃等措施日趨完善。

3 餐廚垃圾研究發展趨勢分析

3.1 餐廚垃圾的發文量

發文量及其年變化趨勢不僅反映了科研工作者對本領域研究的關注度，還體現了該學科或領域的發展速度［8］。在中國期刊全文數據庫，以“餐廚垃圾”為主題和關鍵詞檢索近20 年（2002—2022 年）收錄的相關文獻，逐條整理，并去掉重復或不相關文獻，獲取有效文獻分別為4 389 篇和3 696 篇。餐廚垃圾相關研究發文量的年變化見圖2。

圖2 2002—2022 年餐廚垃圾相關研究發文量的年變化

由圖2 可知，將餐廚垃圾的相關研究可大致分為以下3 個階段：萌芽階段（2002—2007 年），這一時期中英文期刊發文量較少，研究尚處于初步探索中；快速增長階段（2008—2010 年），這一時期發文量增加1 倍，餐廚垃圾研究迅速發展；平穩發展階段（2011—2022 年），這一時期中英文期刊發文量每年增減幅度較小，餐廚垃圾研究趨于穩定發展階段。

由圖2 可知，快速增長階段（2008—2010 年）和平穩發展階段（2011—2022 年）中有3 個峰值，分別為2010 年314 篇、2014 年313 篇和2021 年373篇，國家政策及基金扶持可能是我國餐廚垃圾研究的重要推動力。

2010 年，國家發改委等部門發布了《關于開始組織城市廚余垃圾利用與無害化處理試點工作的通知》，并選擇了33 個試點城市進行探索［9］。

2014 年，國家發改委對第4 批餐廚廢棄物資源化利用和無害化處理試點城市進行公示，陜西省西安市、浙江省衢州市等17 個城市入圍，加上前3批試點城市，餐廚垃圾處理試點城市及地區已達100 個。100 個試點城市中已有62 個城市專門實施了餐廚垃圾管理辦法或條例，10 個城市出臺了餐廚垃圾管理實施細則或實施方案，3 個城市出臺了管理意見，8 個城市正在編制餐廚垃圾管理草案，已出臺、計劃出臺餐廚垃圾管理相關規定的城市占比83%［10-11］。與此同時，餐廚垃圾處理設施建設也蓬勃發展，截至2015 年年末，全國已投運、在建、籌建（已立項）的餐廚垃圾處理設施（50 t/d 以上）至少有118 座，總計處理能力超過2.15萬t/d，其中投入運行的餐廚垃圾處理設施為43座。由于我國東西部經濟水平、人口密度等差距較大，東部發達地區單座設施平均處理規模為150～200 t/d，人口少或城市規模較小的地區單座設施平均處理規模為100～150 t/d，各地區設施建設總能力相差較大［12］。

2020 年，住房和城鄉建設部、生態環境部、國家發展改革委等多個部門發布了多項關于餐廚、生活垃圾的政策，針對農村生活垃圾治理、垃圾分類、禁止餐廚垃圾畜禽養殖、餐廚垃圾處理、村莊清潔和綠化行動等提出一系列規范類和支持類政策意見。國家對于餐廚垃圾治理問題的高度關注、政策出臺和設施建設需求，極大地推動了餐廚垃圾的相關理論與技術研究［13］。

3.2 餐廚垃圾的研究熱點

關鍵詞是科技論文的重要部分，其可高度概括論文的研究內容。由圖3 可知，除了“餐廚垃圾”主題詞匯外，“厭氧消化”“厭氧發酵”“資源化”“餐廚垃圾沼液”和“預處理”為該領域的研究熱點詞匯。

圖3 2002—2022 年餐廚垃圾研究關鍵詞統計

綜上，餐廚垃圾研究中餐廚垃圾處理問題是研究熱點，“厭氧消化”“厭氧發酵”“餐廚垃圾沼液”“預處理”和“資源化”都為餐廚垃圾處理方式。厭氧消化也稱厭氧發酵，是目前最常用的餐廚垃圾實現減量化和資源化的方式之一，是有機物質被厭氧菌在厭氧條件下分解產生甲烷和二氧化碳的過程，產生的甲烷和二氧化碳的混合氣體一般稱之為沼氣［14］；產生的殘渣和殘液一般稱之為沼渣和沼液，也就是圖3 中第5 個熱點詞匯“餐廚垃圾沼液”，是餐廚垃圾資源化處理的產物。

厭氧消化（發酵）是一種較為節能高效的處理方式，同時產生的沼氣還能作為能源進行利用，可以產熱、發電或者提純天然氣，有些廢物的沼渣沼液也可以進行利用（可以作為有機肥），因此厭氧消化技術能夠一定程度地實現廢物資源化轉換，是一種相對理想的有機廢物處理方式［15］。

“預處理”也是餐廚垃圾研究的熱點之一，最常規的餐廚垃圾預處理是通過物理機械手段對餐廚垃圾進行預處理，主要包括粉碎和機械壓榨。經過物理手段預處理后餐廚垃圾的粒度變細，可實現固體和漿體液的高效分離［16］。除此之外，還有化學預處理和生物預處理，化學預處理有酸或堿預處理和臭氧氧化預處理兩種，生物預處理即酶的水解。這幾種預處理的直接作用效果是增溶，使餐廚垃圾在后續的處理中效率更高，目前酸或堿預處理成本低廉，并具有促進復雜有機質降解速度更快、效率更高等優點［17］，已得到廣泛的研究應用，而臭氧氧化預處理和生物酶水解預處理由于裝置成本高、操作危險系數高等而未廣泛應用，降低成本和提升安全是未來的研究方向。

3.3 餐廚垃圾的研究層次

餐廚垃圾研究文獻層次分布見圖4。

圖4 2002—2022 年餐廚垃圾研究文獻層次分布

由圖4 可知，餐廚垃圾研究文獻層次當前主要分布在技術研究層面，技術研究文獻高達548 篇，其次為工程研究、基礎應用研究和技術開發。由此可見，餐廚垃圾的基礎理論研究已經基本飽和或到達一定瓶頸階段，目前的研究主要為實用技術方面，例如餐廚垃圾處理技術研究、餐廚垃圾處理設施建設研究、處理設備工藝研究、處理場景研究等，以達到減量化、資源化以及更精細化的餐廚垃圾處理目標。

當前餐廚廢棄物資源化利用和無害化處理試點城市的處理及管理水平較高，但是在鄉村、偏遠縣城、人口密度低地區以及一些特殊場景，餐廚垃圾處理能力及管理水平仍然有待提高［18］。例如建筑企業施工項目部遠離市區或臨時搭建，面臨著餐廚垃圾難以集中收運處理或者收運成本高的困境。中鐵上海工程局市政環保公司針對工程建設項目部這一特殊場景的餐廚垃圾處理問題開展了課題研究，著力探究適合建筑企業施工項目部的餐廚垃圾就地化處置設備與資源化利用技術。調研顯示，根據項目規模不同，項目部有10～70 名職工不等，會產生30～200 kg/d的餐廚垃圾，因此項目部需要處理量為30～200 kg/d的餐廚垃圾處理設備，方能滿足日常餐廚垃圾處理需求，因此公司研制出一種適合項目部的中型餐廚垃圾處理設備，投放到公司項目部進行實驗應用，實現處理能力為50 kg/d，餐廢有機肥料生產能力10 kg/d。餐廢有機肥料可用于項目綠化，從而減少項目部綠化過程中的肥料投入，同時節約餐廚垃圾外運費用。

4 餐廚垃圾主要處理技術

4.1 傳統處理方法

在2002 年之前，我國餐廚垃圾研究領域幾乎是空白，對餐廚垃圾的處理方式也比較簡單，主要為填埋法和粉碎直排法。

填埋法是將餐廚垃圾進行填埋處理，餐廚垃圾中含有大量的可降解組分，填埋法利用厭氧作用降解其中有機物，穩定時間短，有利于垃圾填埋場地的恢復使用［19］。填埋法技術要求低，操作簡單，大大節約了建廠和運行的成本，因此在過去一個時期以及當前的一些偏遠地區和農村地區應用普遍。但填埋法也有很多缺點：一是填埋處理中帶來的滲濾液、沼氣和腐臭會對周邊水體、地下水、土壤、大氣造成污染［20］；二是被填埋的垃圾并沒有進行無害化處理，殘留著大量的細菌、病毒；三是填埋法占用了土地資源，降低了土地利用率。因此這種方法潛在極大危害，目前，我國餐廚垃圾填埋率逐漸降低，部分地區已禁止對餐廚垃圾進行直接填埋。

粉碎直排法是指將餐廚垃圾在其產生地進行研磨、粉碎處理，達到不影響自來水流速的細小顆粒狀態，然后采取常壓水力沖刷，便可將其隨水流排入市政下水管網，與污水合并進入污水處理廠進行處理。這種方法對用于處理少量、分散的家庭餐廚垃圾，具有處理成本低、操作簡便等特點［21］。有些國家廚房餐廚垃圾處理器已經規?；瘧?，一些國家針對家庭餐廚垃圾制定了法規，將食物垃圾處理器納入建筑范圍，使其成為廚房設施的必備設備。廚房餐廚垃圾處理器技術成熟，市面上品牌和產品多樣，近幾年國內少量家庭也會安裝使用。但是粉碎直排法也存在缺點：一是容易造成排水管道堵塞，降低城市下水道的排水能力，加重城市污水處理系統的負荷；二是該方法容易在城市下水道中滋生病菌、蚊蠅和導致疾病傳播［22］。

填埋法和粉碎直排法都屬于傳統的餐廚垃圾處理方法，這兩種方法都有可能產生環境二次污染，以及造成餐廚垃圾中有機質資源的浪費，使資源回收利用率基本為零。為兌現申奧承諾，2007 年我國餐廚垃圾研究進入快速增長階段，出臺了多項餐廚垃圾管理政策，對餐廚垃圾可利用性和環保性的認識越來越廣泛，傳統的餐廚垃圾處理方法呈現下降甚至禁止的趨勢。

4.2 資源化處理方法

4.2.1 早期資源化處理方法

餐廚垃圾作為一種隱性資源存在，具有極大的資源化利用價值，對餐廚垃圾合理治理，進行有效利用，能夠在解決餐廚垃圾帶來的各種環境問題的同時，緩解資源短缺的困境［23］。2000 年以前國內對餐廚垃圾資源化利用的方式主要為堆肥和飼喂生豬，這兩種方式在目前的偏遠鄉村地區也依然存在。

對餐廚垃圾進行堆肥和飼喂生豬處理的歷史可以追溯到更遠，以上海為例，在2000 年以前其城區垃圾的處理采用送肥下鄉的做法，由環衛水運單位把餐廚垃圾混入生活垃圾運往上海郊區和周邊的農村地區，經過一段時間的簡易堆放發酵后，用作農作物的肥料。1983 年又發明出以垃圾高溫堆肥發酵方式來增進肥效的方法，這種技術的應用增加了餐廚垃圾處理的速度，緩解了餐廚垃圾產量逐漸增大的問題。到了20 世紀90 年代，農村耕種普遍使用肥效高、收益快的化肥，堆肥發酵后的細堆肥銷路不暢，且餐廚垃圾采用高溫堆肥的處理方法存在成本較高、堆肥處理周期較長、占地面積大、有害有機物及重金屬等污染無法很好去除、無害化不徹底、處理過程不封閉、衛生條件相對較差、易造成二次污染等缺點［24］，堆肥法處理餐廚垃圾逐漸減少。

飼喂生豬的餐廚垃圾處理方式和堆肥同屬于一個時期，環衛水運單位將城區的餐廚垃圾收集后運往郊區和周邊農村地區的生豬飼養場，用于生豬或家禽飼料。餐廚垃圾喂豬不光省時省力，更能節省一大部分豬飼料的開銷［25］，因此這種餐廚垃圾處理方式一直廣泛沿用。但餐廚垃圾未經過消毒處置就與其他飼料混合，餐廚垃圾含有大量有機物，其變質的速度快和各類病菌的傳染概率大，直接喂豬或其他家禽，容易導致各類病原菌或病原體的傳播與感染，使用餐廚垃圾喂豬的風險很高，因此，2000 年以來各地方陸續出臺禁止餐廚垃圾飼喂生豬的管理辦法，例如2000 年5 月，滬農委第69 號文要求把禁止使用廚余垃圾喂養生豬列為專項治理的重點之一。2006 年7 月，《中華人民共和國畜牧法》正式施行，規定飼養戶不得使用未經高溫處理的餐館泔水飼喂家畜。國外有專家對2008—2012 年查明的219 起非洲豬瘟疫情進行分析，發現45.6%的疫情是飼喂餐廚垃圾引起的。專家對我國非洲豬瘟疫情發生原因進行了初步分析，分析結果表明，在我國發生的21 起非洲豬瘟疫情中，有62%的疫情與飼喂餐廚垃圾有關［26］。2018 年10 月，國務院辦公廳印發《關于進一步做好非洲豬瘟防控工作的通知》，明確全面禁止餐廚剩余物飼喂生豬［27］。

意識到餐廚垃圾直接用作飼料的危害后，我國從政策和技術上對餐廚垃圾作為飼料的資源化利用進行了一系列的探索。當前的飼料化處理技術主要采用物理手段將餐廚垃圾經過高溫加熱，烘干處理，殺毒、滅菌、除去鹽分等，最終生成蛋白飼料［28］。

當前的好氧堆肥技術也有了巨大的發展變革，以生物強化腐殖化技術為例，生物強化多階段接種與動態返混技術，利用生物強化加速醌基物質釋放，使小分子物質圍繞醌基物質定向聚合，實現有機廢物高效定向腐殖化，最大化固定碳氮［29］。通過生物強化腐殖化技術進行好氧堆肥具有多種技術優勢：（1）定向腐殖化，而傳統的堆肥存在無序的礦化和腐殖化，存在二次污染；（2）8～10 h 即可完成有機物料的腐殖化，而傳統堆肥腐殖化需要20～30 d；（3）有機質含量高（高達75%），是傳統堆肥的2～3 倍，易氧化有機質含量更高；（4）除了有機質外，還有腐植酸、蛋白質、氨基酸、維生素等生物活性物質［30-31］。

4.2.2 能源化處理方法

2008 年，為了提升市容市貌和社會文明水平，國家對餐廚垃圾處理的重視程度大大提高，以北京為代表的試點城市政府對餐廚垃圾管理考核力度也逐漸加大，餐廚垃圾的基礎研究、技術研究、政策研究等呈現井噴式發展。餐廚垃圾處理從以前的粗獷式減量化和資源化的處理方式，轉變為無害化、可再生能源化的發展趨勢。這一時期的餐廚垃圾能源化處理方式主要有厭氧消化制甲烷、熱化學法制再生柴油、濕式焚燒以及發酵制氫。與此同時，研究也注重餐廚垃圾的預處理，無論采取哪一種餐廚垃圾處理方式，前期的預處理都是必不可少的環節。

厭氧消化是目前餐廚垃圾處理使用最廣泛、研究最多的方法［32］，也是研究熱點。2023 年光大環境公司調查顯示，當前國內餐廚垃圾處置和利用的主要技術應用中，厭氧消化占比74.3%。與好氧堆肥工藝相比，厭氧消化具有占地面積小、環境影響小、實現沼氣能源回收的優勢。厭氧消化能夠降解廚余垃圾中的有機質，控制氣味的產生，避免衛生安全問題的產生，且反應系統簡單，無二次污染，輸入的能量低且可產生甲烷，經濟效益好［33］。厭氧消化的整個過程無需供氧，輸入能量較低，對環境友好，具有反應過程穩定、產生清潔能源、實現廚余垃圾無害化和資源化等多種優勢，是極具潛力和發展前景的餐廚垃圾的處理方法。餐廚垃圾的碳氮比（C/N）一般在10～30，符合厭氧消化C/N 值在20～25 的要求。餐廚垃圾厭氧消化產生的沼氣中，甲烷只占40%～70%，剩下的大部分是二氧化碳，還有少量的硫化氫和其他雜質，所以產物沼氣熱值低［34］。

餐廚垃圾厭氧消化機理和限制因素見圖5。

圖5 餐廚垃圾厭氧消化機理和限制因素

濕式焚燒又稱水熱氧化，是當前餐廚垃圾資源化處理的一種方式。由于餐廚垃圾具有含水率高的特性，普通焚燒消耗燃料成本極高，且會產生二英、飛灰、氮氧化物等有毒有害物質［35］，造成大氣污染。因此當前的餐廚垃圾焚燒發電采用新型的濕式燃燒技術，它在高溫高壓（100～400 ℃，2～30 MPa）水中進行反應，故在處理高含水率廢棄物方面具有獨特的優勢，不僅不需要脫水、干燥等耗能的預處理，而且氮、硫的氧化物容易捕獲在水中，降低甚至消除氮氧化物、硫氧化物的形成。另外，由于燃燒溫度低，也不會形成二 英等有毒有害物質［36］。不完全燃燒的餐廚垃圾會產生甲酸和乙酸，是重要的有機化工原料，可以用于生產染料、合成化學中間體等。但是濕式焚燒餐廚垃圾存在成本投入過高、安全性低且不可觀察反應過程等缺點［37］。濕式燃燒技術處理餐廚垃圾的技術路線見圖6。

圖6 濕式燃燒技術處理餐廚垃圾的技術路線

餐廚垃圾制再生柴油也是當前發展成熟的產業。餐廚垃圾高含油率是我國餐飲的特點，針對這個特點餐廚垃圾廢棄油脂資源化利用成為發展趨勢［38］。餐廚垃圾制生物柴油是先將餐廚垃圾干濕分離出含油廢水，將含油廢水加入油水分離器分離出含油率60%～80%的廢棄油脂，再通過加熱離心將廢棄油脂加工為含油率95%的油品，經過再次提純后，加入甲醇和催化劑進行酯化反應，形成含有生物柴油主要成分的粗甲酯，清洗后的粗甲酯進入蒸餾塔去味去臭，并進行精餾，形成精甲酯，也就是無色透明的生物柴油。最后將生物柴油和礦物質柴油以1 ∶9 的體積比例進行勾兌，形成B5 生物柴油［39-40］。

生物柴油近些年發展成熟、應用廣泛，以上海市為例，2012 年開始上海市政府對于餐廚廢棄油脂的管理執行最為嚴格的準入制度，對于收運體系無縫監管，防止餐廚廢油外流成為“地溝油”。隨著垃圾分類不斷深入，餐廚廢棄油脂回收處置數量逐年增加，截至2021 年已達到近6.5 萬t/a（每天約170 余t），350 座（中石化280 座、中石油70 座）加油站可以加注生物柴油，日均加油車輛達16 000 輛，加注B5 生物柴油約140 萬L。上海市場每天的餐廚廢棄油脂收油量達120 t 以上。餐廚廢棄油脂制生物柴油，有效解決了“地溝油”回流餐桌問題，促進資源循環利用［41］。但餐廚垃圾制再生柴油存在預處理步驟多、增加處理成本的弊端。

餐廚垃圾發酵制氫是未來重要的發展趨勢之一。1 t 餐廚垃圾可產生69 m3沼氣，最終可轉化為90 m3氫氣。餐廚垃圾發酵產生沼氣，沼氣提純制備氫氣是較為主流的餐廚垃圾制氫工藝［42］。根據《餐廚垃圾能源化研究進展》［43］及《厭氧消化處理餐廚垃圾工藝》［44］，餐廚垃圾制備氫氣主要采用厭氧發酵法，主流工藝有2 種：（1）兩步法：餐廚垃圾發酵先產生沼氣（同時會產生含量較低的氫氣，通常直接排放），沼氣提純甲烷再制備氫氣，該工藝產業化應用較多；（2）一步法：通過改變催化劑、反應條件、反應物配比等，餐廚垃圾厭氧發酵時盡可能多地同時產出氫氣及甲烷，但目前該工藝多停留在實驗室階段。甲烷制氫多采用蒸汽重整法，1 m3甲烷平均約產生2 m3氫氣，則1 t 餐廚垃圾最終可轉化為90 m3氫氣。甲烷蒸汽重整法（SMR）是目前甲烷制氫最為廣泛應用的技術［45］，其主要流程包括原料氣預處理、蒸汽轉化、CO 變換、氫氣提純。根據《天然氣制氫工藝介紹及成本分析》提到的實際運行情況，平均1 m3甲烷約產生2 m3氫氣［46］。

餐廚垃圾制氫1 t 氫氣對應的成本為1.55 萬元，相較于天然氣制氫、電解水制氫、工業副產氫等各類工藝制氫成本，餐廚垃圾制氫成本優勢顯著。且餐廚垃圾處理站多布局在城市人口密集區，因此距離加氫站較近，可降低運氫成本。2022 年3 月，《氫能產業發展中長期規劃（2021—2035 年）》發布，強調可再生能源制氫（包括電解水、生物質制氫等）為主攻制氫方向［47］。餐廚垃圾制氫具備一定的成本優勢，是未來重要的發展趨勢。

4.2.3 微小動物蛋白轉化處理方法

蚯蚓堆肥餐廚垃圾生物轉化處理方法在國內運行有20 年歷史，技術成熟，成本較低，蚯蚓活體和蚯蚓糞便都有較高的市場價值，使餐廚垃圾資源化利用價值較高［48］。餐廚垃圾收集后先進行脫油、脫鹽、去除無機固體廢棄物的預處理過程，將經過預處理的固相和液相餐廚垃圾作為蚯蚓飼料，蚯蚓吞食大量有機物質，通過自身的新陳代謝將有機物分解轉化，并將其與土壤混合。具體來說，就是借助蚯蚓的消化系統，使有機廢棄物通過蚯蚓腸道中的蛋白酶、脂肪分解酶、纖維酶和淀粉酶的生物化學作用，轉化成為蚯蚓自身或其他生物易于利用的活性物質，同時產生蚯蚓蛋白和氨基酸［49］。蚯蚓糞富含多種氨基酸、酶類和活性物質，是園林綠化、草坪花卉、生產綠色無公害食品的首選肥料。相比填埋、焚燒等方式，同樣單位的餐廚垃圾用蚯蚓處置的投入更低，且對環境基本沒有副作用。利用蚯蚓處理餐廚垃圾是世界公認的最經濟、最生態的好方法。

餐廚垃圾黑水虻生物養殖轉化技術是近些年興起的一種新工藝。黑水虻是腐生性水虻科昆蟲，我國有自然分布，其幼蟲以禽畜糞便、餐廚垃圾、秸稈、菌包、枯枝爛葉、園藝廢棄物、腐敗瓜果等有機廢棄物為食，是自然界碎屑食物鏈中的重要一環［50］。通過利用餐廚垃圾飼養黑水虻，可實現餐廚垃圾減量化，同時其資源化利用產品包括黑水虻幼蟲活蟲與蟲干，作為飼料蛋白源，可用于飼喂高價值肉食魚類、禽類，同時經處理后的蟲糞是優質的有機肥［51］，有機質和總養分含量均高于NY 525—2012《有機肥料標準》的技術要求。黑水虻蟲沙作為植物可吸收利用的豐富有機質，是優異的有機質源，是優良的土壤改良劑。但是當前黑水虻處理餐廚垃圾存在3 項技術瓶頸：（1）黑水虻人工種蟲繁育不穩定，受季節影響，黑水虻在夏秋兩季繁育旺盛，餐廚垃圾減量率高，蟲卵產量大，導致餐廚垃圾無法滿足黑水虻喂養需求。而在冬春兩季，情況恰好相反，種蟲交配率低、形成受精卵的比例低，導致收獲的蟲卵無法滿足生產所需［52］。（2）黑水虻機械化和規?；B殖技術尚不成熟，由于黑水虻生長各階段過程中對溫度、濕度和光照等環境因素的特殊需求，目前尚未實現規?；酿B殖繁育，自動化、機械化設備的研發技術不足，養殖工藝未形成模塊化、標準化和工業化，如缺乏立體養殖設備和蟲糞分離設備等，因此無法大范圍推廣和復制。需要建立起更多研究、試驗數據支撐的黑水虻飼用效果數據庫，才能逐步實現黑水虻標準化、大規模的應用和推廣，進一步提升其飼用價值。（3）目前黑水虻產品市場尚不完善。首先，國內黑水虻產品有全脂蟲干、脫脂蟲干、蟲油和蟲漿發酵產品等應用形式，未有統一的產品質量標準。其次，黑水虻養殖產業化剛剛起步，市場供應鏈不完善，目前大部分養殖企業還處在市場探索的階段，黑水虻產品銷售市場渠道尚未打通［53］。

5 餐廚垃圾處理行業痛點

5.1 餐廚垃圾預處理難度大

垃圾分類不到位和餐廚垃圾成分復雜成為餐廚垃圾處理行業的痛點之一。2000 年6 月，我國第一次發布關于生活垃圾分類收集試點城市的通知，自建設部城建司將北京等8 個城市作為試點城市推行垃圾分類以來［54］，住建部等部門陸續發布垃圾分類管理辦法，到2020 年年底，我國基本建立了垃圾分類相關法律法規和標準體系，部分范圍內實現了強制垃圾分類，但是在大部分的縣城、農村及偏遠城市地區仍然尚未推行垃圾分類，垃圾成分復雜，使得餐廚垃圾預處理成本高、工程量大，易引發餐廚垃圾處理設備卡堵、纏繞的問題，導致設備高損耗率和高故障率［55］。

5.2 餐廚垃圾液相處理難度大成本高

餐廚垃圾含水率高達80%，其預處理和厭氧環節需要引入一些沖洗水、調配水等，因此目前餐廚項目基本上是1 ∶1 的產水量。餐廚垃圾液相具有高COD、高氮、高油、高鹽、高固體懸浮物的特征，因此處理工藝復雜，處理難度大，處理費用高，餐廚項目污水處理系統的運行費用可以占到整個項目運行費用的50%以上［56］。大多數運營失敗的餐廚垃圾項目，基本是因為水處理不達標。處理餐廚垃圾廢液具有運行效率不高，池容大，占地面積大，投資高，同時能耗大，藥劑用量大，污泥產量大［57］，反滲透膜易堵塞，膜清洗頻繁、壽命低，維修更換成本高，項目整體運行成本較高等缺點。

5.3 餐廚垃圾處理企業長效運營生存缺乏保障機制

餐廚垃圾處理行業是政策引導性行業，行業發展對政策的依賴性強，行業市場規模與利潤水平易受政策的影響，并且行業的市場化改革主要由政府主導。與經濟效益相比，餐廚垃圾處理項目產生的社會效益更加重要，2000 年以后，國家陸續出臺有機固廢資源化及垃圾分類等政策、文件、法律法規等，在國家政策引導和政府資金補貼下，國內固廢行業產生了餐廚垃圾細分領域。餐廚垃圾處理企業如雨后春筍般遍布國內各省市［58］。據不完全統計，截至2015 年年底，全國已建、在建、籌建餐廚廢棄物處理廠（50 t/d 以上）有118 座，建成43 座，但能夠正常盈利運營的卻不多，日處理僅有2.15 萬t，并未達到“十三五”設定的目標［59］。大型集成化一體餐廚垃圾資源化項目具有固定資產投資大、建設周期長、處理工藝復雜、投資回收期長等特點［60］，以及存在各地方政府財政補貼政策不同、補貼不足以支撐項目建設運營、補貼下發不及時不到位等問題，使餐廚企業長效運營生存不能得到保障。

5.4 餐廚垃圾管理不平衡不完善

當前國內已通過驗收的84 個餐廚廢棄物試點城市餐廚垃圾管理體系較為完善，餐廚垃圾項目運營和技術研發平穩向好，但是在大部分的縣城、農村及偏遠城市地區餐廚垃圾分類及回收政策不足或不落地，管理體系不完善，存在國內餐廚垃圾管理發展不平衡的問題［61］。具體包括4 個方面：（1）源頭管理問題。部門協同不夠，餐飲單位開、停動態變化大，存在“無照無證”餐飲經營行為，源頭分類效果差。（2）收集運輸問題。特許單位管理難，非正規收運餐廚垃圾隊伍仍然存在。（3）處理處置問題。大部分地區餐廚垃圾處理能力不足，“三廢”處理技術水平低、成本高，副產品價值低、資源化水平低。（4）管理機制和長效運行機制問題。資金機制未理順，監管水平有待提高，企業經營能力不強［62］。

6 餐廚垃圾處理發展趨勢與展望

6.1 推動全面嚴格垃圾分類管理

嚴格垃圾分類管理是降低餐廚垃圾預處理難度和成本的直接辦法。垃圾分類以習近平總書記關于開展垃圾分類的重要指示精神為指導思想，貫徹落實創新、協調、綠色、開放、共享的發展理念，以“加快建立分類投放、分類收集、分類運輸、分類處理的垃圾處理系統”為指導，不斷提高生活垃圾減量化、資源化、無害化處理水平，營造干凈、美觀的城市環境。一是生活垃圾分類管理不僅局限于試點城市，而要以點帶面全面鋪開，在各級縣城、農村及偏遠城市地區開展生活垃圾強制分類，各地政府制定和完善相關配套政策法規，為加強垃圾分類工作提供充分的法律依據，確保垃圾分類工作可持續開展并形成長效管理機制。二是垃圾分類制度不僅局限于餐飲行業和學校、單位公共食堂，更要嚴格監管到社區和家庭，因此要突出宣傳引領作用，引導市民主動分類，強化全社會垃圾分類和環保意識的教育培養。

6.2 建設餐廚垃圾集成化一體式處理項目

在人口密集的城市地區，餐廚垃圾集成化一體式處理項目是餐廚垃圾處理行業的發展趨勢。

餐廚垃圾集成化一體式處理方式是將多種餐廚垃圾處理工藝集中為一體，在一個餐廚垃圾工業項目中完成餐廚垃圾的預處理、減量化和資源化全過程，降低運輸成本和委外成本。具體過程為：第一步，餐廚垃圾經過預處理，分離出有機物和其他雜物；第二步，有機固渣經過干燥、磨粉、化驗及包裝后，能成為高鈣多維酵母蛋白飼料，作為一種有機肥料供畜牧、農業或園林綠化使用；第三步，脫油料液進入密閉的厭氧發酵罐，產生沼氣，可用于發電；第四步，純毛油可被提取、加工成生物柴油等。

另一種餐廚垃圾集成化一體式處理方式是將餐廚垃圾與其他種類垃圾協同處理，例如，將餐廚垃圾與生活垃圾焚燒協同處理，基礎設施同址合建，同處一個廠區，共用公用工程，避免重復建設，節約土地費用，降低投資成本。具體工藝為：餐廚垃圾分揀、破碎、壓濾三相分離出的固渣一并轉運至生活垃圾倉入爐焚燒發電；餐廚垃圾油水分離處理過程中的廢水與生活垃圾滲濾液協同處理，中水回用。油脂外運委外處理制生物柴油；處理過程中的電、蒸汽來自生活垃圾焚燒系統；處理過程中產生的廢氣作為一次風補充進入焚燒爐，減少異味排放。這種協同處理實現了工藝、能源、“三廢”、物流、人員和維護的高效協同。

6.3 建設餐廚垃圾分散式處理項目

在人口密度低的縣城和村鎮以及地廣人稀地區，餐廚垃圾處理的趨勢是建設分散式處理項目，核心是以縣城、村鎮為單位“就地處理，就地利用”，通常采用好氧堆肥和微小動物蛋白轉化等規模較小、設備成本較低、技術難度較小的工藝，將當地餐廚垃圾進行飼料和肥料的資源化轉化，就地利用，減少化肥使用，達到改良、培肥土壤和保護水土可持續發展效果。

6.4 實行餐廚垃圾“一網統管”數字化運營管理

餐廚垃圾數字化“互聯網＋”運營管理是餐廚垃圾行業未來的發展趨勢，餐廚垃圾處理智能化升級和規模擴容市場即將到來。一是健全餐廚垃圾監管體系，推進信息化建設，形成餐廚垃圾數據一本臺賬、一張網絡、一個窗口，使我國餐廚垃圾領域實現一張網絡統管全局，即統一網絡監管。二是我國餐廚垃圾處理技術從無到有，工藝技術趨于成熟，進入了高質量的精細化和數字化發展階段。餐廚垃圾設施的“智能化升級＋協同擴容＋平臺化運維”，可滿足政府“一網管控”和企業增收需求，例如，餐廚垃圾處理項目建立云平臺管理，可實現遠程查看設備運行情況；可接受系統異常報警提醒，便于隨時監測設備運行情況；異常情況下可實現在線指導、故障檢修，快速解決問題，恢復生產；餐廚垃圾智能化收運管控，車載智能系統識別分類垃圾桶的“身份”，自動裝載裝置將餐廚垃圾倒進密閉的車廂里，并記錄餐廚垃圾的質量，同時將餐廚收運數據通過系統傳輸至后臺?；诓蛷N垃圾“一網統管”監督管理和餐廚垃圾行業數字化發展趨勢，“政府主導＋企業建維＋公眾參與”協同運作方式和“設施智能化＋平臺運維化”的新建維模式是未來的發展方向。

7 結論

餐廚垃圾具有典型的“廢物”和“資源”二重性，有機質、油脂含量高，具有較高的資源回收價值，但若處理不當易造成二次污染。我國餐廚垃圾處理行業整體還處于起步階段，未來要全面實施垃圾強制分類，建立與分類品種相配套的收運體系，建立與再生資源利用相協調的回收體系，完善與垃圾分類相銜接的終端處理設施，并建立垃圾協同處置基地。因地制宜選擇建設集成化一體式或者分散式的餐廚垃圾處理項目，以及可靠穩定、具有經濟效益的處理技術，保證餐廚項目具有持續生命力。健全環境治理監管體系，實現餐廚垃圾數字化“互聯網＋”運營管理。未來餐廚垃圾項目的運營管理應向合規化、智能化、精細化的方向發展，餐廚垃圾項目的建設應向實現社會效益、生態效益、環境效益和節能效益相統一的方向發展。