北京市家庭厨余垃圾粉碎机应用可行性调研分析

杨 莹，任晓灵，王晓燕，孙 宇，赖金丽

（1.北京市城市管理研究院，北京 100028；2.生活垃圾检测分析与评价北京市重点实验室，北京 100028）

0 引言

厨余垃圾粉碎机是安装在厨房洗涤槽排水口下面，通过高速电机旋转驱动碾磨件，在极短的时间内将厨余垃圾碾磨至粉末或微小颗粒，随水一起排入到下水道的装置［1］。厨余垃圾粉碎机于1927 年诞生于美国［2］，20 世纪90 年代在我国开始推广，随着人们的认可，近年使用率逐步增加。

厨余垃圾粉碎机在2009 年被列入美国国家绿色建筑标准［3］。然而在20 世纪70 年代，厨余垃圾粉碎机由于对美国市政管网造成巨大冲击而被停止使用过，但是1999 年纽约市政府组织专家对厨余垃圾粉碎机使用的环境影响进行评估并得出结论：在政府严格监管下，大规模安装使用厨余垃圾粉碎机，不会对当地的水资源和能源消耗、市政管网以及污水处理系统、污泥处理系统造成负面影响，由此推动了厨余垃圾粉碎机后续在美国全国范围内的大规模推广应用。在日本，成熟的垃圾分类系统和民众良好的垃圾分类习惯使得粉碎机的刚需不足。日本严格禁止餐饮企业使用厨余垃圾粉碎机，东京都等部分地区禁止家庭使用粉碎机。由于缺乏厨余垃圾粉碎机应用对资源消耗、市政管网、污水处理、污泥消纳能力等影响的科学定量评估，欧盟对厨余垃圾粉碎机的应用持谨慎态度。

2016 年中共中央国务院印发《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》，提出利用新技术、新设备，推广厨余垃圾家庭粉碎处理［4］，各个城市的政策略有不同。上海市考虑到当地污水管网条件，不鼓励家庭使用厨余垃圾粉碎机［5］；厦门颁布了DB 3502/Z 5052—2019 住宅厨余垃圾排放系统工程技术规范指导粉碎机的安装使用，标准规定经粉碎处理后的厨余垃圾混合液，未经处理不得直接排放到城镇污水系统、河道、公厕、生活垃圾收集设施等［6］；广州市发布的《广州市餐厨垃圾就近就地自行处置办法（试行）》严禁将餐厨垃圾粉碎后直接排入公共排水管网［7］；《北京市生活垃圾管理条例》第27 条规定有条件的居住区、家庭可以安装符合标准的厨余垃圾处理装置［8］。

本研究通过对北京市居住小区进行实地调研，围绕厨余垃圾破碎后进入市政污水管网可能产生的一系列问题，从用户使用感受、物业管理情况、污水水质以及对市政污水管网影响开展调研，对北京市厨余垃圾粉碎机应用效果及存在问题进行梳理分析并提出使用建议。

1 调研小区筛选与调研方案

基于北京市生活垃圾精细化管理平台数据，北京市现有居住小区共20 201 个，其中城市居住区17 126 个，农村居住区3 075 个。全市安装厨余垃圾粉碎机的小区分为3 类：一是开发商建设初期作为配套设施整体安装；二是作为科研项目试点研究进行安装；三是随着垃圾分类的实施及市民对厨余垃圾粉碎机的认可，居住户自行采购安装。

1.1 调研小区筛选

本研究选取4 个整体配套厨余垃圾粉碎机的住宅小区，基本信息如表1 所示。

表1 调研小区厨余垃圾粉碎机安装使用规模情况Table 1 Investigation on the installation and use of kitchen waste crusher in residential area

1.2 调研方案

根据粉碎机安装后可能造成的各种影响，本次调研采取问卷调查、电话问询、实地考察和走访座谈相结合的方式，对以下内容进行了调研：一是居民认可度和家庭下水管道影响调查，了解厨余垃圾粉碎机用户的使用情况和存在问题；二是物业管理和社区下水管道影响调查，厨余垃圾粉碎机的应用对社区公共管网运行情况的影响、是否有利于社区厨余垃圾的管理等；三是对北京市市政管网及污水处理系统影响调查，对小区化粪池或是缓冲池的水质进行取样分析，调查安装粉碎机后外排生活污水的水质情况。

本次调研A 小区发放100 份调查问卷，共收回79 份有效问卷；B 小区3 号楼发放29 份调查问卷，共收回21 份有效问卷；C 小区发放100 份调查问卷，共收回86 份有效问卷；D 小区发放200份调查问卷，共收回172 份有效问卷。物业调查表发放3 份，收回3 份。A 小区厨余垃圾桶（240 L）清运量约2 桶/周，但由于7%居住率太低，不具有代表性；B 小区科研试点仅为1 个单元的住户，未能得到清运量数据；因此，仅对C 和D 两个小区的下水管道影响和物业管理情况进行分析。厨房污水水质变化情况的取水口分别在B 小区3号楼缓冲池的进水和出水口处，取水时间在晚上5点至7 点，分3 次取样检测；生活污水水质变化情况的取水口在D 小区化粪池出水口处，由于污水经过化粪池，且化粪池出水口水流较大，取水时间为下午，分3 次取样检测。

2 结果分析

2.1 对家庭下水管道的影响和居民认可度

2.1.1 家庭下水管道堵塞及反味情况

由表2 可知，使用粉碎机后，家庭下水道堵塞的概率增大，堵塞情况与楼层高低的关系不明显，可能与居民的不合理使用及小区使用厨余垃圾粉碎机时间较长对管道造成的影响有关，粉碎机不适宜处理长纤维、缠绕性食物。

2.1.2 居民认可度调查

调查问卷情况如图1 所示，多数居民支持使用厨余垃圾粉碎机，可以实现厨余垃圾减量、改善居住环境、避免在垃圾桶站破袋投放。少数居民反对使用厨余垃圾粉碎机，主要原因是费事、费电、费水、反味、担心安全及下水道堵塞问题。

图1 厨余垃圾粉碎机居民认可度Figure 1 Residents recommended ratio of kitchen waste shredder

2.2 对社区下水管道的影响和物业管理情况

C 小区厨余垃圾桶（240 L）清运量约1 桶/周，物业反馈厨余垃圾粉碎机的使用有利于社区厨余垃圾的管理；物业管理到位，定期对小区污水管道进行维护，大管道发生堵塞频率约1～2 次/a。D小区厨余垃圾桶（120 L）清运量约8 桶/d，物业反馈厨余垃圾粉碎机的使用会导致下水管网堵塞，需要通过换管道解决堵塞问题。雨季存在溢流污染情况；冬天天气寒冷，下水管道的油污凝结，堵塞下水管网，增加维修成本。C 小区（小区规模631 户，常住户数约300 户）与D 小区（小区规模707 户，常住户数695 户，根据问卷调查情况粉碎机使用率约为52.5%）管网管径均为300 mm，物业定期对管道维护管理能够在一定程度上减少堵塞情况。

已建居住小区建设初期大多没有考虑厨余垃圾排入下水管道的情况，而且之前厨余垃圾排放系统也没有完善的标准，因此厨余垃圾的排入大多会造成污水管道堵塞。张哲等［9］在高层住宅排水系统进行垃圾混合排放试验对系统压力的影响研究，结果表明立管和排出管的管径与建筑高度有关，在立管管径75 mm、排出管100 mm 条件下，仅允许6 户居民同时使用粉碎机。所以现有小区如规模化使用厨余垃圾粉碎机应对管道进行改造，多层住宅排水立管管径以及小区排出管道的管径、流速、铺设方式等应符合要求。中国工程建设标准化协会标准《住宅厨余垃圾排放系统工程技术规程》（征求意见稿）对厨余垃圾排放系统做了全面要求，并且规定家庭厨余垃圾排放系统的设计应和主体工程同时设计、同时施工、同时验收。因此，新建小区应在雨污分流和污水处理厂运行处理有余量的条件下，建立满足工程技术标准的厨余垃圾排放系统，才可规模化使用厨余垃圾粉碎机。

2.3 对污水处理系统的影响

2.3.1 北京市污水处理系统现状

北京目前排水体制是分流制、合流制并存，其中分流制排水系统可能存在雨、污混接现象。当破碎后的厨余垃圾进入市政污水管网后，有可能在雨水或合流制的污水排水口排入水体而污染环境。合流制管网的高水位运行和雨季溢流污染现象明显。高水位意味着流速达不到设计要求而导致破碎的厨余垃圾沉积，可能产生厌氧发酵、产气等问题；雨季溢流污染意味着破碎的厨余垃圾有直接流入环境的风险。同时市政污水管网可能在输送破碎厨余垃圾过程中通过破损的管道外渗而造成环境污染［10］。由于厨余垃圾含油量较大，在冬季寒冷季节，大量的含油厨余垃圾破碎后会在管网中凝固而堵塞管道。

北京市近几年对符合条件的地区进行雨污分流改造，但受拆迁、经济成本、地下空间及敏感区等因素制约，北京市核心区已经定性为合流区，管线只进行必要的换新改造，不进行大修大建。通过在核心区修建蓄水池对管线进行保护，防止雨水对管线的冲击，再进行后期处置；对于老旧小区，由于社区内1 根排污管无法与市政2 根排污管连接，因此不能进行分流改造。如回龙观天通苑地区，建设时为合流制，改造起来难度大，不具备交通导行条件，且改造成本巨大。

从北京市水务局了解到，北京市中心城区污水总处理能力没有余量，且因城区场地有限，污水处理厂与人居环境要有一定的安全距离，有些污水处理厂建设较早，规模调控可能性不大，只能后期进行新技术改进。在不使用粉碎机的现状下，污水管道经常发生油污堵塞，并且发生过管道气体超标情况，水务部门担心粉碎机的推广会加重油污堵塞和管道气体超标。废弃油脂热值可达38.9 kJ/g［11］，建议居民分入其他垃圾焚烧，有条件的社区建议进行废弃油脂回收。结合北京市污水管道和污水处理能力现状，在城市建成区以及农村地区不建议规模化推广使用厨余垃圾粉碎机。

2.3.2 社区出水水质情况

根据厨余垃圾的理化特性、粉碎机的工作原理以及污水进入污水处理厂的过程，家庭安装厨余垃圾粉碎机后对污水水质的影响主要包括悬浮物、动植物油、CODCr、BOD5、氨氮、总氮、总磷和pH 等8 项指标。

安装厨余垃圾粉碎机后主要污染了厨房流出的污水，已建成小区污水管道已经安装完毕，无法解决厨房污水取样，因此采取2 套污水水质检测方案：一是厨房污水水质变化情况检测方案，即通过单独检测厨房污水水质的方法，调查安装厨余垃圾粉碎机后厨房污水水质的情况。考虑施工可行性和数据准确性等因素，对B 小区3 号楼3单元厨房下水管道进行改造，增加了缓冲池以模仿化粪池的功能；二是生活污水水质情况检测方案，即通过检测已经全部安装厨余垃圾粉碎机的小区生活污水，调查安装厨余垃圾粉碎机后生活污水水质情况。取样点在B 小区3 号楼3 单元缓冲池的进水口和出水口处及D 小区化粪池出水口处，水质检测结果见表3。

表3 污水水质情况Table 3 Sewage quality

由表3 可看出，B 小区3 号楼3 单元缓冲池进水口水质pH、CODCr和动植物油超出DB 11/307—2013 中排入公共污水处理系统的水污染物排放限值，污水经缓冲池后，出水口水质全部达标；D 小区化粪池出水口水质氨氮和总氮含量均高于北京市污水处理厂进水水质均值［12］，且超出DB 11/307—2013 排入公共污水处理系统的水污染物排放限值。

从检测结果可知，安装使用厨余垃圾粉碎机的厨房污水中动植物油是标准限值的3 倍多，虽经过化粪池后大部分油脂会被截留，但安装使用厨余垃圾粉碎机的小区仍需注意增加化粪池清掏频次，避免造成市政管网堵塞，油污性厨余垃圾建议统一回收处理，不建议粉碎直排。B 小区3 号楼3 单元缓冲池出水水质全部达标，但D 小区化粪池出水氨氮和总氮超出DB 11/307—2013 限值，可能与小区厨余垃圾粉碎机使用年限和小区缓冲池（化粪池）清掏频次有关。

3 结论

1）大规模集中安装厨余垃圾粉碎机的调研小区中均存在家庭下水管道和社区管道堵塞的情况，且家庭下水管道堵塞与楼层关系不明显；物业定期对管道维护管理能够在一定程度上减少堵塞情况。

2）混合厨余垃圾的污水进入缓冲池（化粪池）前部分项目超出DB 11/307—2013 中排入公共污水处理系统的水污染物排放限值，经缓冲池（化粪池）后可达到水污染物排放标准限值要求；调研小区缓冲池（化粪池）出水存在超标现象，可能与小区厨余垃圾粉碎机使用年限和小区缓冲池（化粪池）清掏频次有关。

3）结合北京市污水管道和污水处理能力现状，在城市建成区以及农村地区不建议规模化推广使用厨余垃圾粉碎机。新建小区应在确认污水系统实现雨污分流、排水系统正确衔接、污水处理厂实际运行处理能力可接纳粉碎后的厨余垃圾混合液的前提下，按照厨余垃圾排放系统的工程技术标准进行设计、施工、验收和维护管理，可规模化安装产品质量合格的厨余垃圾粉碎机。

4）已安装使用厨余垃圾粉碎机的小区，油污性厨余垃圾建议统一回收处理，不建议粉碎直排。