厨余垃圾全组分高值安全利用成套技术及应用

北京工商大学，河南省机场集团有限公司，河南艾尔旺新能源环境股份有限公司，宁波开诚生态技术股份有限公司，苏州腾康环保科技有限公司，江苏绿博生物科技有限公司

作者：任连海，李增辉，王 攀，赵晓琳，朱华伦，胡 兵，王 强，邮箱：renlh@th.btbu.edu.cn

【基本情况】

“餐厨垃圾全组分高值安全利用成套技术及应用”（以下简称“本项目”）来源于“十二五”国家科技支撑计划“密闭式生活垃圾与餐厨垃圾收运装备与智能调控系统开发”（项目编号：2012BAC25BO1）、“区域化餐厨垃圾联合处理及生物燃气产业化技术研发、商业模式构建与工程示范”（项目编号：2014BAC27B00）和国家自然科学基金“餐厨垃圾干式厌氧发酵优势菌群健康演替调控技术基础”（项目编号：51578008），起止日期为2013 年1 月1 日—2019 年12 月31 日。本项目成果由北京工商大学、河南艾尔旺新能源环境股份有限公司、宁波开诚生态技术股份有限公司、苏州腾康环保科技有限公司、江苏绿博生物科技有限公司共同研发。针对当前我国厨余垃圾杂质分离难、资源化产品附加值低的问题，研究了厨余垃圾全组分资源化、高值化利用技术，建立多元化、功能性、低碳有机质资源化再生产品体系；通过厨余垃圾资源化处理示范工程建设，实现科技成果应用推广，提升厨余垃圾资源化处理与利用的技术水平，促进我国厨余垃圾资源化处理产业发展。

本项目荣获2022 年度中国城市环境卫生协会科技进步奖一等奖。东莞、衡水、南昌、珠海厨余垃圾处理项目见图1。

图1 东莞、衡水、南昌、珠海厨余垃圾处理项目Figure 1 Kitchen waste disposal projects in Dongguan,Hengshui,Nanchang,and Zhuhai

【技术/案例原理及技术路线】

（1）针对厨余垃圾杂物多、生物料破壁难的问题，在系统研究厨余垃圾理化特性的基础上，研发了集破碎、淋洗、离心、筛分于一体的两级破碎、分段分级除杂、两级提油的有机质回收分选技术，突破了传统工艺对杂物耐受的局限，攻克了有机质资源流失难题。

（2）针对厌氧发酵系统搅拌不均匀导致的设备运行不畅、产气率低的问题，研究了射流及机械搅拌结合的搅拌技术，独特的导流搅拌可以将液面上可能存在的浮渣抽吸到罐体下部，并通过推流搅拌与浆料混合在一起，最终随沼液排出，有效防止上部浮渣结盖。

（3）为实现厨余垃圾固形物的高值化利用，研究了厨余垃圾饲养黑水虻技术，优化黑水虻处理厨余垃圾的饲养条件，探究生物强化对黑水虻处理厨余垃圾的作用，以提高鲜虫产量和厨余垃圾的减量率。

（4）利用厨余垃圾废液作为基质，通过接种具有解磷、固氮、解钾功能的微生物可以生产液态菌肥，从而实现厨余垃圾废液的资源化利用，降低污水处理成本。

厨余垃圾全组分高值安全利用技术见图2。

图2 厨余垃圾全组分高值安全利用技术Figure 2 Technology of high value and safe utilization of kitchen waste

【技术/案例特点】

（1）本项目提出了“边破边分”的新工艺理念，采用两级破碎、分段分级除杂、两级提油的工艺路线，有效降低了厨余垃圾处理过程中有机质的损失。

（2）本项目开发了采用射流及机械搅拌结合的形式，实现环向旋流和竖向升流搅拌，使物料和消化细菌可以短时间内充分混合，组合式厌氧发酵设备集发酵、储气于一体，能够节约设备投资，节省占地面积，降低投资成本。

（3）本项目研发了利用厨余垃圾固形物饲养黑水虻技术，筛选出肠道有益菌，通过肠道有益菌强化厨余垃圾降解饲养黑水虻，鲜虫产量可增加80%，大幅提升厨余垃圾固形物减量化水平。

（4）本项目研发了以厨余垃圾废液为基质的非灭菌环境条件下液态菌肥生产工艺，圆褐固氮菌和巨大芽孢杆菌的有效活菌数均高于2×108cfu/mL，杂菌率均低于10%，达到GB 20287—2006 农用微生物菌剂的要求，可通过农用等土地利用途径解决沼液最终处置和资源化利用的问题。

【长效运行模式与机制】

本项目以实现厨余垃圾的全组分高值安全利用为主线，实施多学科、全产业链协同创新。在深入研究厨余垃圾的产生特性、物理特性、化学特性、安全特性的基础上，系统构建处理工艺理论，研发精细化处理工艺技术与设计方法、专业化关键装备，研究全组分资源化、高值化利用技术，建立多元化、功能性、低碳有机质资源化再生产品体系；通过厨余垃圾资源化处理在北京、上海、苏州、宁波、东莞、衡水、南昌、珠海等示范工程建设应用，环境效益、经济效益和社会效益显著，具有较好的推广前景。

【经济、环境及社会效益】

（1）经济效益：本项目通过理论研究、技术设备开发和应用示范，在实现城市厨余垃圾处理处置技术创新的同时，将显著提升厨余垃圾的处理处置水平，实现资源化利用，获得沼气、免疫活性肽、液态菌肥等产品，提高厨余垃圾处理项目的经济性，降低由购买服务给政府带来的财政压力，具有显著的经济效益。近5 年新增销售额9.6 亿元，新增利润1.2 亿元。

（2）环境效应：本项目通过基于全量化和高值化为导向的厨余垃圾处理理论和技术体系构建，可以实现厨余垃圾的高值化和资源化利用，有效解决厨余垃圾的出路问题，减轻城市的环保压力，促进生态文明发展，具有良好的生态效应。

（3）社会效益：本项目创新性提出以全量化消纳和无害化处置为导向的厨余垃圾处理理论和技术体系，开发具有自主知识产权的厨余垃圾处置成套化技术及装备，构建助推城市厨余垃圾资源化回收与增值利用的产业化技术体系及标准规范，可有力保障垃圾分类政策的顺利实施，推进城市有机垃圾的整合治理和利用，促进“无废城市”建设，社会效益显著。