第570期【齐悦读—线上共读—透视新科技】 “齐悦读”[线上共读] 《厨余垃圾新去处》
（通讯员 邓辉）
讲座题目：透视新科技——厨余垃圾新去处
主 持 人：胜 春
做客嘉宾：周传斌，中国科学院生态环境研究中心研究员。
刘 涛，中国城市建设研究院有限公司高级工程师。
讲座时间：2024年6月17日～6月23日
（备注：讲座视频可循环播放）
透视新科技——厨余垃圾新去处
讲座内容：
各位好，欢迎收看我们今天的《透视新科技》节目！我是主持人胜春。在我们生活当中，有大量的厨余垃圾，如果处理不好，可能造成污染，现在有了一种新的处理方法，不但不会造成污染，而且还可能转成新的能源。我们通过短片去了解一下。菜叶、蛋壳、骨头、剩饭，一个家庭每天都会产生厨余垃圾。根据北京市政府2021年3月发布一项数据显示，北京市生活垃圾每天的平均清运量为2.11万吨，其中家庭厨余垃圾有3798吨。按照传统的处理方式，这每天近4000吨的厨余垃圾将会被运到垃圾处理厂，采用填埋或者焚烧的方式处理掉，但是这样的处理方式会污染环境。而今，科研人员使用了一个新技术，不仅可以把厨余垃圾无污染地处理掉，还能把它变成一种能源。首先，我们给大家介绍一下，我们请来的两位嘉宾，一位是中国科学院生态环境研究中心的研究员周传斌，另外一位是中国城市建设研究院有限公司的高级工程师刘涛。过去我们的厨余垃圾是怎么个处理方式？
厨余垃圾之前采用的处理方式，基本上是两种，一种是混合填埋，混合填埋它占用大量的土地方面的资源。另外来讲厨余垃圾本身的易腐烂的特性，产生了很多和环境比较不相融的这些味道等等，所以混合填满来讲，还有非常大的弊端的。第二是混合焚烧，对于混合焚烧来讲，因为我们大家都知道厨余垃圾的热值相对比较低，那么它在混合焚烧的同时，实际上是需要焚烧系统的其他的物质给它补充能量的，然后才能达到焚烧的目的，所以从这块来讲，厨余垃圾在混合焚烧来讲，还有很多提升的空间要去做。厨余垃圾它主要是有这么几个特点，第一个它的含水率特别高，在86%以上。还有就是它里面的含油率比较高，所以它的后续的处理难度还是比较大的，我们老祖先很早就给我们对厨余垃圾这样一类，这种有机废弃物处理指了个方向，最终要“回田”。在一百多年之前，有一个美国人，他当时是美国的农业专家，然后他是带着一个很好奇的问题来到了东亚，中国是他重点调研的地方，他的问题就是说中国只有美国大概50%的耕地，但是养活了数倍于美国的人口，他很好奇为什么，中国怎么做到的，然后他就来看，他当时看到了一个很有意思的一个现象，上海周边的农民，他会把鲜菜拉到上海去给上海市的人吃，然后他还会把粪便再拉回到周边的地方，去消纳处理，让菜长得更好。所以他当时就学到了这样一个智慧，像我们国家在（上世纪）八九十年代的时候，我们有一些堆肥厂，那个时候生活垃圾里面可能不像我们今天这样什么东西都有，可能像灰渣，然后厨余垃圾这样一些组分偏多一点。这样去做堆肥的处理还可以，就是在2000年左右，我们国家还有5%左右，就是每一年600到700万吨垃圾是被堆肥处理掉的，就这样一个比例。
现在为什么越来越难了，我们现在垃圾的混合的程度越来越高了。按照传统的那种简易的一些堆肥的方式，去处理我们现在厨余垃圾就没有以前那么简单了。过去我们国家的厨余垃圾的处理，主要是分成几个阶段，第一个阶段是在2000年之前，这个时候厨余垃圾基本上和我们的生活垃圾是在混合进行处理的。进入2000年之后，随着国家对垃圾处理工作逐步地重视，实际上生活垃圾的无害化处理工作也提到了日程上来了。在整个的处理过程中，从2000年到2010年前后，从一线城市到二线城市，包括到县一级的，建了很多生活垃圾无害化填埋场。那在这个阶段来讲，一部分厨余垃圾和生活垃圾，进行了混合的卫生填埋的处理，但是有一些西部的，包括一些地方的城市，它对生活垃圾进行了一些堆肥的处理，堆肥的处理主要是采用好氧发酵的方式，也是主要基于我们这生活垃圾有很多的有机物，觉得这一块可以资源化。但是在实施的过程中，因为我们生活垃圾的成分太（过）于复杂，那很多的项目到最终，就是和刚开始的预期，还是不太匹配。与此同时，从2008年以后，其实我们国家新上了很多焚烧的处理设施。特别是2010年，从“十二五”“十三五”，就是最近的十年过程中，厨余垃圾很多的去向是和我们的生活垃圾一起进入了生活垃圾的焚烧场，进行了混合焚烧的处理，这是第二个大的阶段。
第三个，进入了“十三五”之后，也就是在2016年之后，因为我们国家提出了要大力提倡垃圾分类工作，那么提到的以法制作为基础，政府作为推动，要建设垃圾分类、投放，包括收集、运输的整个的体系。那么实际上对厨余垃圾分类的处理，就提到了议事日程上来了。从2016年到现在，很多的城市已经陆陆续续地开展了厨余垃圾的项目工程的建设，比如像我们的上海、北京、厦门、宁波、福州、重庆等等。新的厨余垃圾处理方式到底是什么？厌氧发酵，采用不喜欢氧气的这种微生物去处理厨余垃圾，经过预处理的原料，会对它提油，提完油之后的这些浆液状的物质，我们会把它输送到发酵罐里面去。然后进行发酵，之后我们会继续进行资源化的利用。这个厌氧是相对于好氧（而言的）。对，好氧发酵和厌氧发酵最大的不同，实际上是我们使用了不同的微生物，一种是好氧的微生物，一种是厌氧的微生物。好氧发酵，举个例子，我们的农民把自己家的猪粪、鸡粪、牛粪，包括一定的秸秆进行混合，堆在我们的田边，经过一段时间的发酵，实际上这个是典型的一个好氧发酵的过程。
好氧的技术，它所面临的主要的问题是有几个，第一个，因为我们的厨余垃圾在没有分类的情况下，是一个比较混合的状态，那么它里面的物质相对比较复杂。我们好氧堆肥的最终去处，是想把它变成一种资源化的产品。比方说我们用于我们的这种园林，用于我们的农业，作为一种肥料，那么往往因为它前端的混合，就非常容易造成重金属超标。第二来讲，因为好氧周期的限制，它的空间用地很受限制，就必须要对它进行一些强制通风，加速它的发酵的过程。它的环境污染的二次控制不太容易解决，目前来讲国家用得比较多的有干式厌氧发酵技术，也有湿式厌氧发酵的技术。无论是干式还是湿式，总之来讲，厌氧发酵肯定是厨余垃圾处理的，主流工艺技术路线。厌氧的处理工艺，实际上发挥微生物的功能，去对厨余垃圾的组分进行降解，好比一个什么例子呢，就是一个食堂，首先是我们在食堂需要有人把菜买回来。第二块，就是在我们的后厨要加工，你要把菜切碎吧，切得越精细，越适合我们去吃越好，现在我们厨余垃圾处理技术里面，也是有同样这个类型的工序。比方说我们要破碎，我们要把大块的像大西瓜，大的苹果，把它破碎成微生物爱吃的这样一个大小，然后我们对它的这种理化特性进行一个调理，可能需要添加一些物质进去，怎么样适合它吃，怎么样能够让它吃得开心，然后能够让它发挥更大的作用。说到微生物，其实它一直都跟人类共存，它的数量非常地庞大，而且种类也非常地繁多，我们通过短片去了解一下。
微生物是一切肉眼看不见，或看不清楚的微小生物的总称，包括细菌、真菌、病毒等等。微生物几乎无处不在，因为在经历过亿万年的演变之后，它们具有了超强的适应能力和变异能力，即便是在非常极端的环境下也能生存。微生物是生物圈不可或缺的类群，比如在人的肠道里就有大量的微生物，它们帮助人类消化食物，获得营养，但是同时微生物对人类也存在危害，比如病原微生物。如今我们用微生物来处理厨余垃圾，会带来怎样的惊喜呢？厌氧的这种处理垃圾的方式，这个过程主要就是微生物，这些微生物是哪来的呢？本身的厨余垃圾里面自身就是含有微生物，还有这种河道的底泥，还有一些常年沉浮在一些森林这种腐殖土里面，我们去找一些微生物过来，去测试它的降解的效能。然后再看适不适合在我们的厌氧系统里面进行利用。那我们到底用的是什么样的微生物？按照厌氧的处理技术的需求，基本上它的微生物的构成，可以这样来分，一个是我们按照厌氧的反应的过程，它会分成像水解（微生物），把一些固体的东西，溶解成微生物可以吃的这种溶解态的这样一个物质，这是第一个。第二个叫产酸（微生物），就是把这些溶解到的有机质，把它变成乙酸。第三步叫产气（微生物），牵涉到的一般都是一些叫产甲烷菌，这是一种古细菌，它去参与将乙酸进一步地去分解成甲烷、沼气这样一个过程，这里面的每一步都是有微生物在参与的。那说到这个话题，我们来通过短片去了解一下。
厨余垃圾发酵可分为好氧发酵和厌氧发酵两种。好氧发酵利用的是喜欢氧气的一些微生物，因为发酵过程需要输入氧气或者直接暴露在空气中，就会产生能源的消耗或者带来空气污染。厌氧发酵利用的是一些不喜欢氧气的微生物，发酵过程可以在完全密闭的环境中进行，也因此具有了独特的优势。厌氧的这种处理垃圾的方式，以前我们为什么不用？厌氧处理厨余垃圾是最近在用，但是厌氧技术一直在用，厌氧技术用于很多的领域。（比如）酿酒等等这些都是采用厌氧技术去处理的，之前我们国家在做餐饮行业，食堂它的餐饮和餐厨垃圾处理的时候，采用的主流技术也是厌氧发酵技术，家庭厨余垃圾这个东西本身就是一个新的事物，是最近几年的事情。跟随着我们垃圾分类的工作提出来的，因为之前没有一个城市有产生这么大的这么集中的厨余垃圾处理的需求，因为没有分类，家庭厨余垃圾没有这么大的处理需求，所以之前没有去使用。现在像北京、上海这些城市，它垃圾分类工作做得比较（扎）实，确确实实产生了这么大的处理需求，所以就把这项技术推向了前台，也提出了一些新的挑战，因为我们现在厨余垃圾也没有那么容易处理，杂质含量比较高，含水率（也）比较高，所以也是对这个技术的更新优化提出了一些新的要求。
厨余垃圾经过厌氧等发酵之后，它变成了什么？厨余垃圾经过了厌氧之后，实际上它有“三相”，气相来讲，它会产生甲烷和二氧化碳。甲烷的这一部分，它是通过后面的处理的设施，可以把它变成电能或者变成热能。因为我们有的厨余垃圾里面，它是含有一定的油脂，把这个油脂提取（出来），可以更好地实现资源化的利用，所以在液相里面主要是水和油，还有一个是固相，就是我们在整个厌氧的发酵过程中，会有一部分沼渣存在。那么这部分沼渣实际上是非常好的有机的肥料，实际上总体来讲，我们看厨余垃圾处理的过程，其实资源化的程度，还是相对都比较高的。这个过程会有污染存在吗？我们整个的在气体进入发电之前，还有一个预处理的过程，那么这个预处理（过程）解决什么？是因为在我们的气相里面，不仅有甲烷还有二氧化碳，甚至也包括硫化氢、二氧化硫这样的物质。大家都知道硫化氢、二氧化硫，它的气味上还都是比较臭的，我们有一个预处理，在整个封闭的环境下，对它进行气体的预处理，实际上来讲，臭气的控制上，已经没有什么问题了。那么经过预处理的气体，进入我们的沼气发电机之后，它主要（产生的）是噪音，但是我们经常会把沼气的发电机放在一个密闭的构筑物里面，那实际上这一块来讲也是可以解决的，所以，整个的沼气的资源化变成电能和热能的过程，还是一个非常清洁（的）能源（转换过程）。
有机肥料是怎么转化过来的？有机肥料主要就是沼渣了，沼渣它的转化就是像我们微生物在发酵的过程中间，它会有一些残渣，在反应时间里面，它可能没有有效地去完完全全地转变成气体，有些是不可能转换的，然后就剩了渣。这个渣里面有些特点，包括像里面的这种氮磷钾含量很高，有机质含量很高，虽然说出来的时候不太好，但是经过一定的这种调理和处理之后，也能够变成看起来比较蓬松，看起来比较好的这种肥料的这种状态的一个物质。然后有一部分的沼渣再处理产生肥料这样一个过程。这种厨余垃圾新的处理方法，还有什么其他的优势吗？它相对于传统的其他的处理方式，它其实相对占地还是比较节省的，它整个过程可以实现自动化的控制水平也比较高，因为我们现在国内有些厂都在局部有一些工段，都可以实现无人值守、自动监控的这么一个方式，整个的厨余垃圾相对于别的（处理方式），它的二次的污染控制比较好做到。厨余垃圾采用厌氧处理，它是一个资源化的最好的一种体现的方式，也比较有利于我们实现碳减排。
我们去现场看过一些厨余垃圾处理的设施，密闭性非常好，容易产臭这些过程，全部都是密闭性的这种罐子，包括垃圾的进料和预处理。全部都是这种密闭化的生产线，有专门的这种抽风的系统，对它产生的这种气味、臭气，收集完之后进行净化处理，所以是一个非常密闭化的这样一个现代化的工厂，这么感觉这么一个设施，这是一个。还一个就是我们厌氧发酵的这样一个设施，它是一个自我能够产生能源的这么一个设施，有什么好处？在我们厂自己需要的一些能源里面，我们可以自己去供给。比方说电能，比方有的厂它是需要会产电的，它也是需要这种自身的电能，比方说维持厂区设备的运行，维持这个厂区的空调等等，需要一些电能。我们自己发的电就可以在厂区里面自我去消纳和利用，还有一个优点就是我们厌氧发酵的这个过程，是我们模拟的自然界的一个过程。强化版，相当于是，那么在这个过程中间，我们就会有一些能力更强的这种微生物的引入，然后我们会去调节这个微生物，喜欢的这样一个反应的温度和它适宜的这种养分的条件等等这些，所以，我们在我们所谓的甲烷的转换效率中间，采用我们这样一个技术路线，会比自然界有更高的这样一个产甲烷的效率。说到这个话题，我们通过短片去了解一下。
新的厨余垃圾处理技术，是在一个全封闭的空间里进行，这样不仅占地面积更小，还能够防止环境污染的发生。在经过预处理之后，厨余垃圾能够被微生物更好更快地降解，这也让垃圾的处理效率更高。不仅如此，新技术的产物也更加丰富，可以产出高质量的肥料和土壤改良剂，还能够产生电能。那么，厨余垃圾处理新技术目前的推广应用状况如何？厨余垃圾的发电能力又怎样呢？新的厨余垃圾处理方式技术的应用，目前在我们国家是一个什么样的状况？厨余垃圾，按照我们国家相关的术语标准，它是分三大类的。第一类，就是我们的农贸市场，果蔬品市场，它产生的这一部分垃圾。这块垃圾来讲，目前它接近于分类后的家庭厨余垃圾的这一块性质，它是可以混合处理的。第二大类，就是我们餐饮业、宾馆等一些（场所）产生的这种餐饮垃圾。它也是属于厨余垃圾的一种，那么我们从2011年到2016年，国家有100个餐厨垃圾处理的试点城市。在处理试点城市中，其中有一半到60%的，都是采用这种厌氧发酵的工艺，来处理餐厨垃圾的。第三种，就是我们的家庭厨余垃圾，就是我们每个人在自己家庭里面产生的这一部分。对于家庭厨余垃圾来讲，每天采用厌氧处理技术的，根据我们的统计，目前投（入）运（营）的还不到一万吨，那将来厨余垃圾的量和我们总的垃圾的设施规模能力（之）间建设有什么关系？基本上就是在15%到20%之间，也就是说将来我们国家总的家庭厨余垃圾这部分，大概有10万吨，每日处理能力需求，这是家庭的厨余垃圾。
正常估算的话，咱们按照个人来说，一个人的厨余垃圾一天0.3到0.4公斤。如果我们算餐饮，食堂的消耗一般是0.1公斤，其实含农贸市场这一块，也是我们每个居民消耗的，只是没有到我们家里来而已，那个是0.3到0.4（公斤）这样一个规模。我们做过研究，就是全国厨余垃圾的真正的处理需求就它的产量，2017年那个时候，大概就在一亿吨以上了，就全国的，所以未来的需求量很大。我们有大量的工作要做。对，刚才您提到一万吨的数据，让我们觉得目前，我们的处理量并不大，到底问题出在哪里？是技术上还是推广上遇到的瓶颈？它是我们国家推行垃圾分类体系，建设过程中的一个必然要经历的过程。因为我们现在所有的上厨余垃圾项目的（城市），都是我们2017年3月份，住建部还有其他的部委推出来的46个（垃圾）分类的重点城市。那么在这个46个重点城市来讲，它按照分类投放，分类收集，分类运输，分类处理，它基本上都已经在建设，或者说规划要建设厨余垃圾处理的设施。但是我们大家都知道，因为建设它是需要一定的周期的，它需要顶层设计，需要立项，需要建设，进入实质性的过程中。
一般一个项目（周期）短的都需要两年到三年的时间，长的可能需要时间更久，其中一个就是我们沼渣资源利用的问题。像厨余垃圾的厌氧发酵，尤其是干式厌氧发酵，我们怎么样去减少沼渣里面的一些杂质含量，然后提升沼渣里面的这种营养元素的含量，或者是利用沼渣去生产具有更高的这种附加值的这样一个产品，这个也是我们面临的一个挑战。还有一个，我们来料的杂质率比较高，有的企业他们接受的厨余垃圾里面可能会有30%甚至更高的杂质的含量，这给我们的预处理的工序带来一定的挑战。未来在这一块，首先第一个就是，需要呼吁我们分类的效果，我们能够更多地去改进我们企业提供的原料的来源的纯度。让这个技术能够更大规模地应用起来，其实前提是要做好垃圾分类。六个字，少浪费，多分类，减少我们厨余垃圾的处理负担，能够在分类端能够改变我们提供更纯的厨余垃圾分类的原料。垃圾分类离不开政府，也离不开我们每一个人。到了今天，我们说可以用厨余垃圾来生产电力，生产电力的能力到底怎么样？
实际上来讲的话，必须要提到几个前提。一个是它的有机物的含量，一个是它的含水量，还有其他的一些东西，不同的有机物的含量和最终能够换算出来的这种电能是不一样的。第二个来讲，和整个的厌氧处理技术的它的过程管控有非常大的关系，比如说我们有一个厨余垃圾的处理厂，也是采用了厌氧技术的主流（技术）。如果它的管理水平比较高的话，它对有机质的提取率就相对要大得多，有机质的提取率比较多的话，那么它产生甲烷的含量也就比较大，那在这（个）过程中，它发电量比较多，实际上厨余垃圾有机物的含量基本上会超过60%。它一般产生的沼气，应该是在120方（立方米）到160方（立方米）左右，如果按照一立方米的沼气，可以发两度电，大家可以算一下，基本上是在240和300度（千瓦时）之间。那么我们考虑到过程的一些损失，最终来讲进入沼气发电机，它能产生电能一般会在200度（千瓦时）左右。这个是一个什么概念？一般我们一个（日处理）200吨的厨艺垃圾的这么一个厂，它产生的电能，它可以满足当地很多居民的用电，这个数字应该是在5000户左右。这项技术未来会发展成什么样子？包括其他的学科领域也可以用到吗？
我们城市有很多有机固废的来源，像园林，近郊还有一些秸秆，还有餐饮垃圾，（这个处理系统）未来有可能会（变成）一个城市的有机固废的一个处理中心，所有东西都到这个地方去处理，这是一个。然后还有一个就是我们要看到，我们今天说的这个厨余垃圾的处理的这一套工艺，包括像分选其他的固废，或者是其他的（有）这种需要分选的这些行业，它都会有相应的这种应用价值。我们去怎么深度地提纯沼气，怎么样去把沼渣做成更好的资源化产品，这些东西对于其他行业来说也是很有借鉴的价值的。比如说我们现在很多家庭在装修的过程当中，会使厨余垃圾处理器在自己家里就把这些骨头，这些硬的东西打碎了，顺着下水道冲走了。对于未来我们厨余垃圾的收集，这是一件看起来好像不是特别乐观的事情了，这个取决于在多大的范围去推广应用。你刚才讲的这一套工艺，现在有确实是有在很多网站就能找到，就是有一些相关的产品，但是它的大范围的推广应用，我觉得还是有待商榷的一个事情。尤其是它会对我们现在的这种排水系统造成一定的冲击，我觉得这个是需要去讨论。或者是我们找一个范围较大的一块区域试一下，看会造成什么样的问题，看看它的结果。
当我们这项技术广泛应用之后，两位可以畅想一下，可能会给我们普通人的生活带来怎样的改变？我觉得对个人的生活改变还是很大，你看我们自己每天一桶厨余垃圾扔出去，或者是在食堂吃的剩菜剩饭扔出去，可能会带来很多的清洁能源。刚才我们讲的有沼气可能会发电，有可能把沼气直接转变成热能，也是可以给我们去供热，去使用的。首先给我们每个人提供了一个清洁能源的一个转换中心，另外一个就是我们城市实际上很缺有机质的，大量的有机质是从农村输送到我们城市来的。如果说我们有这样一些大的这种厨余垃圾处理的设施，然后我们可以把这些有机质变成沼渣、沼液，重新回到农田，或者是回到我们城市的土壤里面去，这样的话可以促进一个更加健康的（生态循环），我们说的一个城市生态系统的一个过程。您怎么看？从碳减排的角度谈一下，其实我们的厨余垃圾采用厌氧处理技术之后，特别是相对于原有的处理方式混合填埋来讲，它对碳减排是有非常大的环境的意义的。举个例子，如果说我们的厨余垃圾和以前的生活垃圾混在一起，实际上它们向大自然每天要排放大量的甲烷，这个甲烷它实际上是造成温室效应一个非常重要的载体，那么如果说我们采用这种厌氧的处理工艺技术路线来讲，实际上它对碳减排有巨大的意义，对我们整体的环境提升，其实起的作用还是挺大的。
我们厨余垃圾处理设施，我们叫它生态基础设施，它未来可以跟（为）城市提供很多的这种服务的功能，除了消纳垃圾之外，比方说它是不是可以做成城市的一个小电站，可以做成城市的一个小锅炉房，给城市提供热能、电能。甚至可以给居民提供一个休息娱乐的场所，提供这样一些更加（复）合多元化的这样一些功能，而不仅仅是一个垃圾处理的设施。这项技术是否能够彻底解决厨余垃圾的污染和再利用的这个问题？这项技术从理论上是肯定是可以的，但是在现实中，还是需要有一些改变，比如说我们刚才所提到的整个垃圾分类的工作。如果说我们的垃圾分类的工作没有做好，造成了过多的这种混合，实际上就是不能彻底的解决厨余垃圾的问题，因为它里面的厨余垃圾的杂质，对于整个的处理的过程是有非常重大的影响的，比如说我们的一些重金属，我们的其他的一些非有机类的物质等等。另外来讲，从厌氧的处理技术本身来讲，实际上自古以来它是在大自然里面都体现在很多的地方的应用，本身是一个成熟的这么一个技术，核心的问题是在于怎么样保证厨余垃圾的纯粹性。我个人认为，从理论上厨余垃圾这一块来讲，它的无害化、资源化其实还都是能保证的。其实垃圾就是放在一个不合适的地方的一种非常好的一个资源，从另一个角度来讲，我们也意识到了厨余垃圾分类的等等，这些对我们未来生活的重要性。感谢您收看我们今天的《透视新科技》节目！如果您想了解我们更多的节目内容，可以下载央视频收看我们过往的节目。好，今天的节目就到这儿了，我是胜春，咱们下期节目再见。
