隨著國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平改善，中國城市和農(nóng)村的垃圾量不斷增加，居民消費(fèi)水平的提高，也帶來餐廚廢棄物的迅速增長。據(jù)統(tǒng)計，2015年中國城市垃圾產(chǎn)生量達(dá)1 860億 kg，其中餐廚垃圾占37%～62%[1]，2016年中國餐廚垃圾產(chǎn)生量估算有11 910萬 kg/d[2]，與日俱增的餐廚垃圾已成為困擾經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境治理的重大問題。餐廚垃圾具有水分高、鹽分高、有機(jī)質(zhì)含量豐富、組分時空差異明顯、危害性與資源性并存等特點(diǎn)[3]。針對餐廚垃圾的資源化利用，國內(nèi)外已經(jīng)經(jīng)過了幾十年的摸索嘗試，目前常用的填埋、焚燒等方法雖然見效快，但是也存在較大的弊端，同時資源利用率較低，因此使用更清潔綠色而且有效的資源化利用處理方法是當(dāng)前不斷探尋的重要目標(biāo)[4]，也是現(xiàn)代綠色城市建設(shè)及鄉(xiāng)村振興中的一個重要課題。文章通過追蹤餐廚有機(jī)廢棄物原料和其制品，掌握其養(yǎng)分動態(tài)并分析其資源化利用障礙因子，研究餐廚有機(jī)廢棄物資源化利用可行性，探尋安全科學(xué)的資源化途徑。

1 材料和方法

1.1 餐廚有機(jī)廢棄物組分調(diào)查與分析

本文餐廚有機(jī)廢棄物（kitchen organic waste）定義為：飯店、賓館和企事業(yè)單位食堂等加工、消費(fèi)食物過程中產(chǎn)生的殘羹剩飯、過期食品、下腳料和廢料等易腐有機(jī)廢棄物，嚴(yán)禁混入有毒有害垃圾。這是根據(jù)GB/T 19095《生活垃圾分類標(biāo)志》中餐廚垃圾定義結(jié)合實踐摸索后修改而成。

研究連續(xù)兩年對餐廚有機(jī)廢棄物按照每個月兩批（部分月份未采到樣品）的調(diào)查頻次，對上海市濕垃圾處理點(diǎn)進(jìn)行定點(diǎn)抽查，每批收集獲得餐廚有機(jī)廢棄物約2 500 kg，共調(diào)查30個批次餐廚有機(jī)廢棄物組分情況。兩年合計分析來料總量為86 000 kg濕垃圾。將不易降解的非濕垃圾作為雜質(zhì)人工分揀，調(diào)查雜質(zhì)情況。隨機(jī)選取其中24批以多點(diǎn)取樣法取得200 kg濕垃圾，用四分法抽取2 kg樣品進(jìn)行分析檢測。檢測由上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院進(jìn)行。

1.2 雜質(zhì)類型調(diào)查

從上海市集貿(mào)市場收集了20個批次菜場運(yùn)送的果菜皮濕垃圾抽樣，隨機(jī)抽樣量每批5 000 kg，調(diào)查方法為人工分揀，雜質(zhì)類型主要為4類：塑料制品、木制品、玻璃制品、金屬制品。

1.3 餐廚有機(jī)廢棄物資源化利用分析

將餐廚有機(jī)廢棄物通過高溫生化爐進(jìn)行處理后制作土壤調(diào)理劑，選擇閔行區(qū)和嘉定區(qū)餐廚有機(jī)肥廢棄物處理廠12個批次樣品進(jìn)行檢測成品。

1.4 分析方法

全氮測定用凱氏定氮法；全磷測定用分光光度計法；全鉀測定用火焰光度計法；pH值的測定用玻璃電極法；重金屬測定按GB/T 18877《有機(jī)—無機(jī)復(fù)混肥》；總鹽分測定用重量法；粗脂肪測定用索氏提取器法；鈉離子測定用硫酸—過氧化氫消化，火焰光度法測定。

1.濕垃圾雜質(zhì)率變化情況

2 結(jié)果與分析

2.1 餐廚有機(jī)廢棄物原料研究

2.1.1 原料組分分析

通過人工分揀方法，分別調(diào)查了30個批次餐廚有機(jī)廢棄物原料，總重量為86 000 kg，雜質(zhì)按每個批次計量，總重量為23 900 kg，雜質(zhì)率為27.8%。雜質(zhì)含雜率相對比較高，主要以塑料、磚瓦、玻璃等為主。根據(jù)圖1所示，按季節(jié)來看，濕垃圾雜質(zhì)率變化不明顯，一年半中波動不明顯。

2.1.2 果菜皮雜質(zhì)類型分析

選擇菜場果菜皮濕垃圾抽檢了20個批次合計調(diào)查了93 370 kg果菜皮濕垃圾。對4類雜質(zhì)進(jìn)行細(xì)分調(diào)查，按重量比雜質(zhì)率為0.86%。雜質(zhì)情況分析如下：（1）塑料制品為804.6 kg，而且20個批次都有檢出，平均每個批次40 kg；（2）玻璃制品122 kg，12個批次檢出；（3）金屬類制品，以易拉罐為主，共計34 kg，15個批次檢出。雖然雜質(zhì)率重量比不高，但是塑料占比非常高，塑料重量很輕而且不易降解不易分揀。

持續(xù)兩年跟蹤30個批次餐廚有機(jī)廢棄物原料進(jìn)行分析，雜質(zhì)率為27.8%?？赡芘c調(diào)查期間上海市還未完全開展垃圾分類有關(guān)，因此含雜率相對比較高，但是隨著相關(guān)垃圾分類政策出臺，雜質(zhì)率有下降趨勢。對20個批次農(nóng)貿(mào)市場果菜皮組分分析，雜質(zhì)率為0.86%，雖然雜質(zhì)率重量比不高，但是塑料占比非常高。

2.2 餐廚有機(jī)廢棄物原料成分檢測

2.2.1 餐廚有機(jī)廢棄物原料養(yǎng)分含量分析

對24批次餐廚有機(jī)廢棄物原料的氮、磷、鉀、有機(jī)質(zhì)等養(yǎng)分進(jìn)行檢測分析，結(jié)果如表1所示。

全氮含量3.9%～6.9%，平均為5.9%；全磷（以P2O5計）含量0.9%～2.6%，平均為1.6%；全鉀（以K2O計）含量0.4%～0.8%，平均0.6%；總養(yǎng)分6.3%～10.2%，平均8.1%。有機(jī)質(zhì)含量55.2%～65.6%，平均60.7%；C/N為5.0～8.7，平均為6.0，完全符合國家有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)（NY 525-2012）對養(yǎng)分的要求，其中餐廚有機(jī)廢棄物原料中的全氮含量較高，占總養(yǎng)分的72.7%，這可能和生活條件提高導(dǎo)致飲食中高蛋白含量增加有關(guān)；餐廚有機(jī)廢棄物原料的C/N較低，是堆肥的優(yōu)質(zhì)原料。同時結(jié)果顯示，全氮、全鉀、總養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)含量的變異系數(shù)均小于15%，說明這些指標(biāo)的含量變化幅度不大。

2.2.2 餐廚有機(jī)廢棄物原料障礙因子分析

針對餐廚有機(jī)廢棄物原料常見的障礙因子，主要包括鹽分、粗脂肪等進(jìn)行檢測，結(jié)果表明（表2），含水量為72.4%～82.1%，平均77.2%；總鹽分為2.5%～6.7%，平均4.3%；鈉離子含量為0.81%～1.86%，平均為1.18%；粗脂肪為16.8%～36.4%，平均28.35；pH值為3.8～4.6，平均4.3。其中含水量和pH值的變異系數(shù)較低，說明結(jié)果的變化幅度較??；總鹽分含量的變異系數(shù)明顯高于Na和粗脂肪含量，說明餐廚有機(jī)廢棄物原料總鹽分的含量不如Na和粗脂肪穩(wěn)定。

2.2.3 餐廚有機(jī)廢棄物原料重金屬含量分析

對上海24個批次餐廚有機(jī)廢棄物原料的重金屬檢測分析，結(jié)果如表3所示。由于重金屬的含量較低，結(jié)果的變異系數(shù)明顯大于養(yǎng)分、總鹽分、粗脂肪等指標(biāo)，根據(jù)重金屬變異系數(shù)的結(jié)果，重金屬含量的變化幅度從大到小依次為：Hg、Pb、Cd、Cr、As。監(jiān)測結(jié)果顯示重金屬含量符合國家有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)（NY 525-2012）要求，但As的風(fēng)險較大，這可能和肉制品生產(chǎn)過程中飼料添加劑有關(guān)。

餐廚有機(jī)廢棄物原料的養(yǎng)分含量較高，養(yǎng)分以氮為主；餐廚有機(jī)廢棄物的C/N較低，就養(yǎng)分而言是制作肥料的優(yōu)質(zhì)原料。其中重金屬含量符合有機(jī)肥料行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，但As的風(fēng)險較大，餐廚有機(jī)廢棄物資源化利用時需加強(qiáng)對重金屬的監(jiān)測。鹽分較高，同時Na含量明顯高于K含量，餐廚垃圾農(nóng)用時需加強(qiáng)對土壤理化性質(zhì)的評價與監(jiān)測。粗脂肪是一種容易分解的有機(jī)碳源，由于其粘附性強(qiáng)，施入土壤后容易堵塞毛細(xì)管，暫時性地影響作物根系呼吸，從而影響作物生長。餐廚有機(jī)廢棄物中粗脂肪比較高，由于土壤中本身沒有高油脂，當(dāng)外界帶入大量脂肪雖然可以增減蛋白成分，但是也對農(nóng)田環(huán)境和作物生長有較為嚴(yán)重的影響。

2.3 餐廚有機(jī)廢棄物資源化利用分析

2.3.1 養(yǎng)分指標(biāo)檢測

對12批次餐廚有機(jī)廢棄物高溫生化處理制品，針對氮、磷、鉀、有機(jī)質(zhì)等養(yǎng)分進(jìn)行檢測分析，結(jié)果如表4所示。

表1 餐廚有機(jī)廢棄物原料養(yǎng)分檢測結(jié)果（干基）

表2 餐廚有機(jī)廢棄物原料障礙因子分析（干基）

表3 餐廚有機(jī)廢棄物原料重金屬含量分析（干基）

餐廚有機(jī)廢棄物制品與常規(guī)有機(jī)肥比較，總養(yǎng)分最大值達(dá)到7.3%，略低于有機(jī)肥，但是原料測定總養(yǎng)分平均值達(dá)到8.5%，可能這與餐廚有機(jī)廢棄物原料含水量高且來源成分不穩(wěn)定有關(guān)。根據(jù)有機(jī)肥料的標(biāo)準(zhǔn)，有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到45%即可，餐廚有機(jī)廢棄物制品有機(jī)質(zhì)含量較高，pH值平均7.0，已經(jīng)達(dá)到肥料標(biāo)準(zhǔn)。

2.3.2 重金屬指標(biāo)分析

餐廚有機(jī)廢棄物制品比對有機(jī)肥料標(biāo)準(zhǔn)，5項重金屬均符合標(biāo)準(zhǔn)（表5）。

2.3.3 障礙成分指標(biāo)分析

餐廚有機(jī)廢棄物制品，與普通有機(jī)肥料相比可能存在高油高鹽問題，因此針對這兩個問題，重點(diǎn)檢測了鈉離子（Na+）、粗脂肪、EC值和種子發(fā)芽率（表6）。

由于餐廚有機(jī)廢棄物經(jīng)高溫生化過程進(jìn)行肥油處理，并且添加秸稈類輔料稀釋，12個樣品粗脂肪檢測值為4.1%～8.1%，平均值為6.4%，但是比對常規(guī)有機(jī)肥為未檢出。鈉離子（Na+）是餐廚有機(jī)廢棄物原料制品中具有代表性、典型性的鹽基離子，是一種分散劑，用于土壤后對土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)具有一定的負(fù)面影響。12個樣品鈉離子含量為0.26%～0.44%，平均值為0.34%，而普通有機(jī)肥鈉離子含量為0.21%，所以餐廚有機(jī)廢棄物制品需要注意高油高鹽影響。

種子發(fā)芽指數(shù)（肥水比為1：10）是衡量肥料對植物生長影響情況的重要指標(biāo)。12個樣品在開展發(fā)芽試驗過程中有3個樣品發(fā)生發(fā)霉現(xiàn)象，發(fā)芽指數(shù)為0～90.7%，有發(fā)生不發(fā)芽的批次，平均發(fā)芽指數(shù)為50.3%。相對存放時間比較長的樣品發(fā)芽指數(shù)較高。

表4 餐廚有機(jī)廢棄物制品養(yǎng)分檢測結(jié)果（干基）

表5 餐廚有機(jī)廢棄物粗制品重金屬含量分析（干基）

表6 餐廚有機(jī)廢棄物制品障礙成分分析

2.濕垃圾高溫生化處理廠

3.濕垃圾制品發(fā)芽率試驗

餐廚有機(jī)廢棄物經(jīng)高溫生化過程進(jìn)行肥油處理（圖2），并且添加秸稈類輔料稀釋后，養(yǎng)分平均值為4.7%，有機(jī)質(zhì)含量平均值為74%，鈉離子平均值為0.34%，粗脂肪平均值為6.4%。其中養(yǎng)分含量比普通有機(jī)肥低，鈉離子和粗脂肪高于普通有機(jī)肥，發(fā)芽指數(shù)較低，僅為50.3%。從餐廚有機(jī)肥堆肥制品檢測結(jié)果來看，養(yǎng)分含量并不高，難以成為優(yōu)質(zhì)的有機(jī)質(zhì)肥料主料培肥土壤，同時必須注意油分、鹽分作為資源化利用的障礙因子，需要進(jìn)一步研究。

3 討論與展望

通過濕垃圾原料組成成分分析，發(fā)現(xiàn)濕垃圾來源復(fù)雜且雜質(zhì)率較高，特別是塑料制品占比高，必須經(jīng)過嚴(yán)格分揀后才能后續(xù)利用。通過餐廚有機(jī)廢棄物制品分析發(fā)現(xiàn)油鹽指標(biāo)比較高，鈉離子（Na+）含量過高的話可能會引起土壤結(jié)構(gòu)退化以及加劇鹽堿化程度，粗脂肪含量高則影響土壤黏度從而影響作物生長[5]。此外，發(fā)芽指數(shù)較低，可能是由于高油高鹽影響了作物發(fā)芽（圖3）；有霉變情況是因為餐廚有機(jī)廢棄物營養(yǎng)豐富引起微生物快速繁殖，如處理不當(dāng)可能對土壤和水環(huán)境造成二次污染，導(dǎo)致疾病傳播[6]。

目前農(nóng)業(yè)部只允許餐廚垃圾作為土壤調(diào)理劑產(chǎn)品登記，要求源頭進(jìn)行嚴(yán)格分揀收集，不能混雜其他垃圾，另外由于土壤調(diào)理劑用量少，對土壤環(huán)境風(fēng)險相對也較小。因此在《上海市生活垃圾管理條例》法規(guī)基礎(chǔ)上通過嚴(yán)格分類的濕垃圾建議可以細(xì)分以下三類資源化利用途徑：

（1）農(nóng)貿(mào)市場以果菜皮為主的濕垃圾，其原料來源相對單一，如果嚴(yán)格分類，相對風(fēng)險較小，按相關(guān)要求嚴(yán)格分類后，可作為有機(jī)肥生產(chǎn)的部分原料，和畜禽糞便混合堆肥，生產(chǎn)有機(jī)肥料。

（2）餐飲、食堂的餐廚有機(jī)廢棄物作為土壤調(diào)理劑生產(chǎn)，制定相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，申請農(nóng)業(yè)部土壤調(diào)理劑登記證。建議優(yōu)先使用于園林綠化，限量使用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，為保護(hù)耕地筑好技術(shù)屏障。

（3）居民區(qū)濕垃圾由于其源頭較復(fù)雜，建議作為園林綠化基質(zhì)使用，應(yīng)用于上海新建園林改土與已有綠地的維護(hù)。