“垃圾分類，你我有責”

“若是分類做得好，垃圾也能變成寶”

“請把廚餘垃圾和外包裝袋分開投放”

在大街上、社區中，我們随處可見各式各樣的垃圾分類标語，以及垃圾分類志願者們在桶前辛苦值守，引導大家将垃圾正确分類投放。

在垃圾投放時，你是否曾有困惑：為何要如此費時費力進行垃圾分類？而廚餘垃圾為何要單獨分為一類？直接焚燒、填埋或喂養家禽不是更省事？在本文中，我們将從廚餘垃圾厭氧發酵處置的角度，細說垃圾分類的重要性與廚餘垃圾生物處理的必要性。

廚餘垃圾産量驚人！

居民生活質量與消費水平的不斷提高，極大的促進了餐飲行業的飛速發展，與此同時，廚餘垃圾的産量也與日俱增。據統計，2021年，全國廚餘垃圾産量約為1.27億噸，同比去年增長5.8%，約占城市生活垃圾的60%。

在過去，廚餘垃圾主要以焚燒、填埋以及喂養家禽進行處置。而随着2011年地溝油事件以及2018年非洲豬瘟疫情的發生，國家對廚餘垃圾的處理處置愈發重視，也已明令禁止或限制廚餘垃圾飼喂生豬（廚餘垃圾是非洲豬瘟疫情傳播的重要來源）。國家十四五規劃中明确指出要深入推進垃圾分類工作，大力推行餐廚垃圾無害化及資源化利用，這對于發展循環經濟，實現碳達峰、碳中和具有重要意義。

地溝油與非洲豬瘟（圖片來源于網絡）

注：地溝油，泛指在生活中存在的各類劣質油，如回收的食用油、反複使用的炸油等。地溝油最大來源為城市大型飯店下水道的隔油池。地溝油中含有大量緻病、緻癌的毒性物質。

廚餘垃圾知多少？

廚餘垃圾是家庭廚餘垃圾、餐廚垃圾、其他廚餘垃圾的統稱。主要是指居民日常生活及食品加工、飲食服務、單位供餐等活動中産生的垃圾，包括丢棄不用的菜葉、剩菜、剩飯、果皮、蛋殼、茶渣、骨頭等，其主要來源為家庭廚房、餐廳、飯店、食堂、市場及其他與食品加工有關的行業。

廚餘垃圾分類（圖片來源于城市生活垃圾分類标志）

廚餘垃圾為何要分類出來單獨處理？

廚餘垃圾是一個複雜的固液混合體系，其高含水率、高有機質等特征也決定着其具有廢物性與資源性的雙重特性。

（1）含水率高，可達75%-95%。将廚餘垃圾與其他垃圾進行焚燒處理需要添加大量的助燃劑，導緻處理成本偏高；同時也難以滿足垃圾焚燒發電的發熱要求，容易導緻焚燒不充分，産生二噁英等有毒有害物質。而倘若進行填埋處置，需要的占地面積大，且産生大量的滲濾液與填埋氣，容易造成二次污染。

（2）營養元素豐富，在化學組成上含有大量的澱粉、纖維素、蛋白質、脂肪以及無機鹽。這也使其在堆放過程中極易腐爛變質，滋生蚊蟲，導緻緻病菌大量繁殖，嚴重威脅居民安全健康，污染城市衛生環境，因此，在廚餘垃圾收運、加工及處理過程中，通常需要采取有效的密封及單獨收集措施。而有機質含量高的特點同樣也決定着廚餘垃圾具有很高的資源利用價值。如廚餘垃圾經好氧堆肥可以制作良好的有機肥料；在特定的厭氧條件下，廚餘垃圾在微生物的作用下分解，可以産生沼氣與多類型的增值化學品；其中的油脂經提煉加工可制成生物燃油。

（3）由于我國不同地區飲食習慣的差異性，部分地區的廚餘垃圾還會具有油分、鹽分以及辣椒素含量高的特點。這給後續的資源化處理帶來較大的挑戰，對資源化産品品質影響較大。

分類出來的廚餘垃圾去了哪？

分類後廚餘垃圾的資源化利用

分類出來的廚餘垃圾，經廚餘垃圾車收運後，集中運往廚餘垃圾處理廠，依次經過脫水、除雜、破碎、固液分離、油水分離等步驟，最後進行生物處理。目前，我國采用的生物處理技術主要以好氧堆肥與厭氧發酵為主。

好氧堆肥是指在有氧的條件下，廚餘垃圾中的有機組分在好氧微生物（細菌、真菌、放線菌等）分泌的胞外酶作用下分解成可溶性有機質，再滲入到微生物細胞中，參與新陳代謝過程，實現有機物向腐殖質的轉化，最終腐熟穩定，形成有機肥料。有機肥料施用入土壤後，可以大幅改善土壤質量，提高作物産量。

好氧堆肥原理示意圖

厭氧發酵主要是指在特定的厭氧條件下，廚餘垃圾中的有機物質經過兼性菌與厭氧菌（主要包括發酵型細菌、産酸細菌、産甲烷菌）的分解代謝作用，最終生成甲烷與二氧化碳，同時伴随産生大量的增值化學品如揮發性脂肪酸、乳酸、乙醇等。生成的甲烷經過提純後可以用産熱發電；發酵過程中産生的有機酸、醇類等代謝物，可以作為工業化學品的替代原料，從而在一定程度上代替化石燃料。

厭氧發酵原理示意圖

厭氧發酵已被廣泛證明是一種經濟高效、且碳排放較低的廚餘垃圾處置手段。據統計，一噸廚餘垃圾約産生100-140 m³沼氣，1 m³沼氣約産生2度電，相當于節約0.714千克的标準煤，每度電約抵消0.608千克的E_CO2（二氧化碳當量）。試想一下，如果我們日常生活中産生的廚餘垃圾絕大部分都能夠進行厭氧發酵處置，那麼産生的經濟效益與環境效益該有多大！

如上所述，廚餘垃圾厭氧發酵過程需要接種微生物與發酵底物（即廚餘垃圾中的有機組分）的共同參與。發酵底物（substrate）與接種微生物（inoculum）的比值定義為接種比（S/I）。接種比是影響厭氧發酵穩定性的重要參數之一，對于批次反應器的啟動以及甲烷和有機酸生成的定向調控具有重要意義。過高的S/I，即廚餘垃圾含量較高時，會破壞水解細菌、産酸細菌與産甲烷菌之間的互營關系，導緻反應器産生不可逆的酸化；而過低的S/I，即廚餘垃圾含量較低時，則會抑制厭氧發酵過程中所需酶的誘導，使其難以達到最大甲烷産量。不同的S/I會影響厭氧發酵過程中的關鍵微生物和中間代謝産物，導緻功能代謝途徑發生變化。

鑒于此，中國科學院城市環境研究所科研人員系統探究了不同S/I對廚餘垃圾厭氧發酵過程中動力學參數、微生物群落和代謝途徑關系的影響。結果發現：S/I=1:3下的甲烷産量最高，細菌與古菌的多樣性最為豐富。與其他S/I相比，S/I=1:3中微生物之間的合作關系更為明顯。值得注意的是，無論是氫營養型還是乙酸營養型産甲烷代謝途徑，S/I=1:3的産甲烷關鍵酶編碼基因相對豐度均為最高。這一結果将有助于揭示微生物與發酵底物的比例關系對厭氧發酵生化代謝過程的影響機制，從而為廚餘垃圾厭氧發酵的定向調控提供有效指導。

不同接種比對廚餘垃圾厭氧發酵過程中動力學參數、微生物群落與關鍵代謝途徑關系的影響

雖然厭氧發酵有如此般的神威，可以充分的将廚餘垃圾轉化為清潔能源，但是，其中也必然将投入大量的人力物力。且目前我們國家在厭氧發酵上還隻是“小個子”，仍面臨着許多技術難題，如資源化利用率低、處理體量小、運行不穩定等，這些在未來都需要科研人員從實際問題出發，潛心專研，逐一攻克。

垃圾分類我們該怎麼做？

生活要美好，垃圾要分類。垃圾分類可以有效提高每一類垃圾的純度，最大限度的從源頭上做到物盡其用，以便合理的進行無害化處置與資源化利用。我們多花一分鐘進行垃圾分類，在末端處置上能夠多産生一分的環境效益。

民以食為天，無論是家中用餐，還是外出下館子，我們都要遵循适量原則，倡導光盤行動，從源頭上減少廚餘垃圾的産生；在垃圾産生時，做到正确分類，精準投放。

一份外賣引發的垃圾分類

以廈門市為例的垃圾分類示意圖（圖片來源：廈門市環境衛生中心）

參考文獻：

1. 《城市生活垃圾分類标志》（GB/T 19095-2019）

2. 廈門市生活垃圾分類指導手冊

3. 《“十四五”城鎮生活垃圾分類和處理設施發展規劃》

4. 蔡旺炜, 陳俐慧, 王為木, 舉健, 馮紅春. 我國城市廚餘垃圾好氧堆肥研究綜述[J]. 中國土壤與肥料, 2014, (06): 8-13.

5. 郝曉地, 周鵬, 曹達啓. 餐廚垃圾處置方式及其碳排放分析[J].環境工程學報, 2017, 11(02): 673-682.

來源：中國科學院城市環境研究所

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