市有机垃圾生化处理分析

随着生活垃圾处理技术的不断发展，有机垃圾生化处理作为现代生物工程与传统环境工程相结合的一项新兴垃圾处理技术已受到人们的关注。以有机垃圾生化处理机为代表的一类有机垃圾生化处理技术，以其能实现分类垃圾就地处理、实现垃圾源头减量，尤其是在推行源头垃圾分类收集的新形势下,而在一些城市得到了不同程度的推广应用。现结合有关城市生化处理机的应用情况和我市的具体实践，对我市有机垃圾生化处理机推广应用前景作简要分析。
一、有机垃圾生化处理技术介绍
有机垃圾生化处理技术的本质是人工堆肥技术，是在垃圾堆肥之前人为地添加了特定的微生物制剂，并通过处理机对堆肥温度、湿度、供氧量等参数加以控制，达到微生物制剂的最佳活动环境，从而促使有机垃圾以比传统堆肥快数十倍的速率分解，而且分解程度更高。垃圾生化处理机则是指使用微生物菌剂对可堆肥处理的生活垃圾进行生化处理的设备。
生化处理机添加的微生物制剂是由自然界中的放线菌、乳酸菌、酵母菌、细菌等多种微生物经过筛选、分离、培养、驯化、伍配等步骤，组成高效分解有机物的微生物群体（一般为好氧或兼氧菌），制剂成品可以是冻干粉、悬浊液或附着于固态载体。生化处理机使用的微生物制剂被约定俗称为“菌种”，这种菌种可以高效率地分解各类有机垃圾，如厨余垃圾、果皮、粪便、庭园垃圾、动物尸体等。
生化处理机主要用于分解处理易腐有机垃圾（简称有机垃圾、又称食物垃圾、俗称湿垃圾）。将有机垃圾投入生化处理机、加入菌种并搅拌均匀后，控制相应的温度、湿度和通风供氧条件，菌种会释放出大量的酶，将大分子有机物分解为糖、脂肪酸和氨基酸等短链的低分子有机物，菌种以此为养分代谢出水、气体和生物热能，同时以几何级数迅速繁殖。如此菌种可以周而复始地不断“吃”掉新投入的有机垃圾。随着代谢产物的累积，菌种会逐渐老化，一般经过数月至一年，需要在生化处理机中投入新的菌种。通常菌种对有机垃圾的分解速度为12～48小时，平均约24小时，残渣率为10%～20%。生化处理机排出的残渣可作为有机肥料或饲料添加剂，产生的水分可以通过表面蒸发、循环调湿或直接排出，产生的气体中可能会含有H2S、NH3等恶臭物质，可以通过高温分解除臭或喷淋塔生物脱臭，也有的将脱臭微生物直接配入菌种，而使排出的气体不含恶臭物质。
生化处理机在搅拌、控制温度、保持湿度、通风供氧、脱臭等过程中需要耗费较多电能，也有菌种称不需使用电能控制温度和脱臭，但进行适当的破碎和脱水的前处理工艺有时也是必要的。
二、垃圾生化处理在国内的应用实践
由于生化处理机设备结构不复杂，基本原理也较为简单，设备外型小巧，因此很容易形成不同规格和批次，目前市面上的生化处理机均按日处理有机垃圾量来确定其规格，有100公斤、150公斤、200公斤、250公斤、300公斤等不同型号，超过300公斤的较大型号比较少见。根据应用的对象不同，对规格型号的选择取决于服务区域内居住的人口和有机垃圾的产生量。就居住600户约20xx人的一个单元小区而言，一般选择日处理规模200公斤-300公斤的型号，即可满足有机垃圾处理的要求。
垃圾生化处理机最早是从日本传入我国，上海一些从日本回国的“海归”们把日本的企业介绍到了中国。生化处理机在日本、美国、英国、荷兰、德国等国家都有应用，采用此项技术用于庭院垃圾、居民区分类收集有机垃圾的集中就地处理，以居民小区甚至居民家庭为单位配备生化处理机，处理后的残渣作为住宅周边绿化的肥料使用。从生化处理机的功能上来看，可以区分为两种基本类型，即减量型和资源型。
目前，国内在有机垃圾生化处理机的应用上投入力度最大的是上海市，北京、天津、广州、青岛、深圳等城市也相继在一些物业管理较全面的高档小区引进了此项技术。上海市从上世纪九十年代开始，即开始引进垃圾生化处理机，最早是由日本大纳梦公司赠建的，投资成本和运行成本均较高。随着对该项技术与设备的消化吸收和不断引进，该项技术与设备逐步实现了国产化，生化处理机的核心技术之一的微生物菌剂也实现了国产化，目前除国外的技术设备供应商外，仅上海市就有上海建设路桥、玉垒、环境卫生设备厂、百复、丰业、东武、复旦浦发、耀丰环保、纪明机电五金、一本、恒晔生物科技等十多家公司可以提供相关设备与服务，设备投资与运行成本也大为降低。20XX年初，上海市投入运营的垃圾生化处理机就在60多台，其中70%设在居民生活小区，30%设在宾馆或饭店。结合垃圾源头分类收集工作的开展，上海市甚至将垃圾生化处理机的推广应用列入了“十五”环境卫生发展规划的主要建设和管理任务之中，即：“在有机垃圾专项回收地区，在居住区，特别是集市、宾馆、饭店等场所大力推广使用中、小型有机垃圾生化处理机，就地消纳垃圾，‘十五’期间完成市区布点设置有机垃圾生化处理机工作。”
随着此项技术的不断推广应用，也开始受到国家有关部门的重视，出台了相应的标准对其进行规范，其中最主要的是建设部颁布的《垃圾生化处理机cj/T227-20xx》技术标准，规定了垃圾生化处理设备的术语、分类、型号、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、储存等，适用于使用微生物菌剂对可堆肥处理的生活垃圾进行生化处理的设备。而在垃圾生化处理机应用较为普遍的上海，则进一步出台了《城市生活垃圾生化处理工程技术规范》和《上海市微生物菌剂使用环境安全评价导则》等试行地方标准规范，使生化处理机及其微生物菌剂的使用更加规范。
三、垃圾生化处理技术经济分析
结合我们从众多设备厂家获得的信息，以及我市绿景苑小区的应用经验，以垃圾生化处理机服务于600住户约20xx人的居民小区为基础，小区建筑面积10-11万平方米，分析其成本。
1、垃圾处理规模
日处理有机垃圾200kg，年处理73吨。
2、投资成本
设备投资：20.0万元/台
基建投资：4万元（含设备间、垃圾分类收集间、接水接电等）
其它投资：1万元
分摊到小区单位建筑面积上的投资成本：2.38元/平方米。
3、运行成本
（1）不计入折旧
电费（按民用电价0.60元/度计，日运行不低于20小时）480.00元/T；
人工费（按1万元/人年计，定员2人）273.97元/T；
菌种费（600元/半年）16.44元/T；
水费（年用水量0.7吨/天，水价2元/吨）7.00元/吨；
维修费（维修费按0.5%，大修费按0.5%计算）17.12元/T；
管理费（按上述直接费10%计取）79.45元/T。
合计运行成本：873.98元/T，约0.87元/kg，年总运行费用需6.38万元。
若将处理成本按建筑面积分摊，则分摊额为0.61元/m2.年，按户均住房建筑面积150m2计，则每户每年分摊91.5元
（2）计入折旧
设备等按十年折旧，维护费按年折旧费的30%计取，则单位垃圾处理成本增加为1.44元/kg，年总成本费用为10.51万元。
4、投资与运行成本比较
按200kg/天的处理规模计，生化处理机的单位规模投资为125万元/吨，而相比其它垃圾处理方式的单位规模投资而言，焚烧为40-60万元/吨，填埋为15-26元/m3库容，堆肥为20-30万元/吨。受处理规模的局限，生化处理机虽然节约了垃圾收运系统的投资，但其单位规模投资仍然是比较高的。如果在我市30个居民小区或大型单位、大厦、宾馆、饭店等试点推广应用，建设投资（包括设备）需要750万元；如果在全市推广垃圾生化处理机，全市垃圾中可处理的有机垃圾为600吨/天左右，需配备处理能力200kg/天的生化处理机3000台，其建设投资将达7.5亿元。
目前，我市垃圾收集、运输和处理（按陈家冲填埋场标准计算）成本分别为24元/吨、30元/吨和90元/吨，总计144元/吨，平均0.144元/kg（上海为0.24元/kg），相比之下，生化处理机0.87元/kg的运行成本（不计折旧）是比较高的。从运行成本构成比例来看，不含折旧，电费、人工和管理费三项所占比例较大，三项合计96.8%。而根据上海市垃圾生化处理机应用的统计分析，其中垃圾处理成本（不计折旧）为2.11元/kg，主要是人工和电费所占比例较大，二者合计86%，这两项也是造成上海与我市垃圾生化处理机运行成本差别的主要因素。
四、生化处理优缺点分析比较
生化处理机作为一种添加了高效菌种并控制堆肥条件的动态快速有机垃圾堆肥器，它对于整治小区环境、推进垃圾分类收集、消除垃圾收集和运输过程中的污染、实现垃圾“三化”处理具有显著效果，
其主要优点为：
1、源头减量效果明显。垃圾生化处理机应用于有机垃圾的就地处理，效率极高、分解彻底，源头减量效果明显。
2、有利于推进垃圾分类收集。应用垃圾生化处理机可在源头实现分类垃圾后续分类处理的部分配套，垃圾仅按干垃圾、湿垃圾和有害垃圾分类投放，厨余等湿垃圾主要由生化处理机就地处理，有害垃圾按危险废物单独收集处理，余下的干垃圾和部分湿垃圾填埋处理，在条件成熟时可作为再生资源回收利用或综合处理，有利于推进垃圾分类收集，快速提升垃圾分类收集率。
3、降低了垃圾运输过程中环境污染。生化处理机的应用可以省略有机垃圾的运输环节，使垃圾总体运输质量降低15%以上。同时，有机垃圾分类收集后，其余垃圾的含水率明显下降，甚至降至干垃圾的持水能力之下，减少了垃圾运输过程中的污水滴漏现象，也能改善垃圾运输过程中的恶臭现象。
4、减少了垃圾清运收集频率。有机垃圾处理机的应用，可改变现行的垃圾清运收集频率，扩大垃圾压缩转运站的服务范围。
5、延长卫生填埋场使用寿命。根据卫生填埋技术标准规定，进卫生填埋场混合垃圾中的有机物不能大于30%。生化处理机的应用，可基本满足这一要求，并可减少垃圾渗沥水的处理压力，减少垃圾的最终处置量，从而延长卫生填埋场的使用寿命。
6、提高垃圾热值及焚烧厂处理效率。根据实验数据及理论测算，垃圾每失水1%，低位热值提高15～35kcal/kg。据此推算，有机垃圾减量后如果使垃圾失水10%，可提高垃圾热值150～350kcal/kg。
7、小型方便使用灵活。生化处理机和有机垃圾堆肥厂处理的是同一种类的垃圾，前者是在小区或特定的点上分散处理分类收集的大部分有机垃圾，后者是在比较大的区域内集中处理全部有机垃圾；
8、与分拣中心处理具有优势互补。生化处理机与分拣中心处理的是不同种类的垃圾，具有很好的互补性，二者处理的前提都必须在垃圾的产生源头实行分类收集，在分拣中心的服务区域内，应重点推广生化处理机或建立有机垃圾堆肥厂。
从目前实践情况看，生化处理虽然具有很多优势，但也存在一定的局限性，主要表现为：
1、运行成本和建设投资比较高。推广应用中，这部分费用无论是由谁来出资，最终的承担者可能还是小区居民，需要考虑居民的承受力。此外，生化处理机的应用除设备外，还需要配套设备间和垃圾分类收集间等建构物，在已建成的居民小区应用，既要再次建设投资主体的限制，还要受到设置空间的限制，因此在新开发小区从规划开始即配套相应设施更具有操作性。
2、减容效果不明显。生化处理机的应用虽然可以减少垃圾的运输重量，但对体积的影响相对较小，减容效果不明显，因此在垃圾运输能力以“车吨位”来衡量的情况下，对垃圾总体运输量的减省效果也不明显。
3、添加菌种有安全和稳定隐患。生化处理机添加的菌种，虽然据称是来自于自然界的纯天然微生物制剂，但由于生物量极大且在非密闭系统中运行，最后还将流散于开放系统中，其对人身健康的安全性，甚至生态和环境的安全性是不容忽视的问题，需要进行安全性检测，目前国家尚未有统一的规范要求。另外，不同生化处理机厂商都称拥有独特的微生物菌剂，容易造成了对菌剂提供者的依赖性，菌种生产需要本土化；
4、实施和运行受条件限制。生化处理机的运行依赖于垃圾分类收集的实施和垃圾分类收集效率。生化处理机对占有机垃圾相当比例的贝壳、长纤维类物质、粗大骨等的处理效果不明显，为保障生化处理机的处理效率和正常运行，则需要前置破碎装置，使设备投资和运行成本增加。
五、我市生化处理应用的建议和对策
根据以上调查与分析，认为生化处理机不可能成为大型城市生活垃圾处理系统中的主流处理模式，仅能作为小区、大型单位集中办公大厦、宾馆饭店等垃圾分类收集点的配套设施和垃圾处理多元化技术中的一种形式存在，有利于迅速提高垃圾分类收集率。针对生化处理机的推广应用中存在的局限性，我们目前我市应用生化处理技术，应遵循“合理规划、分步实施、政策引导、严格管理”的原则来组织实施。
1、小范围试点，有步骤推广。受菌种来源和安全性、建设运行成本、管理办法等因素的限制，我市推广应用垃圾生化处理机可先在小范围内试点，试点地点宜选择在建的集中管理的高档小区。根据试点经验，再逐步向窗口性居民小区、大型单位集中办公点、宾馆饭店、学校、集贸市场等推广。
2、加强安全管理，规范建设运行。制定相关的管理办法，包括菌种安全检测的规范，保证垃圾生化处理机建设运行规范、有序和稳定。
3、出台优惠政策，保障推广运行。由于建设与运行成本方面的问题，需要出台相应的政策措施保障生化处理机的试点推广。
一是建议设于居民小区的生化处理机，采取分时计取电价的形式给予用电补贴，如在每天规定时段对其执行居民夜间电价（用电低峰电价），甚至在履行必要的程序后可全天执行居民夜间电价。
二是建议从征收的卫生服务费或生活垃圾处理费中拿出一部分补贴给使用生化处理机的物业管理公司，或与房地部门合作，调整物业管理费指导价，将垃圾生化处理机的建设和运行成本包含在内。
三是对于使用生化处理机的企事业单位，政府应按照核定的垃圾处理量给予适当的补贴或减免一定额的垃圾收运服务费。
四是对于投资建设和运营生化处理机的企业，通过行政许可（根据建设部157号令），使其不仅处理有机垃圾，还可从事垃圾分类回收等工作，通过物资回收或从环卫服务费中分列一部分作为补贴等形式予以补偿。
五是与环保等部门联手，在争创绿色小区、文明小区等活动中，鼓励、引导住宅小区应用生化处理机。
六是与规划土地部门联手，从控制规划的角度要求在新建小区，开发商必须配套建设垃圾收集和预处理设施。
4、改良技术设备，降低运行成本。目前市场上各类生化处理机各有千秋，技术上均较先进，但仍有可进一步完善的余地，尤其是降低运行成本。如前置破碎挤压设备可以将长纤维物纳入处理范围；将高温除臭改为生物脱臭可以降低运行成本；加大单机处理量或数台并置可以降低人工费等。
5、制定计划方案，有步骤组织实施。研究制定20XX年至20XX年推广实施计划，探索和创新我市生化处理工作模式，同时与我市垃圾分类收集试点工作相结合，实现生活垃圾综合利用。
一是20XX年，在新建小区和市、区级文明小区（社区）有选择地配置10台生化处理机，以新建小区为重点，与小区配套建设的垃圾收集站点配套使用。鼓励、引导高档小区应用生化处理机。
二是20XX年，在总结10台生化处理机的应用经验的基础上，继续在新建小区和市、区级文明小区（社区）、高档小区配置30台生化处理机，以市区文明小区和物业管理完善的高档小区为重点。
三是20xx-20XX年，鼓励企业应用生化处理机，重点开展各大宾馆、大型餐馆和单位、食品加工企业、学校和各类室内集贸市场试点，有选择地配置生化处理机10台。
6、采取灵活方式，明确经费渠道。
一是试点期间上建设经费（一次性投入）由小区开发商或单位业主承担，个别已建成社区可由政府出资。运行经费由物业公司或管理单位承担，政府给予政策支持。
二是试点初期如有障碍，可考虑政府投资设备，小区提供土建。