張青 栗方亮 孔慶波

(福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所，福建 福州 350013)

引言

近年來，隨著中國經(jīng)濟(jì)的不斷崛起，我國人民生活水平得到了較大提升，餐余廢棄物的產(chǎn)量呈現(xiàn)出快速增長的趨勢。相關(guān)數(shù)據(jù)表明，我國餐余廢棄物在2017年和2018年的年產(chǎn)量，分別達(dá)到了0.9972億t和1.08億t，并將以年平均10%的速度增長[1]。餐余廢棄物具有高含水量、高有機(jī)質(zhì)含量以及營養(yǎng)物質(zhì)豐富等特點(diǎn)[2-5]，有較大的資源重復(fù)利用潛質(zhì)；但同時(shí)，這些特點(diǎn)又使得餐余廢棄物極易腐爛變質(zhì)，倘若得不到妥善處理，既會造成極大的資源浪費(fèi)，又容易引起嚴(yán)重的環(huán)境污染，危害民眾身體健康[6]。

目前，越來越多專家學(xué)者意識到餐余廢棄物處理問題的緊要性，并針對餐余廢棄物的資源化利用提出各種可行性意見。餐余廢棄物的處理方式通常包括填埋、蚯蚓堆肥、提取生物降解塑料技術(shù)、好氧堆肥和固態(tài)發(fā)酵[7-10]。然而，現(xiàn)有關(guān)于餐余廢棄物資源化處理的研究多是針對城鎮(zhèn)集中規(guī)?；幚碚归_，對于農(nóng)村餐余廢棄物的處理模式研究較少；而我國農(nóng)村人口基數(shù)龐大的國情使得我國每年都會產(chǎn)生大量的農(nóng)村餐余廢棄物。農(nóng)村缺乏完善的餐余廢棄物回收處理技術(shù)體系，很容易衍生出一系列環(huán)境問題和社會問題。因此，開展農(nóng)村餐余廢棄物處理研究工作，提升餐余廢棄物的資源化利用能力，改善農(nóng)村人居環(huán)境是大勢所趨，對實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[11]。

本文針對農(nóng)村區(qū)域分布廣、居住地分散、經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)較差等現(xiàn)實(shí)問題，提出農(nóng)村餐余廢棄物分層發(fā)酵精制有機(jī)肥的構(gòu)想，具體內(nèi)容如圖1所示。該項(xiàng)技術(shù)經(jīng)過在光澤縣吳屯村、大田縣吳山鎮(zhèn)等地多年的實(shí)踐，最終于2022年1月4日成功被遴選為農(nóng)業(yè)農(nóng)村部有機(jī)廢棄物資源化利用典型案例(農(nóng)辦社【2022】1號)[12]。文章介紹了包括前期宣傳動(dòng)員、監(jiān)督體系的設(shè)立、餐余廢棄物的收集與運(yùn)輸、餐余廢棄物的分揀以及分層發(fā)酵池精制有機(jī)肥等內(nèi)容，旨在為我國農(nóng)村利用分層發(fā)酵池模式處理餐余廢棄物提供一定指導(dǎo)。

1 前期宣傳與監(jiān)督體系

1.1 前期宣傳動(dòng)員

我國資源化立法起步較晚，在21世紀(jì)初提出“走循環(huán)經(jīng)濟(jì)之路，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展”的思路，之后又出臺《可再生能源法》和《循環(huán)經(jīng)濟(jì)促進(jìn)法》等相關(guān)法律法規(guī)，但始終缺少具體詳細(xì)、針對性強(qiáng)的實(shí)施細(xì)則[13]。尤其在農(nóng)村，村民思想水平較為傳統(tǒng)，若缺乏相應(yīng)實(shí)質(zhì)的、操作性強(qiáng)的政策支持，不加強(qiáng)對資源化利用的宣傳，人們往往更愿意延續(xù)傳統(tǒng)做法，而非接受新事物，進(jìn)行改變。因此，在農(nóng)村開展餐余廢棄物資源化利用的工作，前期的宣傳動(dòng)員工作尤為重要[14]。

圖1 農(nóng)村餐余廢棄物分層發(fā)酵流程圖

關(guān)于農(nóng)村餐余廢棄物分層發(fā)酵精制有機(jī)肥的前期宣傳活動(dòng)，具體可從以下幾點(diǎn)展開。

1.1.1 成立村鎮(zhèn)領(lǐng)導(dǎo)小組

要想真正落實(shí)好一項(xiàng)計(jì)劃，必須先建設(shè)起一個(gè)專項(xiàng)的領(lǐng)導(dǎo)隊(duì)伍。尤其在農(nóng)村，村民領(lǐng)悟能力較為薄弱，必須有人在前引路，指明方向。

1.1.2 制定具體實(shí)施計(jì)劃

推選出執(zhí)行團(tuán)隊(duì)后，需要制定出具體的實(shí)施細(xì)則。各村各鎮(zhèn)餐余廢棄物收集點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)布局、餐余廢棄物收集車輛的運(yùn)輸路徑和各村民應(yīng)盡的責(zé)任義務(wù)等均需被列入具體計(jì)劃中。

1.1.3 開展專題教育培訓(xùn)

以具體實(shí)施細(xì)則為主題，開展專題教育培訓(xùn)活動(dòng)，各村按區(qū)域推選代表參加，各區(qū)域代表學(xué)習(xí)后回村指導(dǎo)其它村民。

1.1.4 粘貼標(biāo)語，組織宣傳

可充分利用媒體資源，集思廣益，收集相關(guān)標(biāo)語，并在村鎮(zhèn)合適地點(diǎn)粘貼。向村民普及餐余廢棄物資源化利用的潛力及處理不善將對環(huán)境造成的危害，鼓勵(lì)村民踴躍投身其中。

1.2 設(shè)立相應(yīng)監(jiān)督體系

為確保餐余廢棄物分層發(fā)酵精制有機(jī)肥方案的順利實(shí)施，可設(shè)立相應(yīng)的監(jiān)督體系及獎(jiǎng)懲制度，由村民互相監(jiān)督檢舉。對不配合餐余廢棄物資源化利用工作的村民進(jìn)行批評教育，若是屢教不改，可采取一定強(qiáng)制措施，如給予一定數(shù)額的罰款。對積極執(zhí)行相關(guān)計(jì)劃、配合做好餐余廢棄物的收集工作并主動(dòng)監(jiān)督檢舉不良現(xiàn)象的村民給予一定物質(zhì)及精神獎(jiǎng)勵(lì)，如將其評選為文明住戶或發(fā)放一定數(shù)額獎(jiǎng)金等。通過設(shè)置合理的監(jiān)督與獎(jiǎng)懲體系，旨在遏止部分村民的不良行為，提高村民參與餐余廢棄物資源化利用的積極性[15]。

2 農(nóng)村餐余廢棄物的收集與運(yùn)輸

2.1 餐余廢棄物的收集

2.1.1 餐余廢棄物的定義

食物作為供應(yīng)人類機(jī)體正常運(yùn)行的物質(zhì)，每個(gè)家庭每日都會消耗相當(dāng)數(shù)額的食物，不可避免地就會產(chǎn)生相應(yīng)數(shù)量的餐余廢棄物。具體而言，餐余廢棄物是指居民日常生活及食品加工、飲食服務(wù)、單位供餐等活動(dòng)中產(chǎn)生的垃圾，包括丟棄的菜葉、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(guān)的行業(yè)[16,17]。

2.1.2 家庭餐余收集

餐余廢棄物的收集工作需要先從各戶的家庭餐余收集開始落實(shí)。在相關(guān)計(jì)劃開展前，相關(guān)負(fù)責(zé)人需按人口數(shù)量給各村住戶發(fā)放2～3個(gè)家庭餐余廢棄物收集桶，須保證收集桶的質(zhì)量達(dá)標(biāo)，能耐腐蝕、防水且容量足夠盛裝村民住戶單日產(chǎn)生的餐余廢棄物。待餐余廢棄物收集工作正式展開后，各戶每日所產(chǎn)生的餐余廢棄物由各戶自行收集，并由各戶村民自行將家庭餐余廢棄物送至指定點(diǎn)，集中傾倒在指定點(diǎn)的收集桶中。

2.1.3 村莊餐余收集

各戶村民收集家中當(dāng)日所產(chǎn)生的餐余廢棄物后，需將廢棄物集中送至公共收集點(diǎn)，等待統(tǒng)一處理。對于村莊餐余廢棄物公共收集點(diǎn)的設(shè)立，主要有以下幾點(diǎn)建議。

公共收集點(diǎn)的設(shè)立需按農(nóng)村具體人口密度進(jìn)行合理布局規(guī)劃，具體實(shí)施可根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際需求靈活調(diào)整。

公共收集點(diǎn)需配置數(shù)量足夠多、質(zhì)量良好的公共餐余廢棄物收集桶。公共餐余廢棄物收集桶優(yōu)先采用標(biāo)準(zhǔn)120L或240L移動(dòng)垃圾桶。對于收集桶的數(shù)量，針對村莊集中居住區(qū)和分散居住區(qū)，建議分別按照每20～30戶1個(gè)收集桶和每500～1000m2土地面積1個(gè)收集桶的比例配置。

由于大部分村民接受新事物能力較為薄弱，需對其進(jìn)行明確的引導(dǎo)，可在所設(shè)立餐余廢棄物公共收集點(diǎn)設(shè)置醒目標(biāo)識，引導(dǎo)村民準(zhǔn)確有序投放。

餐余廢棄物公共收集點(diǎn)示意圖如圖2所示。

圖2 餐余廢棄物公共收集點(diǎn)

2.2 運(yùn)輸裝置及方法

考慮到節(jié)能環(huán)保，餐余廢棄物的收集運(yùn)輸采用經(jīng)過改造的電動(dòng)三輪車來完成。整個(gè)設(shè)備包括三輪運(yùn)輸車和升降裝置，運(yùn)輸設(shè)備示意圖如圖3所示。升降裝置可用于實(shí)現(xiàn)對垃圾收集桶的半自動(dòng)化搬運(yùn)工作，較大程度減輕衛(wèi)生員工作難度及工作量。工作時(shí)，衛(wèi)生員只需將收集桶固定在升降裝置上，利用車載控制器實(shí)現(xiàn)收集桶的升降。待收集工作完成后，直接運(yùn)往餐余廢棄物分層發(fā)酵池所在地等待處理。

圖3 半自動(dòng)化餐余廢棄物收集運(yùn)輸電動(dòng)車

2.3 收集裝置與收集點(diǎn)的保潔維護(hù)

由于餐余廢棄物具有高含水量、高含油量、高含鹽量以及高有機(jī)質(zhì)含量等特性，餐余廢棄物極易腐爛變質(zhì)，還很容易吸引蒼蠅、蟑螂、老鼠等生物，倘若處理不善，很容易破壞周圍環(huán)境，造成病菌的傳播[18,19]。因此，在餐余廢棄物的收集過程中需要格外注意，在做到每日餐余廢棄物回收、處理的同時(shí)，還需要衛(wèi)生員定時(shí)定點(diǎn)對公共餐余廢棄物收集站點(diǎn)以及運(yùn)輸裝備進(jìn)行保潔維護(hù)。

3 餐余廢棄物的分揀與堆肥

3.1 堆肥裝置介紹

所設(shè)計(jì)的分層發(fā)酵池是一種可以將餐余垃圾進(jìn)行固液分離，再分別將固、液體廢棄物引入分層發(fā)酵池和沼液發(fā)酵池中進(jìn)行好氧發(fā)酵的一體化設(shè)備。分層發(fā)酵池主要由固液分離系統(tǒng)、分層發(fā)酵池池體、分層驅(qū)轉(zhuǎn)裝置、沼液發(fā)酵池以及肥料包裝平臺等組成，其整體結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。

圖4 分層發(fā)酵池整體結(jié)構(gòu)示意圖

3.1.1 固液分離系統(tǒng)

包括廢棄物暫存平臺和固液分離溝渠系統(tǒng)。其中，廢棄物暫存平臺長4m，寬2.5m，由水泥搭建且自帶有一定的坡度，用于暫存待發(fā)酵物。固液分離溝渠系統(tǒng)由篩網(wǎng)和小溝渠組成，溝渠總長約10m，用于將分離后的液體廢棄物溝引至液體暫存點(diǎn)。

3.1.2 分層發(fā)酵池池體

由單層磚砌成方池，根據(jù)吳屯村的餐余廢棄物產(chǎn)量，選擇2.5m×1m×4m的規(guī)格尺寸建設(shè)分層發(fā)酵池。池體設(shè)計(jì)充分考慮了裝置的保溫、防水性能，池體外壁由內(nèi)至外依序設(shè)有混凝土找平層、防水卷材層和混凝土保護(hù)層，能有效減少堆體熱量的散失，為物料發(fā)酵創(chuàng)造有利的溫度條件。分層發(fā)酵池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示。

圖5 分層發(fā)酵池內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

3.1.3 分層驅(qū)轉(zhuǎn)裝置

該部分主要由分層板和驅(qū)轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)組成。驅(qū)轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括把手、連桿和擺桿，各層設(shè)置左右對稱的2組驅(qū)轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。同層的各分層板分成左右2組，各分層板與驅(qū)轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)機(jī)械鉸接，在池體外部設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)控制手把。平常狀態(tài)下，手把鎖付在池體外部的鎖扣機(jī)構(gòu)上，從而確保各分層板的穩(wěn)定性。

3.1.4 沼液發(fā)酵池

將固液分離后的液體引入沼液發(fā)酵池，再添加少量輔助性物料和發(fā)酵菌種劑進(jìn)行一定周期的發(fā)酵，可得到適用于水肥一體化施肥灌溉系統(tǒng)的有機(jī)液態(tài)肥料，有利于提升廢棄物資源利用率。

3.1.5 肥料包裝平臺

肥料包裝平臺位于分層發(fā)酵池池體下方，在此平臺上完成對所生產(chǎn)肥料的簡易處理、包裝。

3.2 餐余廢棄物分揀與摻混流程

餐余廢棄物集中送至處理站點(diǎn)后，需在投入堆肥前對其進(jìn)行分揀。餐余廢棄物的分揀工作主要分為2步，分別為人工分揀和固液分離。對餐余廢棄物進(jìn)行人工分揀：衛(wèi)生員通過肉眼觀察，將廢棄物中較為明顯的異物挑揀出來，如堅(jiān)硬的果核、果殼等，以防止雜質(zhì)影響堆肥的效果；隨后進(jìn)行固液分離：將餐余廢棄物投至平臺，利用固液分離平臺自帶的坡度使多余的水分流入溝渠系統(tǒng)，在沒有明顯的水分流出后由工作人員向留在平臺上的固體廢棄物添加相應(yīng)的發(fā)酵菌劑和吸濕有機(jī)物料并加以摻混，摻混均勻后，待投入分層發(fā)酵池中進(jìn)行有機(jī)發(fā)酵。

3.3 分層發(fā)酵池堆肥工藝

餐余廢棄物經(jīng)過分揀和固液分離后，液體廢棄物隨溝渠系統(tǒng)流入液體暫存點(diǎn)，后續(xù)通過添加少量的輔助性物料和發(fā)酵菌種劑摻混后進(jìn)入沼液發(fā)酵池發(fā)酵，可用以制作水肥一體化肥料；固體廢棄物經(jīng)過物料摻混后，由操作員打開攔網(wǎng)，摻混后的物料借助重力作用進(jìn)入分層發(fā)酵池第1層中。經(jīng)過一定時(shí)間的發(fā)酵后，通過操作員轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)酵池外部對應(yīng)的驅(qū)轉(zhuǎn)把手翻轉(zhuǎn)物料。在驅(qū)動(dòng)把手時(shí)需注意轉(zhuǎn)動(dòng)順序：先放空下一層摻混物料，再將上一層摻混物料投放至這一層，確保物料層層發(fā)酵順利進(jìn)行。

翻轉(zhuǎn)后第1層發(fā)酵物料會進(jìn)入第2層中繼續(xù)發(fā)酵；同理，物料依次在第2層、第3層、第4層都進(jìn)行了一定時(shí)間的發(fā)酵；在第4層發(fā)酵完成后，固體廢棄物已經(jīng)基本腐熟完成。經(jīng)過分層發(fā)酵池4層發(fā)酵后的有機(jī)肥最終進(jìn)入到肥料包裝平臺。在分層發(fā)酵池整個(gè)發(fā)酵過程中，全程監(jiān)測各層堆體的溫度、濕度、氧氣濃度、二氧化碳濃度等指標(biāo)的變化。

4 堆肥產(chǎn)品檢驗(yàn)

合格的有機(jī)肥含有多種養(yǎng)分，有豐富的有機(jī)物，可以加強(qiáng)微生物的活動(dòng)，肥效持久，不僅可以陸續(xù)供應(yīng)作物營養(yǎng)的需要，還可以改良土壤的水、熱和通氣的條件，增進(jìn)土壤熟化；而未完全腐熟的有機(jī)肥不僅無法滿足作物的生長需求，還會給作物帶來不利影響。

因此，在堆肥結(jié)束后，需對肥料包裝平臺上的發(fā)酵產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量檢測，判斷產(chǎn)品是否符合我國國家有機(jī)肥料相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)[20]。一般情況下，可利用成品的含水率、pH值、碳氮比、重金屬含量以及種子發(fā)芽指數(shù)等指標(biāo)判斷發(fā)酵產(chǎn)品合格與否。

經(jīng)過產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)，若成品各個(gè)指標(biāo)均符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，則判定有機(jī)肥成品合格，在肥料包裝平臺上進(jìn)行包裝后，可運(yùn)往需肥地，待投入田間施用。若檢驗(yàn)為不合格，則視其不合格原因進(jìn)行不同處理，如果是由于發(fā)酵不完全造成某些指標(biāo)不達(dá)標(biāo)，則重新投入分層發(fā)酵池，進(jìn)行新一輪的有機(jī)發(fā)酵；如果是由于重金屬含量超標(biāo)導(dǎo)致產(chǎn)品不合格，則啟動(dòng)?；窇?yīng)急預(yù)案，避免高重金屬含量的肥料流入田間，破壞作物和土壤環(huán)境。

5 結(jié)論與討論

本文介紹了前期宣傳工作與監(jiān)督體系的設(shè)立：前期宣傳工作可具體由成立村鎮(zhèn)領(lǐng)導(dǎo)小組、制定具體實(shí)施計(jì)劃、開展專題教育培訓(xùn)、粘貼標(biāo)語和組織宣傳等方面著手展開，監(jiān)督體系的設(shè)立可輔以合理的獎(jiǎng)懲制度。

簡要介紹了農(nóng)村餐余廢棄物的收集與運(yùn)輸方法，餐余廢棄物的收集可分為家庭收集與村莊收集，由各戶村民收集家庭當(dāng)日餐余并自行送往村莊餐余廢棄物公共收集點(diǎn)，再由衛(wèi)生員利用改造過的運(yùn)輸裝置統(tǒng)一運(yùn)往餐余廢棄物分層發(fā)酵池所在地。

提出了農(nóng)村餐余廢棄物分層發(fā)酵精制有機(jī)肥的裝置，描述了餐余廢棄物的分揀、摻混工作以及分層發(fā)酵制肥工藝。堆肥過程中，先由工作人員分揀出餐余廢棄物中的明顯異物，再對餐余廢棄物進(jìn)行固液分離；在分離后的固體廢棄物中添加相應(yīng)發(fā)酵菌劑與吸濕物料并摻混均勻后，投入分層發(fā)酵池中開始有機(jī)肥發(fā)酵；經(jīng)過分層發(fā)酵池層層發(fā)酵與成品檢驗(yàn)，最終實(shí)現(xiàn)了餐余廢棄物精制有機(jī)肥。

本文旨在建立起較為完善的農(nóng)村餐余廢棄物分層發(fā)酵精制有機(jī)肥技術(shù)體系，為我國農(nóng)村利用分層發(fā)酵池模式處理餐余廢棄物、精制有機(jī)肥提供一定的指導(dǎo)，從而提升我國餐余廢棄物的資源化利用程度。