國家發改委近日發布《關于加快廢舊物資循環利用體系建設的指導意見》，要求到2025年，廢舊物資回收網絡體系基本建立，其中包括1000個以上綠色分揀中心;廢鋼鐵、廢紙、廢塑料等9種主要再生資源循環利用量達到4.5億噸等。
我國每年所產生的固體廢物數量巨大，這些固體廢物已成為環境的重要污染源。其處理方法主要有填埋、焚燒及生物處理等，處理的最終目標是無害化、減量化和資源化。生物技術可以對固體廢物中的哪些物質進行處理?處理后能達到怎樣的效果?運用生物技術處理固體廢物又會面臨哪些挑戰?
固體廢物被轉化成生物能或有機肥
全國人大常委會執法檢查組檢查固體廢物污染環境防治法實施情況的報告顯示，我國每年產生固體廢物超過100億噸。其中，每年產生的畜禽養殖廢棄物近40億噸、主要農作物秸稈約10億噸、一般工業固體廢物約33億噸、大中城市生活垃圾約2億噸，固體廢物產生量呈增長態勢。
威立雅集團中國負責人告訴科技日報記者，與傳統的填埋、焚燒等其他廢物處理處置方法相比，生物處理主要是處理廢物中的有機成分。
同濟大學生態文明與循環經濟研究所所長杜歡政教授表示，生物處理技術是利用微生物分解固體廢物的處理技術。生物處理技術主要包括好氧堆肥技術、厭氧發酵技術和生物轉化等。被處理的有機固體廢物包括污水污泥、廚余垃圾、農業秸稈、園林垃圾、畜禽糞污、食品加工行業廢棄物等。
好氧堆肥技術是指有氧的條件下，細菌、真菌、放線菌、纖維素分解菌、木質素分解菌等好氧微生物分泌在細胞內合成在細胞外起作用的酶——胞外酶，將固體廢物中的有機成分分解為可溶性的有機質。這些有機質再滲入微生物細胞中，參與新陳代謝，從而實現固體廢物向腐殖質轉化，最終達到腐熟穩定，成為有機肥料或有機土壤等。而好氧堆肥反應會產生熱量和二氧化碳。
厭氧發酵技術在無氧的條件下，利用厭氧或者兼性厭氧微生物降解有機固體廢棄物，并獲得甲烷和二氧化碳。該技術不僅能夠實現垃圾無害化和減量化，還可以獲得生物能甲烷和氫氣，實現固體廢物的資源化利用。
不過，在將有機物轉化為沼氣(即甲烷和二氧化碳)時，還會產生沼渣、沼液。厭氧發酵產生的沼渣、沼液富含未降解的有機物和礦物質，根據我國相關法規，還需要進行另一階段的處理后進行回收。“這是一個連續的過程。厭氧發酵工藝目前是處理廚余垃圾的主要工藝，近年來，在垃圾分類收集政策實施后，該技術在北京、上海等主要城市已獲得逐步發展和應用。”威立雅集團中國負責人說。
生物轉化是利用昆蟲將有機廢物轉化為蛋白質和肥料的生物過程。整個過程產生的高質量蛋白質，可作為動物飼料，滿足動物生長的營養需求。
杜歡政告訴記者，生物處理技術不僅能實現有機固體廢物的減量化，還能變廢為寶，將其轉化為有機肥料以及生物質天然氣等能源產品。
生物處理固廢技術取得良好效果
近年來，我國在生物處理固體廢物方面取得了大量的技術創新和成功案例。
“單品類有機廢棄物厭氧發酵過程經濟性較差，同濟大學循環經濟研究所聯合企業共同研發了多元固廢厭氧共發酵工藝技術，可實現規模化處理農作物秸稈、畜禽糞污以及餐飲垃圾、廚余垃圾、園林綠化廢棄物等多種城鄉有機廢棄物。”杜歡政說，他們基于微生物技術研究獲得復合產甲烷菌，讓有機廢物進入厭氧系統進行發酵，產生生物質天然氣。他們的復合菌可縮短有機物降解周期、提升天然氣產量。
江蘇連云港市推出的餐廚垃圾處理項目，利用有機廢物或厭氧發酵后的副產物沼渣養殖蠅蛆等昆蟲，從而獲得蛋白和肥料。即通過自動化上料設備，將裝有蠅蛆卵的養殖盒送入育雛單元房進行養殖。經3—4天的養殖孵化后，分盒加料后送到快速生長單元房養殖，養殖約4天后再通過篩分設備將成蟲和蟲糞分離。分離后的成蟲是各類飼料蛋白的理想原料，可供應給禽類養殖場、水產、寵物等行業;蟲糞是有機肥，可用于有機綠色農產品生產中。
杜歡政說，諸多生物處理固體廢物技術以及創新，目前已經在瓊海市生物天然氣項目、廣州東部生物質能利用項目、寧波市餐廚垃圾處理項目、連云港市餐廚垃圾處理項目等獲得綜合應用，獲得了良好的效果。
生物處理固體廢物技術還在不斷突破中，應用范圍也日益擴大。中國科學院武漢巖土力學研究所科研人員發現，微生物礦化技術在固體廢物強度提升和重金屬穩定方面效果顯著。與傳統水泥基固化穩定化相比，微生物反應材料擾動性小，生物黏結產物與基質顆粒間力學相容性良好，特定條件下微生物法產生的材料，黏結強度遠高于水泥，并可保持基質的透水性、具有更高的環境穩定性。通過微生物礦化技術，有利于將固廢材料作為土工材料而實現資源化利用，而且固化過程不排放二氧化碳。
實現技術產業化需形成耦合協同效應
隨著我國主要城市逐步推進生活垃圾分類，有機垃圾數量持續增加，我國也新建了大量生物處理固體廢物的項目。但杜歡政表示，生物處理技術仍存在諸多挑戰，比如好氧堆肥法占地面積大，鄰避效應強，在中大型城市難以推廣。厭氧發酵法經濟性差、產氣率低，生物質天然氣的能源轉換效率低，能直接將天然氣并網的項目較少，大部分是轉換為電能，存在較高的能量損失;副產物利用率低，大部分項目產生的沼渣、沼液不能資源化利用，還需投入較高水處理與焚燒處理成本;預處理技術有待進一步提高，國內垃圾分類尚處于起步階段，收運的有機垃圾中會含有大量雜質，對厭氧發酵影響較大。
“目前，通過生物處理技術產生的資源和能源，種類多、品質差異大且分布散，已有的收運體系和能源化利用方式都是從單一類別考慮，沒有形成耦合協同效應，導致全量收運難、持續盈利難。此外，產生的有機肥料銷路較差，大部分還只是政府園林綠化采購。”杜歡政說。
威立雅集團中國負責人建議，生物轉化產業化發展的關鍵，在于如何鼓勵最終用戶了解、接受和使用更多的生物轉化產品。這需要政府、企業和最終用戶共同合作，制定激勵性的產業政策。
固體廢物處理從物理、化學方法處理發展到生物處理，杜歡政認為，生物處理具有低成本、綠色環保、可資源化利用等優點，從某種意義上說，是比物理、化學方法更優的垃圾處理路徑。但是可用生物處理技術進行處理的有機固體廢棄物來源廣泛，并隸屬于不同的管理部門。比如農業秸稈、畜禽糞污歸農業部門管理，污水污泥、廚余垃圾歸住建部門管理，園林垃圾歸園林部門管理，在處理過程中，各種有機固體廢物難以相互匹配和耦合，無法實現效益的最大化。因此，他建議，各部門需把與固體廢物處理的有關政策集中起來，解決單品類有機廢物生物處置經濟性較差等問題，促進產業的協同共生、可持續發展。
責任編輯：Rex_01
