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研發階段/n在國內外許多地方針對餐廚垃圾的危害進行了許多有益的嘗試,制成蛋白飼料被認為是資源化處理垃圾一種直接方式。但仍然存在同病原安全隱患，其潛在的危害并不比用垃圾飼喂畜低。本工藝通過微生物方法對餐飲垃圾進行住轉化,餐廚垃圾經過高溫滅菌與菌種發酵后，可以全部轉化為產品與能源。其中的油會變成生物柴油，淀粉等糖類轉化為燃料乙醇，固體物質變成蛋白飼料添加劑，廢水可以產生沼氣、另外廢水可以培養光合細菌、葉面肥等。本工藝做到循環利用，資源化是第一位要求；本技術做到保證飼料安全、生物安全以及產品應用安全。技術

城市生活垃圾分選與綜合利用技術的核心是利用機械等方法高效分選出垃圾不同成分，針對分選出的不同物質加以不同的資源化利用方式。垃圾分選及綜合利用技術擯棄了傳統上垃圾所有組分采用單一處理技術的思維模式，而是基于對生活垃圾基質組成、垃圾組份性質進行深入分析研究的基礎上，通過一系列相互協作的分選設備將生活垃圾細分為有機質類、磁性物質、無機磚石類、塑料類、紙類、織物類等，并結合不同的資源化利用工藝①有機質制作有機肥工藝②廢舊混合塑料制作塑木工藝③織物和紙等可燃物類制備衍生燃料（RDF）工藝等實現高值化利用。垃圾經分選綜合利用之后只有少部分鈍化物質需衛生填埋，減容率達90%以上。

項目簡介： 餐廚垃圾等生物質廢棄物易腐敗、滋生蚊蠅，不但產生惡臭氣體、濾出液等污染環境，而且已成為傳播疾病的因素之一，同時餐廚垃圾的不當使用也威脅人身健康，因此餐廚垃圾的減量化、無害化和資源化處理已是國家的重大需要之一。本項目通過篩選、馴化獲得能夠高效降解木質纖維素、淀粉、蛋白質、油脂等的微生物菌株 20 余株，構建了系列微生物菌劑 5 種，研發了系列化的餐廚垃圾資源化裝置。 利用上述菌劑在自主研發的裝置中能在 6 小時內實現餐廚垃圾的資源化。作為土壤基質的產出物中有機質含量超過 80%，氮磷鉀總量不低于 5%，其各項指標均符合或超過農業部有機肥相關標準（NY525-2012 和 NY884-2012）。 該土壤基質可有效改良當前的鹽堿地和沙漠化土壤，恢復土壤的生態功能，其社會意義、環境意義重大。 上述相關技術成果在應用過程中具有能耗低，處理效果好的特點。 相關技術成果獲得 2015 年天津市專利金獎，2016 年中國專利優秀獎。

一、成果簡介 利用畜禽糞便和農作物秸稈栽培雙孢蘑菇等草腐型食用菌，利用木屑、枝杈和玉米芯栽培香菇等木腐型食用菌的循環經濟發展項目具有經濟效益高和不產生污染物等優勢，采收食用菌后的菌渣還可以作為有機肥料促進有機農業的發展。農戶栽培食用菌的投入產出比平均為1：2，即投入1000元錢的純利潤也達1000元。

一、 技術研發背景 （1 1 ）近年來我國垃圾焚燒飛灰產生量快速大幅增長，處置能力嚴重不足隨著我國經濟的快速發展和人民生活水平的提高，生活垃圾產生量大幅增加，年產生垃圾量約為 2.5 億 t，占世界總量的 1/4，相當長一段時間內還將以每年8%-10%的速度增長。目前我國垃圾焚燒飛灰的處置受場地和技術的制約越來越嚴重，局部地區已出現不能及時安全處置或處置成本過高而不能維持運行的尷尬局面，并嚴重阻礙了這部分地區生活垃圾處置由傳統填埋向焚燒發電的轉型。 （2 2 ）垃圾焚燒飛灰屬于危險廢物，需得到妥善處置根據《國家危險廢物名錄》，垃圾焚燒飛灰屬于危險廢物。垃圾焚燒飛灰對環境和人類生活的危害在于其重金屬不能依靠水體和土壤自身的凈化作用消除，只能遷移。由于重金屬容易在生物體內聚積，隨著時間的推移，當重金屬在生物體內積聚到一定量以后就會導致生物體畸形或導致突變，甚至生物體死亡。重金屬對人體的另一危害途徑是通過食物鏈傳遞。例如，生活在重金屬含量較高環境下的魚、蝦體內會富集重金屬，一旦這些食物被人體攝入，經過一段時間的積累，就會對人體健康造成極大的危害。特別是發生在日本的由汞污染引起的“水俁病”和由鎘污染引起的“骨痛病”事件、以及在歐洲陸續發現的由重金屬污染導致的一系列公共衛生健康問題，都使重金屬污染引起人們廣泛的關注。垃圾焚燒飛灰中的二噁英是一種非常穩定的親脂性固體化合物，可溶于大部分有機溶劑，容易在生物體內積累。二噁英的污染具有持久性、脂溶性和蓄積性等特點。 未來隨著垃圾焚燒飛灰產量的快速增加，如果不能妥善解決無害化處置垃圾焚燒飛灰的問題，不但會制約垃圾焚燒產業的健康發展，同時會對該地區的環境造成嚴重影響。 （3 3 ）垃圾焚燒飛灰的處置問題已經受到了國家相關部門的高度重視2016 年 10 月，國家住建部、發改委、國土部、環保部聯合發文《關于進一步加強城市生活垃圾焚燒處理工作的意見》（簡稱《意見》），意見提出在生活垃圾設施規劃建設運行過程中，應當充分考慮垃圾焚燒飛灰處置出路，鼓勵跨區域合作，提出“推進區域性垃圾焚燒飛灰配套處置工程建設”，統籌生活垃圾焚燒與垃圾焚燒飛灰處置設施建設，并開展垃圾焚燒飛灰資源化利用技術的研發與應用。 （4 4 ）北京地區的垃圾焚燒飛灰處置問題十分迫切截止至 2017 年底北京市已建成并投產 5 座垃圾焚燒廠：魯家山垃圾焚燒廠、高安屯垃圾焚燒廠、海淀大工村垃圾焚燒廠，順義垃圾焚燒廠，南宮生活垃圾焚燒廠，2018 年北京市正在加緊推進建設阿蘇衛、通州、順義二期、密云、懷柔 5處垃圾焚燒廠，按照規劃到“十三五”末，北京市垃圾焚燒飛灰年產生量將達35 萬噸以上，目前北京市的垃圾焚燒飛灰處置方式主要為水泥窯協同處置和制備陶粒資源化利用，這兩種處置方式的消納能力無法滿足北京市的需求，垃圾焚燒飛灰無害化處置迫在眉睫。基于以上現狀，研發團隊開發出了一種可安全并大規模資源化利用垃圾焚燒飛灰的新技術¬——深部膠結充填采礦協同資源化利用垃圾焚燒飛灰技術。 二、技術原理 （1 1 ） 全固廢充填料強度形成機理 膠結充填采礦協同資源化利用垃圾焚燒飛灰技術充分利用了“硅的四配位同構化效應”和“復鹽效應”。鈣礬石（Ca 6 Al 2 (SO 4 ) 3 ·(OH) 12 ·26H 2 O）是普通水泥混凝土中最常見的復鹽礦物，也是大部分地下采礦膠結充填硬化體中最常見的復鹽礦物。鈣礬石的溶度積常數為 1.1*10-40 。本項目組的前期研究結果表明，鈣礬石在水中的飽和鋁離子濃度比水淬高爐礦渣微粉在水中的飽和鋁離子濃度低10 倍以上。因此在有足夠 Ca2+ 、OH - 和 SO42- 離子供給的體系中，鈣礬石的結晶將能持續促進水淬高爐礦渣微粉中的鋁氧四面體從礦渣的玻璃體網絡中體解出來，從而促進礦渣中較高聚合度的硅-鋁氧四面體的鏈接被破壞，形成大量的活性硅氧四面體或硅氧四面體團，為發生硅的四配位同構化效應或形成 C-S-H 凝膠奠定基礎。其中鋼渣主要為膠凝體系要提供 Ca2+ 、OH - 和少量硅氧四面體。而鋼渣中的 Mg2+ 和 Fe 2+ 在膠凝體系中起到與 Ca 2+ 類似的作用。較大量的脫硫石膏主要為體系提供源源不斷的 Ca2+ 和 SO42- 。垃圾焚燒飛灰的主要成分為垃圾焚燒后產生的無機物和重金屬等，當煙氣凈化采用干式或半干式反應法時，另含有一些反應生成物（如 CaCl 2 、CaSO 4 ）和部分未完全反應的 Ca(OH) 2 等物質。可為膠凝體系提供大量的 Ca2+ 、OH - 和 SO42- 。同時垃圾焚燒飛灰中有含量較高的 Cl- ，在礦渣水化過程中會形成含氯水化產物水化氯鋁酸鈣，氯鹽在礦渣水化過程中會形成 NaOH 等堿性物質，提高液相堿度，促進礦渣水化的進一步進行。 （2 2 ）重金屬固化的機理 膠結充填采礦協同資源化利用垃圾焚燒飛灰技術在膠凝材料的水化過程中實現了對垃圾焚燒飛灰中重金屬的固化，膠凝材料的主要水化產物為鈣礬石、C-S-H 凝膠和類沸石礦物等，幾種產物對該體系固化重金屬均有貢獻。重金屬元素能夠以類質同象的方式進入鈣礬石的晶格而被固化，而 C-S-H凝膠具有很強的吸附重金屬的能力。另一方面，以砷菱鉛礬-砷鉛鐵礬類復鹽礦物（(Pb, H+ )(Al 3+ , Fe 3+ , Fe 2+ )3 (SO 42- , AsO43- )2 (OH) 6 ）為代表的含砷鉛礬類復鹽礦物也可以在砷、鉛化合物的參與下快速消耗溶液中的 Al3+ 、Fe 3+ 、Fe 2+ 、OH - 和 SO42-等離子，因此也能促進體系中礦渣微粉、鋼渣微粉和脫硫石膏的消耗，這類復鹽在水中的溶解度極低。在較高 pH 值條件下，這類復鹽的結晶可以使砷和鉛在水中的濃度都達到飲用水的標準。近些年的研究結果還表明，砷和鉛可以進入類沸石相的水化硅鋁網絡體中平衡電荷，或作為網絡體骨干的一部分而被高度固化。 （3 3 ）二噁英固化的機理 二噁英（dioxin，DXN），化學名為二氧雜環乙烷，標準狀態下一般呈白色固體，無色無味；熔點約為 303～305℃，當溫度達到 705℃以上時開始分解；難溶于水，美國環保局（US EPA，1900）推薦 2，3，7，8—TCDD 的水溶解度為 19.3ng/L，易溶于有機溶劑和脂肪；二噁英的蒸氣壓很低，大致為 8.3×10-13 ～4.8×10 -8 mmHg，一般隨取代氯原子數目的增加而降低，在大氣環境中超過 80%的二噁英分布在大氣顆粒物中。大部分的二噁英在生物體內不易被代謝，具有生物蓄積與生物放大作用。現行的垃圾焚燒技術的爐內溫度可以達到 850℃～900℃，絕大部分二噁英已經被分解，加之二噁英具有極低的溶解度和飽和蒸汽壓和極高的脂溶性，所以垃圾焚燒飛灰中二噁英通過溶解于水中和揮發傳播的比例很小，只可能通過隨垃圾焚燒飛灰顆粒進入土壤和水環境以造成污染，本技術通過物理包裹的方法斷絕了其污染傳播途徑，具體為礦渣基膠凝材料-垃圾焚燒飛灰水化反應所形成的固化體系中含有大量的 C-S-H 凝膠，其緊致的結構可降低整體固化體的滲透性，把含二噁英顆粒包裹固定其中。

目前，城市餐廚垃圾的處理方式主要有衛生填埋和焚燒，少部分用堆肥方式處理。因存在眾多困難 與弊端，未能充分利用城市餐廚垃圾。通過生態調查，我們發現雙翅目蠅類昆蟲（大頭金蠅蛆）為餐廚 垃圾的天然優勢分解者。利用大頭金蠅蛆強大的繁殖能力和快速生長潛力，對餐廚垃圾進行高效生物轉 化，在清除餐廚垃圾污染的同時，還可得到大頭金蠅蛆（可作為畜禽養殖業的鮮活餌料或烘干后制成昆 蟲蛋白粉）和有機肥兩個優質產品，實現餐廚垃圾的百分百減量化、無害化、快捷化和高值化資源再生 利用。以每轉化100噸餐廚垃圾為例，只需5～6天，即可產出畜禽水產養殖業和有機種植業大量需求的 優質昆蟲蛋白粉約2 .5～3 .0噸(均價約2 .5萬元/噸)和有機肥約50～60噸（均價約2000元/噸），日新增產值 16.2～19.5萬元。

本發明公開了一種利用餐廚垃圾制備生物炭的方法，將餐廚垃圾晾曬至含水率降到10%以下后粉碎的顆粒投入碳化爐內，通入氮氣加熱，以2-10℃/min升溫至200～300℃恒溫30～60min；以5～20℃/min升溫至350～500℃恒溫1～4h；然后在缺氧條件下降溫至80℃出料；粉碎后過100目篩獲得生物炭。本發明操作簡單，制備出的生物炭比表面積大，應用于農田可改良土壤的性質，提高土壤肥力，節約農業生產成本，修復受污染土壤；減少了餐廚垃圾對環境的污染，為餐廚垃圾處置提供一條新的途徑，引領餐廚垃圾產業向低碳、可持續健康發展，具有廣闊的推廣應用前景。

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