由废木材制成的木颗粒可用于生产生物燃料或覆盖物。 图片由视觉中国提供
与填埋、焚烧等其他传统垃圾处理方法相比，生物处理技术主要处理垃圾中的有机成分。 生物处理技术不仅可以减少有机固体废物的产生量，而且可以变废为宝，将废物转化为有机肥料和生物质天然气等能源产品。
国家发改委近日发布《关于加快垃圾回收体系建设的指导意见》，要求到2025年，基本建立废旧物资回收网络体系，其中绿色分类中心超过1000个； 废钢、废纸、废塑料等九大再生资源回收量达到4.5亿吨。
我国每年产生大量固体废物，成为环境污染的重要来源。 主要处理方法包括填埋、焚烧和生物处理，处理的最终目标是无害化、减量化和资源化。 固体废物中哪些物质可以用生物技术处理？ 治疗后能达到什么效果？ 利用生物技术处理固体废物将面临哪些挑战？
固体废物转化为生物能源或有机肥料
全国人大常委会执法检查组关于固体废物污染环境防治法实施情况的报告显示，我国每年产生固体废物超过100亿吨，其中近40亿吨。大中城市畜禽粪便约10亿吨、主要农作物秸秆约10亿吨、一般工业固体废物约33亿吨、生活垃圾约2亿吨。 固体废物产生量不断增加。
威立雅集团中国区负责人告诉科技日报，与填埋、焚烧等传统垃圾处理处置方式相比，生物处理主要处理垃圾中的有机成分。
同济大学生态文明与循环经济研究所所长杜欢政教授表示，生物处理技术是利用微生物分解固体废物的处理技术。 生物处理技术主要包括好氧堆肥技术、厌氧发酵技术和生物转化技术。 处理的有机固体废物包括污水污泥、餐厨垃圾、农业秸秆、园林垃圾、畜禽粪便、食品加工业废弃物等。
好氧堆肥技术是指细菌、真菌、放线菌、纤维素分解菌、木质素分解菌等需氧微生物分泌在细胞外工作的酶，将固体废物中的有机成分分解为可溶性有机物的过程。 这些有机物然后渗透到微生物细胞中，参与新陈代谢，从而将固体废物转化为腐殖质，最终达到成熟和稳定，成为有机肥料或有机土壤等。好氧堆肥反应产生热量和二氧化碳。
厌氧发酵技术是利用厌氧或兼性厌氧微生物在无氧条件下降解有机固体废物，获得甲烷和二氧化碳。 该技术不仅可以实现垃圾无害化、减量化，还可以获得生物能源甲烷和氢气，实现固体废物的资源化利用。
然而，当有机物转化为沼气（即甲烷和二氧化碳）时，也会产生沼渣和沼液。 厌氧发酵产生的沼渣和沼液富含未降解的有机质和矿物质。 根据我国相关法律法规，需要经过另一级处理后进行回收。 “这是一个连续的过程。厌氧发酵工艺是目前处理餐厨垃圾的主要工艺。近年来，垃圾分类收集政策实施后，这项技术在北京、上海等大城市得到了逐步的开发和应用。上海。” 威立雅集团中国区负责人说道。
生物转化是利用昆虫将有机废物转化为蛋白质和肥料的生物过程。 整个过程产生的优质蛋白质可作为动物饲料，满足动物生长的营养需求。
杜欢政告诉记者，生物处理技术不仅可以减少有机固体废物的产生量，还可以变废为宝，将其转化为有机肥和生物质天然气等能源产品。
固废生物处理技术取得良好效果
近年来，我国在固体废物生物处理方面取得了一大批技术创新和成功案例。
“单一类别有机废弃物的厌氧发酵工艺经济性较差。同济大学循环经济研究院与企业联合开发了多固体废弃物厌氧共发酵工艺技术，可实现多种固体废弃物的规模化处理”。农作物秸秆、畜禽粪便、餐饮垃圾、厨余垃圾、园林绿化垃圾等城乡有机垃圾。” 杜欢政表示，他们基于微生物技术研究获得复合产甲烷菌，让有机废弃物进入厌氧系统进行发酵，生产生物质天然气。 它们的复合菌可以缩短有机物的降解周期，提高天然气产量。
江苏省连云港市启动的餐厨垃圾处理项目，利用有机垃圾或厌氧发酵副产品污泥，繁殖蛆等昆虫，获取蛋白质和肥料。 即通过自动化饲养设备，将装有蛆卵的繁殖箱送至育雏单元进行繁殖。 繁殖孵化3-4天后，分箱饲养，送至速生单位进行繁殖。 繁殖约4天后，通过筛选设备将成虫和昆虫粪便分离。 分离出来的成虫是各种饲料蛋白的理想原料，可供应家禽养殖场、水产、宠物等行业； 昆虫粪便是有机肥料，可用于生产有机绿色农产品。
杜欢政表示，多项生物固废处理技术和创新成果已在琼海市沼气项目、广州东部生物质能源利用项目、宁波市餐厨垃圾处理项目、连云港市餐厨垃圾处理项目中得到综合应用，并取得了一定成效。取得了良好的成绩。
固体废物生物处理技术仍在不断突破，应用范围不断扩大。 中国科学院武汉岩土力学研究所研究人员发现，微生物矿化技术可有效提高固体废物的强度、稳定重金属。 与传统水泥基固化稳定化相比，微生物反应材料扰动低，生物粘结产物与基体颗粒之间的机械相容性好。 在特定条件下，微生物法生产的材料的粘结强度远高于水泥，且能保持基体的渗透性，具有较高的环境稳定性。 通过微生物矿化技术，有利于实现固体废弃物作为土工材料的资源化利用，且固化过程不排放二氧化碳。
实现技术产业化需形成耦合协同效应
随着我国各大城市逐步推广生活垃圾分类，有机垃圾量不断增加，我国也新建了一大批固废生物处理项目。 不过，杜欢政表示，生物处理技术仍存在诸多挑战。 例如，好氧堆肥占地面积大，邻避效应强，在大中城市推广困难。 厌氧发酵法经济效益差，产气率低。 生物质天然气的能量转换效率较低。 能够将天然气直接并网的项目很少。 其中大部分转化为电能，导致能量损失较高。 副产品利用率低，大部分项目产生的污泥和液体沼气无法回收利用。 它还需要高昂的水处理和焚烧成本。 预处理技术有待进一步完善。 生活垃圾分类仍处于起步阶段。 收集到的有机废弃物会含有大量杂质，对厌氧发酵影响很大。
“目前，生物处理技术产生的资源能源种类繁多，品质差异较大，分布分散。现有的集输系统和能源利用方式都是从单一类别考虑，不存在耦合协同效应。”形成了全量收运困难，难以持续盈利，而且生产出来的有机肥销路不佳，大部分只是政府采购用于园林绿化。” 杜焕征说道。
威立雅集团中国区负责人表示，生物转化产业发展的关键在于如何让终端用户了解、接受和使用更多的生物转化产品。 这就需要政府、企业和终端用户共同努力，制定激励性的产业政策。
固体废物处理已从物理、化学方法发展到生物处理。 杜欢政认为，生物处理具有成本低、绿色环保、资源化利用等优点。 从某种意义上说，它是比物理、化学方法更好的废物处理途径。 然而，可采用生物处理技术处理的有机固体废物来源广泛，分属不同管理部门。 例如，农业秸秆和畜禽粪便由农业部门管理，污水污泥、餐厨垃圾由住房建设部门管理，园林垃圾由园林部门管理。 在处理过程中，各种有机固废很难相互匹配、耦合，无法实现效益最大化。 因此，他建议，各部门需将相关政策集中在固体废物处理上，解决单类有机废物生物处置经济效益差等问题，促进行业协同共生和可持续发展。