据估计，全球每年产生的城市有机固体废弃物接近100亿吨，但其中约三分之一未以“环境安全的方式”进行处理，导致产生异味、向大气中释放强大的温室气体甲烷以及吸引害虫。由于有机固废实际上是一种“放错位置的资源”，通过生物转化技术进行回收利用有助于将这些废弃物变废为宝。
2024年7月30日晚上，cccp社区厨余堆肥平台特地邀请南京大学环境学院的李春星副研究员为平台伙伴带来关于有机固废资源化技术与应用的相关分享培训。本文是基于7月分享培训会李春星老师的分享内容和伙伴答疑总结而成，有未尽之处，敬请谅解。
社区厨余堆肥项目组对推文的编辑得到了李春星老师的首肯，特此说明。
有机固废生物资源化处理常见技术与应用
有机固体废弃物（简称有机固废）：是指人们在生产活动中产生的丧失原有利用价值或虽未丧失利用价值但被抛弃或放弃的固态有机类物品和物质，主要包括农业有机固体废物(主要包括农作物秸秆藤蔓、畜禽粪便和水产废弃物等)、工业有机固体废物(主要包括高浓度有机废渣等)、市政有机垃圾(主要包括园林绿化废弃物、市政污泥、餐厨垃圾等)三大类。 无主性：被丢弃后，不再属于谁，找不到具体负责者，特别是城市固体废物。 分散性：丢弃、分散在各处，需要收集。 危害性：给人们的生产和生活带来不便，危害人体健康。 错位性：一个时空领域的废物在另一个时空领域是宝贵的资源，又被称为“在时空上错位的资源”。 有机物质通过各类微生物分解代谢，最终形成甲烷和二氧化碳等可燃性混合气体。 优点：具有较高的有机负荷承担能力；全封闭处理过程减少二次污染；能回收生物质能。 缺点：工程投资大；设备安装调试相对困难，工艺较复杂；产生的沼液量较大，处理难度大，无害化程度低。
有机物进行发酵、分解、转化成为稳定有机质。 优点：堆肥技术简单、易操作；运行成本低；堆肥产品可作为土壤改良剂或有机肥料。 缺点：处理周期相对较长；若原料来源差异大，堆肥产品质量难以得到保障；无法解决餐厨垃圾的油盐问题；需要注意无害化处理结果。
在无氧及高温条件下，有机物中大分子发生断裂，产生小分子气体、焦油和残渣。 优点：能源利用率高、有机废弃物高值资源化利用、空气污染小。 缺点：过程能耗高、设备要求高，投资大。 通过黑水虻幼虫将有机废物转化为高蛋白和高脂肪的生物质。 优点：转化效率高、实现有机废弃物高值资源化利用、减少病原生物传播。 缺点：规模化技术尚不完善、群众接受度较低。 优点：处理彻底、快速；把垃圾转化成了热能，实现了垃圾的局部资源化； 缺点：项目投资大，运行成本高；产生二噁英等毒害物质和粉尘，引起二次污染，危害人体健康；需要配套污染控制设施；焚烧能耗高，资源化利用率低。
优点：处理量大，运行费用低；工艺较简单；是其他处理方法的最终消纳场。 缺点：未能充分回收利用，造成资源浪费；占用大量土地，耗用大量征地费用；渗滤液会污染地下水及土壤，对周围的空气及水形成二次污染，甲烷加剧气候变化。
有机固废资源化，是全面贯彻落实习近平生态文明思想，切实改善城市和农村生态和人居环境的必要要求，也是“无废城市”和“双碳”战略目标实现的落地实施途径。近年来，我国不断有相关法律法规、相关政策（如垃圾分类、厨余资源化处理利用、城市园林绿化垃圾资源化处理利用、农业有机废弃物资源化处理利用等政策要求）支持各类有机固废资源化工作，各地政府也不断重视此类工作，尝试寻找相关解决方案。利用微生物或其他生物进行有机固废处理，废物转化为能源、农业肥料、畜禽饲料甚至化学品等高附加值商品的生物转化技术越来越被重视。 人类生活在微生物的世界中，我们所处的环境气体，水，土壤都有大量的微生物，甚至人体表面的皮肤、口腔内部乃至肠道都含有大量的微生物，位于不同环境的微生物有不同的功能。它们通过各种代谢途径参与了碳循环、氮循环、硫循环等生物地球化学循环，对维持生态系统的稳定和能量流动具有关键影响作用。 自然界中，具有特殊功能的（微）生物普遍存在，但自然条件下代谢速度缓慢。通过人工调整，创造（微）生物所需的营养条件，使其在一定设备内具有很高的浓度及较高的代谢活性，就形成了（微）生物转化技术。依托这一原理，可通过人工调控微生物或微型生物生长环境，促进有机废弃物物质定向转化为可被人们再次利用的物质，同时也对环境保护和可持续发展起到了积极促进作用 这里主要介绍厌氧发酵技术、好氧堆肥技术和黑水虻生物转化技术。 厌氧发酵是指有机物在厌氧微生物的作用下，有控制地使废物中可生物降解的有机物转化为甲烷、二氧化碳等混合气体（沼气）和不稳定的沼渣、沼液副产物的生物化学过程。迄今为止已有百年以上的发展历史，是一项成熟的生物转化技术。根据前期研究，厌氧发酵过程一般分为水解阶段、酸化阶段、乙酸化阶段、甲烷化阶段。 堆肥化（Composting）：在控制条件下，利用自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，使可被生物降解的有机物转化为稳定腐殖质的生物化学过程。其产物是一类腐殖质含量很高的疏松物质，又称“腐殖土”，体积一般只有原体积的50-70%。 好氧堆肥过程的分类方法很多，多数研究者根据温度范围和生物转化过程将堆肥过程分为中温期、高温期和腐熟期（三阶段理论）；或是升温期、高温期、降温期和腐熟期（四阶段理论）。这里介绍三阶段分类方法。 中温期：堆体呈中温，嗜温性微生物活跃，温度不断上升。嗜温性微生物包括：细菌-以水溶性糖类为食、真菌和放线菌-可分解纤维素和半纤维素物质。 高温期：堆体温度升至55℃以上，嗜热微生物；可溶性有机物质继续分解，复杂有机物如半纤维素、纤维素和蛋白质也开始被强烈分解；温度升到70℃以上时，大多数嗜热性微生物死亡或休眠。 腐熟期：内源呼吸后期，较难分解有机物；微生物活性下降，发热量减少，温度下降，嗜温性微生物又占优势；腐殖质不断增多且稳定化，堆肥进入腐熟阶段，需氧量大大减少，含水率也降低。 好氧堆肥的发酵工艺和装置 工业好氧堆肥发酵工艺有多种分类方法，根据发酵装置类型可分为条垛式、槽式、发酵罐、滚筒等发酵工艺；根据通风状态分为强制通风和自然通风工艺；根据堆体是否搅动/翻堆分为动态堆肥和静态堆肥。
地坑式养殖： 盆架式养殖： 装备化养殖： 此外，黑水虻幼虫对一些皮肤损伤的疾病具有良好的治疗效果。黑水虻较广的食谱使黑水虻本身具有强大的免疫机制。黑水虻幼虫的甲醇提取物具有很强的抑菌活性，不仅对细菌的生长和增殖有很强的抑制作用，同时还具有阻断细菌生存能力的特性；乙酸乙酯提取物在对抗耐甲氧西林金黄色葡萄球菌方面是有作用的，这表明黑水虻可能会成为新的抗生素的来源。 “萌动力”猫粮是一款由南京大学（溧水）生态环境研究院研发的含有黑水虻成分的中高端猫粮，原料天然、营养丰富，为您的猫咪提供源源不断的肠动力！ 什么是嗜热微生物和嗜温微生物？ 微生物生长的温度范围很广，在-5~85℃范围内均有微生物生长。在不同温度条件下微生物活性不同，生长速率不同。根据不同微生物的生长温度，可分为嗜冷微生物、嗜温微生物和嗜热微生物。其中，在厌氧发酵和好氧堆肥过程中，最适合嗜温微生物（中温型）生长的温度为25-40℃，最适合嗜热微生物（高温型）生长的温度为50-60℃。 这两年黑水虻在国外也是很火爆的，但暂时没有看到落地在社区的，有人说是因为社区条件下黑水虻繁殖存在一些问题，你如何看待呢？ 厌氧发酵后的沼渣跟好氧堆肥产物的差异有哪些？ 有人说一吨餐厨垃圾可以产生600方沼气，但好像实际生产中并不能达到这个产量？ 为什么翻堆会导致氮损失呢？既然翻堆会导致氮损失，是不是不翻堆更好？ 如何在校园进行黑水虻养殖？需要准备那些材料？ 首先，可以在网上购买黑水虻虫卵，几十克就足够了；然后，将虫卵放置在潮湿麦麸中，控制环境温度30℃，孵育五到六天，就可以用于厨余垃圾处理了。 处理厨余垃圾时，在盆中放置十几厘米的厨余垃圾，并放入黑水虻幼虫，整个盆放置在背阴处进行养殖。此后每天向其中加入沥去水分的厨余或餐厨垃圾即可。 但为了避免产生异味，在学校里饲养时，少量饲养即可。
版权声明：本文章文字及图片版权归李春星副研究员所有（文献从略），社区厨余堆肥项目组对此文部分内容经授权调整。 李春星，南京大学环境学院副研究员，博士毕业于丹麦技术大学，研究方向为有机固废资源转化，厌氧发酵理论与技术。
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