2021, Vol. 53引用本文 |
2. 中国环境科学研究院 环境基准与风险评估国家重点实验室，北京 100012;
3. 同济大学 环境科学与工程学院，上海 200082;
4. 四川大学 化学工程学院，四川 成都 610065;
5. 南京农业大学 资源与环境科学学院，江苏 南京 210032
 魏自民（1969—），男，教授，博士. 研究方向：有机固体废弃物资源化处理处置. E-mail：weizimin@neau.edu.cn魏自民，男，东北农业大学教授，博士生导师，美国宾夕法尼亚大学访问学者（2012年），中国环境科学研究院博士后（2005—2007年）。百千万人才工程国家级人选，国家有突出贡献的中青年专家，国务院政府特殊津贴获得者，国家重点研发计划“固废资源化专项”“城乡混合有机垃圾快速稳定化与资源化利用”项目负责人、黑龙江省土壤学会常务理事、黑龙江省微生物学会理事、《环境卫生工程》编委，黑龙江省政协委员等。主要从事有机固废堆肥资源化处理研究，主持国家重点研发计划“固废资源化”重点专项项目、国家自然科学基金面上项目、“十一五”及“十二五”村镇重大科技工程项目子课题、水污染控制重大专项专题等20余项。依托相关项目，研发了有机固废生物转化系列功能菌剂，构建了堆肥过程腐殖酸类及氮磷组分定向转化过程控制、寒冷地区生物清洁能源保温的技术方法，研制了有机固体废物堆肥资源化系列装备。获得授权发明、实用新型专利、软件著作权26件、受理发明专利15件（国际专利2件），出版专著7部。累计发表学术论文200余篇，近五年以第一作者或通讯作者发表二区（中科院分区）以上SCI论文64篇，其中一区TOP论文45篇（高被引论文6篇），并获得“爱思唯尔2020中国高被引学者”。相关研究成果在多个区域进行了示范应用，获得黑龙江省政府科学技术奖二等奖2项（均排名第一） |
2. State Key Lab. of Environmental Benchmarking and Risk Assessment, Chinese Academy of Environmental Sci., Beijing 100012, China;
3. School of Environmental Sci. and Eng., Tongji Univ., Shanghai 200082, China;
4. School of Chemical Eng., Sichuan Univ., Chengdu 610065, China;
5. College of Resources and Environmental Sci., Nanjing Agricultural Univ., Nanjing 210032, China
城乡混合有机垃圾主要是指垃圾分类后的易腐垃圾（菜场垃圾、餐馆饮食业垃圾、家庭厨房垃圾和各种市场的瓜果皮等）及城乡结合部部分农业废弃物[1]。其特点是：产量大、来源混杂、有机质比例高（占干物质的70%以上）、含水高（一般高达85%～90%）、生物可利用成分含量高（50%～70%）、热值低、氮磷等营养元素丰富、易腐烂等[2]。采用传统的填埋和焚烧方法存在较大的弊端，且资源利用率较低。由于其高有机质、高营养特性，同时与其它固废（如污泥等）比较，处理过程及产品应用环境风险均较小[3]。基于以上原因，好氧发酵是大宗混合有机垃圾资源化处理处置的最佳方式之一，国内外学者已开展了大量研究。发达国家早在20世纪60年代就已开始有机固废资源化处理，目前已经形成一定处理规模。如今德国主要采用堆肥处理和厌氧处理方式，每年收集8.8×106 t有机固体废弃物，其中83%经堆肥处理、17%经厌氧处理。据2015年英国垃圾资源行动纲要（waste and resources action program，WRAP）资料显示[4]，英国每年约产生1.5×106 t有机固废，通过厌氧发酵和好氧堆肥处理减排CO2 2.0×107 t/a，同时英国计划到2025年将有机固废循环利用提高到70%。
2015年，欧盟垃圾的堆肥及回收利用率是44%，2018年，欧盟制定了一个新目标，即2025年要达到55%，2035年达到65%[5]。2008年，德国有接近1000个堆肥厂，到2020年底，生活垃圾回收利用率达到35%以上[5]。在中国，有机垃圾好氧堆肥理论、技术研究较为充分，但由于中国垃圾成分及收运体系的特殊性，相关成果大多限于实验室级别，工业稳定运行案例较少[6-8]，产业起步较晚，目前有机垃圾的日处理能力仅为2.0×104～3.0×104 t，并且以厌氧发酵为主[9-10]。虽然混合有机垃圾厌氧发酵产沼技术相对成熟，但由于受其处理规模小、寒冷地区冬季适应条件差等瓶颈因素影响，对城乡大宗混合有机垃圾资源化集中处理略显力不从心[11-12]。而好氧发酵处理技术则可以完全克服厌氧发酵的技术瓶颈，随着其好氧发酵技术的日趋完善，其必将成为中国混合有机垃圾资源化处理处置的主流技术。
目前，由于中国城乡混合有机垃圾组成的差异性，国外技术不适合中国有机垃圾特性，国外的管理模式和技术设备在中国难以发挥原有效能。同时，混合有机垃圾好氧发酵过程仍存在微生物代谢网络不明、生物定向转化机制不清及风险控制技术缺位等问题。因此，亟需针对性的开展好氧发酵关键技术装备研发，开辟适合国情的混合有机垃圾资源化全过程生态产业链，通过技术集成创新，建立自主技术更新机制，同时配合政策引导及商业模式创新，为中国打造完善的产业化和市场化混合有机垃圾资源化处理模式。
1 国内外有机垃圾资源化利用现状 1.1 城乡混合有机垃圾资源化利用迫在眉睫据统计，自2014年起中国垃圾即以每年8%到10%的速度增长，直至2020年，全国各类有机垃圾产量已近4.5×109～5.0×109 t[13]。其中，城乡混合有机垃圾包括园林废弃物、有机生活垃圾、设施农业垃圾等，年产量同样高达近5.0×108 t。如果有机垃圾处理处置不当，对土壤、地下水、大气均会造成有害影响[14]，严重威胁生态环境与人类健康。在中国城乡结合部，由于公民对有机垃圾资源化利用意识弱且处理技术匮乏，导致有机垃圾污染问题尤其严重，亟需资源化效率高、操作简易等有机垃圾处理处置技术解决上述问题。
目前，将有机垃圾经过好氧发酵、厌氧发酵、焚烧或填埋生产有机肥料、沼气、热能、电能或生物炭的技术应用广泛[1]。有机垃圾经过厌氧发酵生成大量氢气及沼气等为工业生产、人类生活提供生物质能源[15-16]。然而，当有机垃圾完全发酵后残留大量沼渣，其中含有的病原菌及有机酸限制了其直接利用[17-18]。一般情况下，沼渣将经过高温好氧发酵消除其中病原菌、有机酸及难水解有机质对环境的威胁[19]。此外，将有机垃圾，特别是农业秸秆作为生物燃料一直是中国处理农田废弃物的主要方式之一。但由于中国焚烧技术不成熟、操作不当，导致焚烧过程中产生大量以二噁英为主的污染物，对大气造成严重污染[20]。为避免上述问题，好氧发酵逐渐受到研究者广泛关注。好氧发酵作为一种将易腐有机固废经过微生物分解转化后生成腐熟肥料的技术，具有日处理量大、转化效率高、二次污染小、产物利用价值高等优点[21-23]。因此，利用好氧发酵技术进行易腐有机固废资源化处理成为目前研究的热点。
1.2 有机垃圾好氧发酵有机质转化方式多种类型易腐有机垃圾，包括生活垃圾、厨余、秸秆、杂草、枯枝落叶、果蔬废弃物、畜禽粪便等均可作为原始物料进入好氧发酵系统[24]。根据有机垃圾结构组成成分可将好氧发酵物料中有机质类型归纳为木质–纤维素类、蛋白类及脂肪酸类，这三大有机质类型在好氧发酵过程中将经过一系列生物转化过程，最终以稳定有机碳形式贮存同时释放CO2[25-26]。然而，在以有机碳贮存为主要目的的好氧发酵过程中，存在着如何有效削弱有机组分矿化的问题。好氧发酵过程中，微生物首先利用体系中非结构性小分子有机质满足自身代谢需求，并向胞外分泌水解酶水解蛋白质、烷烃脂肪酸等较易水解大分子物质，为后续生长提供充足底物[27-28]。随着好氧发酵进行，微生物代谢活性增强，体系内温度逐渐升高，微生物群落逐渐以放线菌、真菌等抗逆性强微生物类群为主[29]，这些微生物类群可以大量分泌木质素、纤维素水解酶，进一步水解好氧发酵体系中难水解有机质[30]。这种由于微生物对不同有机组分（如纤维素、木质素、蛋白类等）利用难易程度不同，即纤维木质素类水解速率远低于蛋白类，好氧发酵过程中微生物将过度消耗蛋白类碳，最终导致氮损失严重、好氧发酵周期缓慢[31-33]。此外，由于好氧发酵过程微生物活动主要存在分解（CO2释放）与合成（腐殖酸形成）两种代谢途径[34-35]，因此从可持续利用的角度，提升腐殖质的合成代谢途径是堆肥高质资源化的客观需求。
好氧发酵过程中有机质资源化是在微生物作用下实现的[36-37]。在对碳转化的研究中，微生物碳泵的概念得以引入进行探讨微生物分解、合成代谢在堆肥有机质转化中的重要作用[38-39]。微生物碳泵概念在2010年由焦念志院士[39]首先提出（图1），用以表征海洋微生物在好氧条件下将水溶性有机物转化成为难水解有机质，并在海洋沉积物中储存的过程。微生物碳泵明确了微环境因子、微生物营养、生理、分子和基因组等在原位调节微生物代谢的重要作用。随后，该概念被引入土壤有机质研究领域，以突出强调微生物合成代谢对全球气候变化下陆地碳循环做出的贡献[39]。如今，进一步将此概念应用于好氧发酵体系，目的在于研究好氧发酵微生境对微生物代谢及有机质转化的影响，最终实现调节微生境因子促进好氧发酵稳定及有机碳的贮存。
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| 图1 不同物料堆肥过程中有机碳转化方式 Fig. 1 Transformation of organic carbon during composting of different materials |
好氧发酵中CO2的释放不仅预示着微生物对有机质的转化，同时表明了高活性微生物对有机质的矿化强度[40-41]。好氧发酵初期，微生物为适应体系内部环境，代谢以维持基础呼吸的分解代谢为主[42]。随着好氧发酵进行，微生物代谢逐渐从以维持基本代谢的低效生长向以增加生物量代谢为主的高效生长转化，此时微生物生长效率开始增强[43]。同时，微生物高活性导致大量CO2由好氧发酵体系释放并对堆肥大分子物质的水解带来影响。原因在于，微生物将通过调节胞内大分子组成控制细胞繁殖速率，当微生物以生殖生长为主时，将控制胞外酶的合成速率，导致酶合成量降低[44-45]，进而促使好氧发酵体系中大分子有机质的水解受限。然而，当好氧发酵进入高温阶段，体系内部温度快速升高及营养物质迅速消耗驱动微生物由高生长效率向低生长效率转化，并分泌胞外酶水解大分子有机质维持自身生长，然而此时CO2的释放量依然维持较高水平[43]。随着好氧发酵进入腐熟期，体系内部环境逐渐维持稳定，微生物活动也进入稳定期，CO2释放量则趋于降低[46]。由此可知，微生物代谢方向受到好氧发酵体系内部环境影响，当环境条件变化剧烈、有机质组分组成混杂时微生物代谢方向不定，导致好氧发酵过程中大量CO2释放，造成有机碳损失。好氧发酵代谢中CO2的释放几乎全部来源于微生物代谢，控制微生物对小分子物质的吸收利用，可有效降低堆肥过程中CO2的释放，减少有机碳的浪费[17]。因此，如何在维持微生物正常活性的情况下，调节微生物代谢由无序至有序，进而实现低碳排放、高碳保留的目的将成为未来研究重点之一。
1.3 不同来源有机垃圾好氧发酵稳定化及资源化影响因素解析好氧发酵的成功需通气量、碳氮比、pH、含水率、有机质、物料颗粒大小及氮组分浓度等微环境参数同时满足好氧发酵物料腐熟的需要[47-48]。通常好氧发酵工艺参数也决定了好氧发酵中腐殖酸产量及质量，进而影响到好氧发酵产物的应用价值以及利用方式[49]。经过研究者多年探究发现，理想好氧发酵微环境参数具体表现为初始物料颗粒在1～3 cm范围内，调节碳氮比至30%左右，并在好氧发酵过程中始终维持物料含水率在60%～70%，通气量在0.15 L/(min·kg·有机质)[50-51]。然而，上述条件仅可满足不同有机固废好氧发酵的腐熟效果，对于产品品质却不能保障。因此，为得到高品质好氧发酵产物，需调整好氧发酵工艺参数以达到预期效果[52]。如：提高好氧发酵体系通气量利于产品快速腐熟，并促进好氧发酵物料快速减量化。然而，调节好氧发酵参数不仅可以影响腐熟产品形成速率，对产品结构同样具有显著影响。探究通气量对好氧发酵腐熟产品结构影响时发现，较低通气量有利于腐熟产品结构中复杂组分的形成，而较高通气量则更利于其简单结构形成[49]。因此，好氧发酵通气量不同将影响腐熟产品结构，而产品结构特点将进一步影响其应用（图2）。研究表明，复杂结构产品有利于固定受污染土壤中的重金属、有机染料及农药等污染物[53-54]；相反，简单结构组分则更倾向于提高土壤肥力，促进作物生长[55]。由此可知，好氧发酵参数对腐熟产品形成速率、结构及应用均具有重要影响。当然，好氧发酵工艺参数对其进程的影响不仅仅局限于腐熟产品结构，对于氮、磷以及碳等营养组分的转化、污染物的水解、渗滤液排放、污染性气体等副产物释放以及抗性基因的转移均具有重要作用[56-58]。因此，好氧发酵参数对其过程影响是多方面的，值得更加深入且全面的研究。尤其是在产品应用方面，中国地域宽广，气候条件及人们生活方式差异造成好氧发酵物料类型差异较大的同时土壤性质也存在较大差异，导致全国范围内产品腐熟方式不统一。因此，本文提出对“征”利用概念以为不同特征的土壤类型匹配适用的好氧发酵腐熟产品，进而实现好氧发酵产品的应用价值最大化。
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| 图2 不同通气量对好氧发酵产品结构及应用的影响 Fig. 2 Effects of different aeration rates on the structure and application of aerobic fermentation products |
2 快速稳定化及资源化利用技术
针对城乡混合有机垃圾组分混杂及水解效率不同步导致的均质性差、资源化产物生物转化及利用效率低、副产物风险防控及可持续利用技术匮乏等问题，未来研究应重点解析混合垃圾有机组分定向转化微生物代谢网络调控原理，探明有机组分快速稳定化、腐殖化微生物细胞工厂定向调控机理，突破副产物风险防控、资源化产物分质利用技术瓶颈影响机制等科学问题。
2.1 关键科学问题1）城乡混合有机垃圾好氧发酵过程中有机组分组成混杂，不同有机组分微生物代谢网络不同，同种有机组分不同微生物代谢途径亦不相同，导致好氧发酵过程中微生物菌群代谢网络紊乱。因此，如何解析微生物代谢网络原理，实现生物转化由紊乱至有序的状态，成为目前研究开展必需解决的关键科学问题。
2）混合有机垃圾好氧发酵主要存在以CO2生成的分解途径及腐殖酸形成的合成途径，抑制分解、促进合成途径是其资源化技术的主攻方向。由于木质纤维素类水解缓慢，导致前体物醌基及小分子多糖匮乏，是腐殖酸合成途径受阻瓶颈问题，同时将会间接造成氨基酸类水解产物代谢加剧，也是挥发性污染物产生的始作俑者。因此，如何揭示难易生物利用组分同步水解、水解产物协同转化机制，实现定向腐殖酸化、二次污染原位削减，是研究开展必需解决的又一关键科学问题。
3）混合有机垃圾好氧发酵资源化产物特性与区域垃圾组成、发酵工艺密切相关，导致资源化产物腐殖酸浓度及腐殖化程度、营养组成等特性差异性显著。同时不同区域土壤生态学特性不同，对资源化产物种类需求亦不相同。因此，如何探明资源化产物利用与土壤特征之间互补匹配机制，实现对“征”利用，是研究开展必需解决的另一关键科学问题。
2.2 关键技术问题解析1）多源有机垃圾快速脱水、减污源头减量关键技术。重点解决高含水有机垃圾原位强化脱水–固液分离、固相组分功能微生物强化–工艺参数优化快速稳定化等关键技术。
2）有机组分定向腐殖酸化增碳增质过程控制关键技术。重点解决有机组分同步水解均质、水解组分微生物碳泵微生境调控定向腐殖酸化、功能材料补给固碳增质等关键技术。
3）发酵副产物风险控制及可持续利用过程控污关键技术。重点解决副产物风险指标精准识别—评估—预警、气体捕捉浓缩—功能材料强化、热能及挥发性氨再循环、浸出液营养复配原位庭院滴灌及百纳米液体肥等关键技术。
4）好氧发酵资源化产物末端对“征”利用技术。重点解决资源化产物专用肥增质深加工高质化、资源化产物多属性识别–多指标综合评价、资源化产品属性差异对“征”土壤利用关键技术。
2.3 研究体系的构建依据固废资源化的国家需求，围绕城乡混合有机垃圾快速稳定化及资源化利用目标，针对上述诸多技术瓶颈问题，从原理解析、源头减量、过程增质控污、末端分质利用4个层面，将研究构想设置5个重点内容：
1）城乡混合有机垃圾联合好氧发酵微生物代谢网络定向调控原理。
2）城乡混合有机垃圾多源有机物源头快速稳定化技术及装备。
3）城乡混合有机垃圾好氧发酵多组分协同定向腐殖酸化技术与装备。
4）城乡混合有机垃圾好氧发酵副产物风险控制及可持续利用技术与装备。
5）城乡混合有机垃圾资源化产物高质利用技术与装备。研究总体设置以混合有机垃圾好氧发酵处理处置的源（有机垃圾分类收集源头）、流（有机垃圾好氧发酵过程）、汇（资源化产物利用）为主线，以源头减量、过程发酵副产物再循环、资源化产物分质再利用等清洁生产理念为指导。内容设置分工明确，又联系紧密，互为支撑，形成一个完整的体系（图3）。
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| 图3 有机垃圾快速稳定及资源化利用技术研究体系 Fig. 3 Research system of rapid stabilization and resource utilization of organic waste |
3 科学问题解决思路 3.1 探究有机垃圾好氧发酵微生物代谢调控原理
针对城乡混合有机垃圾好氧发酵微生物代谢网络紊乱、物质分配规律不清、代谢产物定向调控不明等问题，基于好氧发酵有机组分微生物代谢网络由紊乱至有序定向调控理念：
1）探究高效运行状况下体系的微生态特性及碳基转化节点物质类型，揭示基于结构韧性及弹性的高效菌群调控机理，解析碳基转化平台物质–功能菌–环境因子的网络关系。
2）阐明氮、硫污染物微生物代谢成因，解析典型新兴污染物代谢归趋，揭示次生污染物代谢影响机制，筛选主控因子与核心微生物，建立典型二次污染物代谢途径与氮、硫循环网络的响应关系。
3）基于人工智能与大数据挖掘技术，结合微生物–关键元素转化网络图谱，建立多源混合有机垃圾好氧发酵过程仿真模型，搭建共性调控平台，实现好氧发酵过程的实时精准预测，并提出以微生物为核心的微环境弹性调控策略，为有效控制副产物提供技术支持。
3.2 研发混合有机垃圾多源有机物源头快速稳定化技术及装备针对城乡有机垃圾源头水分含量高、快速稳定化技术缺失、智能学习型装备匮乏等问题，研究混合有机垃圾超微破碎—固液分离关键技术，攻克固相组分功能微生物强化—工艺参数优化快速稳定化关键技术，研制智屏显示—在线监测—反馈调控等智能学习功能的一体式快速稳定化技术装备，开展工程示范：
1）阐明机械作用对颗粒组分转化、微观结构与脱水效率的调控机制，解析生物转化不同阶段垃圾颗粒内有机组分代谢网络与颗粒结合水脱除内在关系，建立垃圾超微破碎脱水及原位生物转化控水关键技术。
2）探索以好氧发酵关键功能微生物为核心的生物强化手段，研发基于多阶段菌剂复配强化及微生境因子反馈程控的好氧发酵代谢技术，开发适合混合城乡有机垃圾生物增强快速稳定化技术。
3）开发城乡混合有机垃圾资源化反馈预警智能学习系统及软件，构建智能学习一体化好氧发酵装备，建立一套集技术、系统软件和设备为一体的有机垃圾生物转化智能学习装备综合体。
3.3 研发混合有机垃圾好氧发酵多组分协同定向腐殖酸化技术与装备针对城乡有机垃圾好氧发酵有机组分均质性差、定向腐殖酸化技术匮乏、部分腐殖酸易损失等问题，在城乡混合有机垃圾好氧发酵过程中引入微生物细胞微工厂理念，基于生物转化核心代谢途径分子生态学调控原理：
1）阐明工艺混料、复合酶催化、微生物强化等因素与难降解组分互动关系，研发微生物调控多组分同步水解均质化技术体系与装备。
2）探明多组分水解产物、腐殖质形成、核心微生物之间响应机制，揭示核心微生物碳泵定向腐殖酸化影响机制，研发微生物碳泵定向腐殖酸化限制因子动态补给调控关键技术。
3）探究易利用腐殖酸结构组成与微生物再利用率响应机制，阐明生物炭、矿物质等功能材料对易利用腐殖酸组分固定效率影响，构建微生物菌种结构优化、功能材料钝化等腐殖酸稳定化技术。最终构建生物强化水解–微生物碳泵定向转化–功能材料钝化固碳微生物细胞微工厂技术，开展工程示范，确保–20 ℃以下稳定运行。
3.4 构建好氧发酵副产物风险控制及可持续利用技术与装备针对城乡有机垃圾好氧发酵副产物风险不清、控制技术匮乏、可持续利用效率低等问题，开展副产物风险精确识别、预警、全过程风险控制和可持续资源化利用技术与装备研究：
1）通过全过程监测发酵副产物，明确气液固相中典型污染物的时空分布规律，揭示生物转化过程中副产污染物形成及转化机制，基于嗅阈值、风险熵值建立副产物风险评估指标体系，构建典型转化模式的好氧发酵过程副产物风险评估模型。
2）研究功能微生物原位降解–改性功能材料削减–光催化氧化耦合强化去除发酵副产物的关键技术，明确污染物相间迁移规律和转化机制，建立副产污染物深度削减和控制技术。
3）研究热能再循环和副产污染物资源化利用技术，通过外源营养物调配渗滤液中微量组分，开发基于渗滤液的庭院专用液体肥制备和滴灌技术；研究液体肥调制过程中百纳米颗粒、中微量元素、无机养分等液相分散和协同作用规律，获得精准调控制备百纳米级液体肥的关键技术。
3.5 研发混合有机垃圾资源化产物高质利用技术与装备针对城乡有机垃圾好氧发酵资源化产物品质提升技术匮乏、资源化产品属性不清、与区域土壤生态特性匹配性差等问题，基于资源化产物属性与区域土壤生态需求相匹配的理念：
1）攻克发酵过程营养补给生物转化增质技术，研发资源化产物增质深加工技术与装备，研制作物专用有机肥、有机生态修复剂深加工技术与装备。
2）开展资源化产品属性识别、评价研究，揭示资源化产物属性与区域土壤生态特性匹配机制，集成多源资源化产物分质对“征”利用技术体系。
3）开展示范区域土壤特性识别与资源化产物属性优选研究，建立优选资源化产物对“征”示范工程，形成创新性商业化推广模式平台。通过上述研究，形成资源化产物增质—功能属性识别—适配性评价—对“征”利用等好氧发酵末端高质利用技术体系。
4 前景展望通过本研究的完成，预期构建混合有机垃圾好氧快速稳定化与定向腐殖化技术、开发具有智能学习功能的一体化好氧发酵装备、形成生物转化副产物风险控制及可持续利用技术，并建成适用于不同区域特征的成套技术示范工程，建立商业化推广创新模式。
4.1 科学、技术及产业预期在科学理论解析层面，提出城乡混合有机垃圾好氧发酵微生物代谢网络调控原理，探明好氧发酵有机组分快速稳定化、腐殖化微生物细胞工厂定向调控机制，揭示混合垃圾好氧发酵副产物赋存形态、归趋及资源化产物对“征”高质利用机制。上述原理、机制的建立将极大丰富中国有机垃圾快速稳定化及资源化利用技术的理论体系。在技术装备研发层面，将针对城乡混合有机垃圾高质资源化目标，以低碳、低能耗、低成本，易维护为理念，形成“源头减量—过程增质控污—末端资源化产物对“征”持续利用”型全链条集成技术与装备体系：攻克好氧发酵具智能学习型一体化源头减水、减污、减溶等快速稳定化核心技术与装备，突破好氧发酵有机组分协同转化定向腐殖化、挥发性氨及热能再循环、副产物风险防控等增质控污过程控制技术瓶颈，构建发酵资源化产物提质增效深加工、资源化产物属性与土壤生态需求互补等末端对“征”利用技术体系。在技术集成示范层面，注重技术间互补性，针对示范区域气候、社会经济条件、生态环境保护目标，开展规模化对“征”工程示范。通过研究实施，将完成有机垃圾快速稳定化与资源化利用系列技术标准、规范，丰富中国环境保护标准体系，为促进有机垃圾资源化奠定基础。研究完成后，所提出的理论、研发的技术装备总体达到国际先进水平，集成技术模式推广后将促进相关行业进步，并为生产企业带来巨大的经济效益。
4.2 社会、经济、生态效益据统计，目前中国生活垃圾年产生量达4.0×108 t，已成为全国城市一个重要的污染源。2017年3月国务院办公厅发布《生活垃圾分类制度实施方案》垃圾分类产生的易腐垃圾约占50%，按方案要求2020年生活垃圾回收利用率达到35%以上，按此比例计算，有机垃圾资源化年处理量约为0.7×108 t。因此，如果将有机垃圾进行资源化处理，不仅可节约大量的垃圾填埋用地，减少填埋渗滤液对土壤及地下水污染，提升周边空气质量，改善群众生活质量，还可创造大量的经济生态效益[59]。
以国内知名有机固废处理企业为例（北京嘉博文生物科技有限公司），有机垃圾处理厂正式投产后，年消化混合有机垃圾约9.0×105 t，年产量2.0×105 t，减少CO排放量2.6×104 t，氮氧化物排放量约3.2×105 t，颗粒物排放量约6.2×104 t，减少温室气体排放量约1.6×105 t，生态环保效益明显；同时提供管理、技术人员固定就业机会约110人。按照有机垃圾资源化年处理量0.7×108 t，需要建厂78个，减少污染排放总量约1.9×107 t，解决数万人就业问题，达到年产1.6×107 t，售卖价格以1600 元/t计，创收2.56×1010 元，生态、社会、经济效益显著。此外，中国是农业大国，长期施用化肥造成土壤有机质过度矿化，有机质含量降低，多数有机质含量在1%以下，与健康土壤有机质需达到5%以上具有较大差距，因此有机肥需求量极大。目前有机肥施入土壤后对土壤有机质的提升效率为每亩投入1.5 t，2年时间，可提升土壤有机质0.1个百分点。中国耕地面积约2.0×109 亩，三分之二的土壤有机质含量不到1%，按照国际健康土壤有机质含量5%计算，在保证有机质不矿化的条件下，需要施用有机肥约3.2×1010 t。因此，市场需求空间极大，经济、生态效益显著。
综上，生活垃圾分类已在全国范围内展开，在末端处理方面，一些大城市基本建立了以焚烧为主体的终端处理模式，但成本较高、易造成二次污染。由于有机垃圾来源于大自然赋予人类的食物，经过人类活动变成垃圾，经生物转化后回归自然。因此，城乡混合有机垃圾资源化处理不仅保证了中国城乡生活垃圾分类网络畅通，也实现了资源的可持续利用，具有重大的社会、经济、生态效益。
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