時(shí)朝輝+張明

摘 要：該文介紹了餐廚垃圾的主要處理技術(shù)，闡述了各項(xiàng)技術(shù)在餐廚垃圾處理過程中的優(yōu)缺點(diǎn)，并著重對(duì)好氧堆肥、好氧消化及厭氧消化等微生物技術(shù)處理餐廚垃圾的工藝流程及處理原理進(jìn)行了對(duì)比分析，提出了餐廚垃圾處理過程中存在的問題和今后的研究發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：餐廚垃圾；處理工藝；好氧堆肥

中圖分類號(hào) X705 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2017）09-0095-03

1 餐廚垃圾概述

作為城市有機(jī)生活垃圾的主要組成部分，餐廚垃圾是指居民家庭、餐飲行業(yè)以及企事業(yè)單位食堂在食品加工和用餐過程中產(chǎn)生的廢料和殘余，具有含水率高（高達(dá)60%～80%）、有機(jī)質(zhì)占比高（占到干重的95%～98%）、含鹽量高、有害物質(zhì)成分較少等特點(diǎn)[1]。近年來(lái)，餐廚垃圾排放量逐年升高，由其引發(fā)的污染在城市環(huán)境污染問題中日趨顯著，對(duì)城市衛(wèi)生環(huán)境及居民的日常生活產(chǎn)生了一定的影響，如何合理安全地處置餐廚垃圾，已成為整個(gè)社會(huì)所關(guān)心的問題。

餐廚垃圾在處理上一般遵循無(wú)害化、減量化及資源化三大原則，目前在處理技術(shù)上，國(guó)內(nèi)外主要采用焚燒法、衛(wèi)生填埋法以及生物處理方法來(lái)對(duì)餐廚垃圾進(jìn)行處理。焚燒法、衛(wèi)生填埋法等傳統(tǒng)餐廚垃圾處理方法通常處理不夠徹底，容易引起二次污染，進(jìn)一步增加環(huán)境負(fù)擔(dān)。相比于其他垃圾，餐廚垃圾含有大量的淀粉、蛋白質(zhì)等有機(jī)物，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)較為豐富，有害物質(zhì)含量少，其中有機(jī)組分的生物降解率可高達(dá)80%，具有很大的回收利用價(jià)值。利用生物處理方法來(lái)對(duì)餐廚垃圾進(jìn)行降解，不僅處理較為徹底，不會(huì)引發(fā)二次污染問題，而且在一定程度上對(duì)資源實(shí)現(xiàn)了回收利用，被公認(rèn)為是目前比較具有發(fā)展前景的處理方法之一。

2 餐廚垃圾處理工藝與方法

2.1 焚燒法 焚燒法是將餐廚垃圾放在特殊設(shè)計(jì)的焚燒爐中，在1000℃以上高溫條件下將垃圾有機(jī)成分徹底氧化分解，從而達(dá)到減量化目的的方法。焚燒法處理能力強(qiáng)，垃圾減量化程度可達(dá)50%～80%，焚燒產(chǎn)生的能量可以用于發(fā)電、供暖等，焚燒余下的殘?jiān)诟邷叵录尤隨iO2等輔料可用于生產(chǎn)水泥、瓷磚等建筑材料。我國(guó)通常將餐廚垃圾混入生活垃圾一同進(jìn)行焚燒處理，資源化利用程度不高，餐廚垃圾含水率高達(dá)60%～80%，高含水量導(dǎo)致熱值非常低，而焚燒發(fā)電對(duì)餐廚垃圾的熱值具有較高要求，使用焚燒技術(shù)處理將大大增加餐廚垃圾的前處理成本。同時(shí)，不完全燃燒會(huì)產(chǎn)生二噁英、氮氧化物、二氧化硫等有害氣體及粉塵，破壞生態(tài)環(huán)境，危害人類健康。此外，焚燒場(chǎng)建設(shè)投資額較大，資金占用周期長(zhǎng)，管理要求較高。垃圾焚燒技術(shù)簡(jiǎn)便快捷實(shí)現(xiàn)了無(wú)害化、減量化、資源化的要求，在很多發(fā)達(dá)國(guó)家被廣泛采用已有百余年歷史，是目前發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)行垃圾處理的主要手段。近年來(lái)，我國(guó)焚燒技術(shù)的可接受度并不是很高，廢棄物焚燒項(xiàng)目爭(zhēng)議引起民眾的信任缺失，無(wú)論是從技術(shù)還是社會(huì)影響角度，焚燒技術(shù)用于餐廚垃圾處理項(xiàng)目的可行性很低。

2.2 衛(wèi)生填埋法 衛(wèi)生填埋法是目前發(fā)展中國(guó)家普遍采用的處理餐廚垃圾的主要方法之一，是指將垃圾埋入地下，通過各類微生物自身代謝將生物大分子充分降解為小分子的生化過程。衛(wèi)生填埋技術(shù)簡(jiǎn)單，運(yùn)行成本低，適合各種垃圾，國(guó)內(nèi)大多數(shù)地區(qū)將餐廚垃圾直接倒入垃圾填埋場(chǎng)與其他家庭垃圾進(jìn)行混合填埋。但垃圾填埋場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生大量的滲濾液、有害氣體，容易污染地下水，形成二次污染，危害人體健康，為了防止填埋過程中產(chǎn)生的滲濾液污染土壤和地下水，填埋場(chǎng)需要建設(shè)相應(yīng)的收集和處理系統(tǒng)。此外，填埋場(chǎng)占用了大量土地資源，使用壽命有限，且資源回收利用率基本為零，大量可利用資源被浪費(fèi)。

2.3 生物方法處理餐廚垃圾

2.3.1 好氧堆肥 好氧堆肥是在好氧情況下，利用自然界中廣泛分布微生物的作用使餐廚垃圾中可生物降解有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為有利于土壤性狀改良并對(duì)作物生長(zhǎng)有益且容易吸收利用的高肥力腐殖質(zhì)的微生物學(xué)過程。餐廚廢棄物有機(jī)質(zhì)占比高，C/N比較低，N、P、K等元素含量較高，營(yíng)養(yǎng)成分豐富，適合作為堆肥原料進(jìn)行處理[2]。好氧堆肥過程大致可分為升溫、高溫及降溫腐熟三大過程，堆肥初期淀粉、糖類等易分解有機(jī)物被利用，微生物大量生長(zhǎng)繁殖，釋放大量熱量導(dǎo)致短期內(nèi)堆體溫度快速上升至55℃以上，進(jìn)入高溫階段；隨后易降解物質(zhì)逐漸減少，加之氧化過程消耗了大量氧氣，造成局部厭氧環(huán)境，復(fù)雜的有機(jī)物如纖維素等開始被降解，同時(shí)蟲卵及病原菌在高溫環(huán)境下失活，堆體開始逐漸形成腐殖質(zhì)；持續(xù)一段時(shí)間后，較易分解的有機(jī)物大部分被分解，微生物活動(dòng)逐漸減弱，溫度也隨之降低，腐殖質(zhì)不斷積累，堆肥進(jìn)入腐熟階段。好氧堆肥法主要工藝流程如圖1所示。好氧堆肥工藝技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單成熟，運(yùn)行成本低，便于推廣[3]，資源利用程度高，堆肥產(chǎn)物可作為有機(jī)肥料用于家庭蔬果及花卉種植。缺點(diǎn)是堆肥過程中持續(xù)的高溫階段雖然可以殺死病原菌和蟲卵，但整個(gè)堆肥過程無(wú)害化不夠徹底，不能很好地解決有害物質(zhì)及重金屬的污染問題，堆肥過程周期較長(zhǎng)且占地面積較大；此外，堆肥處理過程無(wú)封閉設(shè)置，衛(wèi)生條件相對(duì)較差，容易產(chǎn)生惡臭從而引發(fā)二次污染。

2.3.2 厭氧消化 厭氧消化是指無(wú)氧或缺氧條件下，利用兼性微生物或厭氧微生物的自身代謝將餐廚垃圾中的復(fù)雜有機(jī)物降解為小分子無(wú)機(jī)物，以實(shí)現(xiàn)餐廚廢棄物減量化及無(wú)害化的過程。厭氧消化通常不設(shè)通風(fēng)系統(tǒng)，通過接種下水管道污泥、牲畜糞便或者利用餐廚垃圾自身孳生的微生物進(jìn)行發(fā)酵過程，發(fā)酵過程一般分為水解發(fā)酵、產(chǎn)酸脫氫和產(chǎn)甲烷三大步驟[4]，主要工藝流程如圖2所示。通過控制消化條件及程度可衍生出各種產(chǎn)物，目前研究方向多集中于沼氣、氫氣等新型能源物質(zhì)的生產(chǎn)。厭氧消化自動(dòng)化程度較高，密封條件易于控制惡臭氣體的散發(fā)，此外，處理產(chǎn)物能回收得到大量甲烷氣體，固體成分經(jīng)厭氧消化可得到土壤有機(jī)肥或肥力改良劑，產(chǎn)品多樣化且經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高；但厭氧消化工藝技術(shù)相對(duì)較為復(fù)雜，消化過程反應(yīng)器內(nèi)生物量啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，且微生物對(duì)環(huán)境較為敏感，餐廚垃圾的高油脂高鹽分這一特點(diǎn)使得該工藝無(wú)法持續(xù)穩(wěn)定地降解餐廚垃圾。

2.3.3 好氧消化 好氧消化法主要是利用自然界中降解能力較強(qiáng)的復(fù)合微生物菌種或微生物制劑對(duì)餐廚垃圾進(jìn)行分解，其原理與好氧堆肥基本相似，主要借助生化處理設(shè)備對(duì)餐廚廢棄物中的有機(jī)物進(jìn)行降解，其中90%以上的有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為水蒸氣及無(wú)害氣體如CO2等，從而達(dá)到源頭減量目的，主要工藝流程如圖3所示。好氧條件下，餐廚廢棄物中的可溶性有機(jī)小分子物質(zhì)通過微生物的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜被吸收利用，不溶性的大分子有機(jī)物則先附著在微生物體外，首先被微生物所分泌的胞外酶分解為可溶性小分子物質(zhì)，再滲入細(xì)胞被利用。微生物通過氧化、還原和生物合成等一系列自身生命活動(dòng)，一部分被吸收的有機(jī)物氧化成簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物質(zhì)，并釋放出大量能量用于自身生長(zhǎng)繁殖，另一部分有機(jī)物轉(zhuǎn)化為生物體所必須的營(yíng)養(yǎng)成分，合成新的細(xì)胞物質(zhì)，微生物不斷生長(zhǎng)繁殖，產(chǎn)生更多的生物體，繼續(xù)進(jìn)行一系列的生化作用。相比其他處理方法，使用生化處理設(shè)備降解餐廚垃圾的優(yōu)點(diǎn)是時(shí)間短，自動(dòng)化程度更高，同時(shí)餐廚垃圾及時(shí)得到處置，在源頭上得到了有效的控制，避免了餐廚垃圾清運(yùn)時(shí)可能產(chǎn)生的二次污染問題，節(jié)約了大量的運(yùn)輸費(fèi)用[5]。缺點(diǎn)是機(jī)器投入資金較大，且單臺(tái)設(shè)備處理量十分有限。

2.3.4 固態(tài)發(fā)酵制備蛋白飼料 固態(tài)發(fā)酵制備蛋白飼料是指通過物理方法將餐廚廢棄物破碎、篩分、脫水、烘干后，在一定條件下，利用微生物代謝活動(dòng)對(duì)餐廚廢棄物進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵，將大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為易吸收的小分子物質(zhì)，與此同時(shí)，單細(xì)胞高蛋白微生物得以繁殖，提高成品飼料中氨基酸及蛋白質(zhì)含量的過程，主要工藝流程如圖4所示。該工藝簡(jiǎn)單，機(jī)械化程度高，生產(chǎn)出的成品蛋白飼料可替代傳統(tǒng)的大豆、魚粉等蛋白飼料，產(chǎn)品附加值高，對(duì)餐廚垃圾資源化利用高；但從食品安全性角度來(lái)講，餐廚廢棄物制備蛋白飼料技術(shù)上存在蛋白同源性問題，可能會(huì)引發(fā)安全隱患[6]，對(duì)動(dòng)物及人類的生命安全造成威脅。

2 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，餐廚垃圾的有效處置問題得到了社會(huì)及民眾的廣泛關(guān)注，我國(guó)多數(shù)城市深刻認(rèn)識(shí)到餐廚垃圾對(duì)城市環(huán)境和居民日常生活帶來(lái)的危害，開始逐步探尋對(duì)餐廚垃圾進(jìn)行資源化利用的方法。北京、上海、杭州等城市設(shè)置餐廚垃圾分類收集點(diǎn)，并出臺(tái)《餐廚垃圾管理辦法》等相關(guān)政策法規(guī)[7]，但大多數(shù)城市監(jiān)管方法仍未制定，有關(guān)餐廚垃圾資源回收處置的技術(shù)也缺少相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。

餐廚垃圾的處理可以簡(jiǎn)單概括為源頭減量、分類收集、資源化利用三步走，政府為餐廚垃圾的處理提供政策保障，完善各項(xiàng)法律法規(guī)，積極推動(dòng)餐廚垃圾的循環(huán)再利用，同時(shí)不斷開發(fā)餐廚廢棄物新處理工藝，因地制宜尋找適合自己的處理模式和方法。目前我國(guó)餐廚垃圾處置仍處于初始階段，政府應(yīng)在出臺(tái)相應(yīng)政策規(guī)范的同時(shí)積極扶持餐廚垃圾處理產(chǎn)業(yè)，還要加強(qiáng)后續(xù)監(jiān)管，構(gòu)建健全的餐廚垃圾處理模式，同時(shí)綜合已有技術(shù)逐步嘗試新的模式方法，開發(fā)新技術(shù)，最終達(dá)到餐廚垃圾減量化、資源化和無(wú)害化的目的。

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