餐廚垃圾綜合利用及相關(guān)處理工藝比較

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，餐廚垃圾的數(shù)量快速增加。如北京餐廚垃圾呈穩(wěn)步上升趨勢，每天的產(chǎn)生量達(dá)1600噸以上;上海市每天餐廚垃圾的產(chǎn)生量超過1300噸。這些餐廚垃圾如果得不到正確的處理，將成為社會的公害。比如如果餐廚垃圾大量直接排入下水道，由于餐廚垃圾容易發(fā)酵、變質(zhì)、腐爛，產(chǎn)生大量毒素，散發(fā)惡臭氣體，污染水體和大氣[1]。而由餐廚垃圾派生的“潲水油”或“地溝油”，其中含有致癌物質(zhì)——黃曲霉素以及其他毒素，對人體健康危害極大，自2011年以來引起了社會群眾的積極關(guān)注，很多城市已經(jīng)積極立法或者嚴(yán)厲打擊熬煉“地溝油”的行為。此外，由餐廚垃圾派生的“垃圾豬”、“垃圾羊”等問題也引起了社會的極大關(guān)注，餐廚垃圾的有效治理任重道遠(yuǎn)。

一、我國餐廚垃圾的特點(diǎn)

我國的餐廚垃圾主要來自家庭、賓館、飯店及機(jī)關(guān)企事業(yè)等飲食單位拋棄的剩余飯菜。餐廚垃圾較之其他垃圾，具有含水率、有機(jī)物量、油脂及含鹽量高，易腐敗等特點(diǎn)[2]。目前餐廚垃圾的處理方式一是無害化處理，二是資源化處理，但直接填埋則存在著浪費(fèi)土地、產(chǎn)生惡臭氣體及滲濾液等問題，不建議推廣，為此餐廚垃圾綜合利用及相關(guān)處理工藝已經(jīng)被提上日程[3]。相比發(fā)達(dá)國家早在20世紀(jì)90年代就已經(jīng)開展對餐廚垃圾的管理與處理處置技術(shù)的研究，我國是從進(jìn)入21世紀(jì)以來對餐廚垃圾問題才開始逐漸重視。由于研究及分類處理主要集中在大城市，目前推廣的技術(shù)種類不多，相關(guān)研究也比較薄弱[4]。我國餐廚垃圾中的有機(jī)物、鹽度和油脂含量與國外不同，研制適合我國的技術(shù)成熟、效率高、運(yùn)行可靠且經(jīng)濟(jì)適用的設(shè)備也是未來發(fā)展的重點(diǎn)。因此，本文對國內(nèi)主要大城市餐廚垃圾綜合利用及相關(guān)處理工藝狀況進(jìn)行了實(shí)地或資料調(diào)查。

北京市環(huán)境衛(wèi)生設(shè)計科學(xué)研究所從2010年5月至2011年4月對朝陽區(qū)、西城區(qū)部分飯店、賓館的餐廚垃圾進(jìn)行理化特性分析，結(jié)果如表1所示，可以看出餐廚垃圾中有機(jī)質(zhì)較高，占87.2，C/N也較高，為33.41。此外，在調(diào)查中也發(fā)現(xiàn)，餐廚垃圾中仍然存在一些紙巾、飯盒、筷子、玻璃瓶等雜質(zhì)，因此在處理前，需要增加除雜等前處理工藝。

二、餐廚垃圾相關(guān)處理工藝

（一）物理干燥技術(shù)

物理干燥制肥料或飼料技術(shù)，是經(jīng)過預(yù)處理后，首先進(jìn)行脫水，得到液體和固體兩部分。液體是高油脂廢水，宜先進(jìn)行油水分離獲得高附加值的油脂，然后對污水進(jìn)行處理，其固體部分主要采用物理手段將其高溫加熱，烘干處理，殺毒滅菌，除去鹽分等，可以最終生成蛋白飼料添加劑。物理干燥處理后的餐廚垃圾飼用價值明顯提高，既是良好的飼料原料，又方便回收油脂。目前西寧餐廚垃圾處理廠（200t/d）、寧波餐廚垃圾處理廠（200t/d）、蘇州餐廚垃圾處理廠（100t/d）和無錫餐廚垃圾處理廠（100t/d）都應(yīng)用物理干燥技術(shù)處理餐廚垃圾。

物理干燥技術(shù)的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是資源化程度較高；設(shè)備投資小、占地面積較小；生產(chǎn)過程易控制，操作、管理容易。缺點(diǎn)是對有害有機(jī)物及重金屬等的污染無法很好解決、無害化不徹底；不能從根本上解決餐廚垃圾同源性的問題，對其用作飼料存在一定的顧慮。比如用加熱烘干的方式很難去除霉桿霉菌等菌種，若提高消毒溫度，又會破壞飼料中的營養(yǎng)物質(zhì)(如維生素等熱敏性物質(zhì))，導(dǎo)致產(chǎn)品存在安全隱患。

（二）微生物生化處理技術(shù)

微生物生化處理技術(shù)是選取自然界生命活力和增殖能力強(qiáng)的高溫復(fù)合微生物菌種，在生化處理設(shè)備中，對食品、餐廚垃圾等有機(jī)廢棄物進(jìn)行高溫高速發(fā)酵，使各種有機(jī)物得到降解和轉(zhuǎn)化；不僅解決了各類有機(jī)物及時、徹底、無害化處理，減少人畜交差感染和環(huán)境污染，同時通過資源循環(huán)系統(tǒng)工程，產(chǎn)出活性微生物菌群；這些菌群按照不同的配方和特殊的工藝，經(jīng)過深加工制成高品質(zhì)的微生物肥料菌劑和生物蛋白飼料，應(yīng)用在有機(jī)、綠色生態(tài)農(nóng)業(yè)和畜禽、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)，實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)再利用。目前北京高安屯餐廚垃圾處理廠（200t/d+200t/d）應(yīng)用該技術(shù)。

微生物處理技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是占地面積小；處理時間短，資源利用率高；產(chǎn)品的市場銷路較好，產(chǎn)品質(zhì)量較高，產(chǎn)品附加值較高。缺點(diǎn)是處理機(jī)單機(jī)能力小；受好氧發(fā)酵含水率要求低限制，需添加一定量輔料調(diào)節(jié)；能耗較大，資源化利用成本高。

（三）厭氧消化技術(shù)

厭氧消化技術(shù)在歐洲和日本等發(fā)達(dá)國家應(yīng)用十分廣泛，是一項被普遍采用的成熟處理工藝。歐洲主要厭氧工藝包括Passavant Roedige、O.W.S DRANCO、KOMPOGAS、Valorga、BTA工藝等。目前歐洲處理有機(jī)垃圾的發(fā)展方向是厭氧消化技術(shù)，在2000年以后厭氧消化工程陸續(xù)投入使用，處理規(guī)模也呈現(xiàn)逐漸擴(kuò)大的趨勢。從分布來看，20世紀(jì)只有德國等少數(shù)國家大量使用厭氧消化工藝，而進(jìn)入21世紀(jì)后，法國、西班牙、瑞士、加拿大、比利時以及亞洲的日本、韓國都開始普遍采用厭氧消化工藝。厭氧消化技術(shù)目前國內(nèi)尚無成規(guī)模的成熟運(yùn)行案例，但一些小型處理廠有工程應(yīng)用。

厭氧消化過程是利用在絕對厭氧條件下，在厭氧微生物的作用下，將垃圾中的有機(jī)物質(zhì)降解，生成甲烷、水、氫氣、硫化氫以及一些小分子化合物的過程。一般將有機(jī)物的分解過程分為產(chǎn)酸階段和產(chǎn)甲烷階段，在產(chǎn)酸階段主要是通過微生物的胞外酶的作用下，將大分子的有機(jī)物水解成小分子的有機(jī)物，如乙酸等；產(chǎn)甲烷階段是專性產(chǎn)甲烷細(xì)菌利用產(chǎn)酸階段生成的底物或氫，生成甲烷的過程。主要應(yīng)用于處理餐廚垃圾、廚余垃圾、糞便等有機(jī)成分較高的生活垃圾。厭氧消化技術(shù)分為濕式和干式厭氧消化，在厭氧消化過程中，消化底物固含量是影響消化進(jìn)程的一個重要參數(shù)根據(jù)反應(yīng)器內(nèi)消化物料的TS（totalsolid）濃度的不同，厭氧消化可以分為干式（TS20%－40%）和濕式（TS<15%）兩類。

（1）濕式厭氧消化

濕式厭氧消化是一種傳統(tǒng)的生物處理工藝，一般保持在固體濃度等于或者少于8%-15%的情況下，有機(jī)廢物被厭氧發(fā)酵，目前我國很多地方使用濕式厭氧消化處理人、畜和農(nóng)業(yè)廢物。目前的單級濕式厭氧消化技術(shù)大多采用完全混合消化反應(yīng)器，消化罐內(nèi)總固體濃度在10%-15%，可以進(jìn)行高溫或中溫消化反應(yīng)。其特征是在反應(yīng)器中心設(shè)有一個用于氣體循環(huán)的管道；消化殘渣的污染物已于前處理環(huán)節(jié)分離，因此殘渣可以用于生產(chǎn)高質(zhì)量的有機(jī)肥。濕式厭氧消化的一個特點(diǎn)是必須加水，調(diào)整固體濃度達(dá)到所需的合理的濃度范圍，這導(dǎo)致濕式厭氧消化中水分比例很高，在后續(xù)處理中必須進(jìn)行脫水，同時也增加了沼液的處理負(fù)荷，增加了工藝的投資和運(yùn)行成本。此外，攪拌設(shè)備和脫水設(shè)備能耗非常大，同時還會因?yàn)樾枰ㄆ谇宄拗械母≡瑥亩斐缮餁馍a(chǎn)的間斷。

（2）干式厭氧消化

干式厭氧消化技術(shù)作為新的垃圾生物處理工藝，與濕式厭氧消化工藝相比較，其有機(jī)負(fù)荷高，污水處理量少，單位垃圾所占的消化反應(yīng)器體積小，具有非常明顯的優(yōu)勢。相比于濕式厭氧消化，干式法旨在保持固體廢物的原始狀態(tài)進(jìn)行厭氧消化，僅僅濃度特別高(TS>60%)的進(jìn)料才加水稀釋，因此直接采用干式厭氧消化工藝，既不需加水也不需要脫水，簡化了前處理，也節(jié)約了能耗，而且干式厭氧消化工藝因其能夠處理高固含率廢物的優(yōu)點(diǎn)滿足了目前城市生活垃圾及餐廚垃圾處理的要求。法國的VALORGA，比利時的DRANCO和瑞士的KOMPOGAS等都是干式厭氧消化的代表。比如Valorga 干式厭氧消化技術(shù)屬于單級消化技術(shù)，消化罐內(nèi)的總固體濃度為15%—35%，擅長處理成分比較復(fù)雜的垃圾，如園藝?yán)袡C(jī)垃圾或混合收集的生活垃圾。由于該技術(shù)通過將產(chǎn)生的沼氣在底部回灌到反應(yīng)器內(nèi)達(dá)到攪拌的效果，因此反應(yīng)器內(nèi)沒有機(jī)械設(shè)備，可以節(jié)約維修的時間與費(fèi)用。但是，國內(nèi)的應(yīng)用還是相對較少，用于處理包含餐廚垃圾的消化技術(shù)基本上不多見，而且絕大部分的現(xiàn)有技術(shù)都是引進(jìn)國外的技術(shù)以及設(shè)備。

三、幾種處理工藝的比較

目前現(xiàn)有的技術(shù)種類都各有特點(diǎn)，我們對餐廚垃圾處理的物理干燥技術(shù)、微生物生化處理技術(shù)和厭氧發(fā)酵技術(shù)進(jìn)行了工藝特點(diǎn)分析，結(jié)果如表2所示。

四、結(jié)語

目前，國內(nèi)外餐廚垃圾的處理工藝主要有物理干燥技術(shù)、微生物生化處理技術(shù)、厭氧發(fā)酵技術(shù)等幾種，國外較為成熟、先進(jìn)的處理設(shè)施主要分布在歐洲、韓國和日本，但是現(xiàn)在一些發(fā)達(dá)國家的國外處理技術(shù)并不能成功地應(yīng)用于我國餐廚垃圾的處理中。

我國目前的資源化處理技術(shù)如物理干燥技術(shù)、高溫堆肥技術(shù)、微生物生化處理技術(shù)、厭氧發(fā)酵技術(shù)等應(yīng)用還不廣泛，很多技術(shù)是和處理設(shè)施主要從歐洲、韓國和日本引進(jìn)，但這些技術(shù)應(yīng)用于我國餐廚垃圾的處理中還存在著一些不足之處，其中在前處理工藝、提高處理效果以及產(chǎn)品的質(zhì)量上都有很大的改進(jìn)之處。這其中一是要保障進(jìn)料的純度，減少異物的含量，所以在提高分類收集的質(zhì)量上要有一定的措施。

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（責(zé)任編輯：駱小平）