家庭餐廚廢油資源化處理方式的現狀

鄭鑫?張延龍?梁陶婕?張伊凡

隨著社會經濟的快速發展，人民生活水平的不斷提高，餐飲行業日益繁榮，餐廚廢油產量空前增長。餐廚廢油具有明顯的廢物與資源兩重性，如何科學回收管理和資源化利用餐廚廢油變得至關重要，一方面可以減小廢油對環境的污染，維持生態系統碳平衡，取得良好的環境經濟效益；另一方面可以改變餐廚廢油回流餐桌這一扭曲走向，有效解決其帶來的食品安全問題，同時取得良好的社會效益。

一、家庭餐廚廢油的現狀分析

（一）家庭餐廚廢油產量的現狀

改革開放以來，我國國民經濟長足進步，城市人口迅速增長，人民生活水準不斷提高，城市餐飲業日益繁榮，使餐廚廢油的產生量空前增長。研究表明，餐廚廢油的產生量約為餐廚垃圾產生量的10%～20%，不同經濟水平和餐飲習慣的地區略有區別。2017年我國城市住宿與餐飲業零售額達到17998億元，其中餐飲業約12598億元，而且平均每年以20. 8%的速度增長。這筆消費中，約20%～30%為餐廚垃圾和餐廚廢油付了帳。以城市人口平均每人每天產生餐廚垃圾0.1kg計算，2017年末全國城鎮人口6.22億，加之外來人口，城鎮人口可達約8.1億，則全國城鎮年產餐廚垃圾3000多萬噸，餐廚廢油300多萬噸。目前，北京市每天產生的餐廚垃圾約2500噸，泔水油約300噸，其中地溝油約150噸，煎炸廢油和泔水油共約150噸。蘇州市1000多家大型飯店餐廳及1000多家企、事業食堂，每天餐廚垃圾產生量400噸以上，餐廚廢油約60噸，其中地溝油約30噸，煎炸廢油約15噸，泔水油約15噸。

（二）家庭餐廚廢油的危害

目前餐廚廢油一般是指地溝油、潲水油、煎炸廢油、動物廢棄油脂。據科學計算，中國每年至少產生700萬噸餐廚廢油，這些廢油含有嚴重危害人體消化系統和神經系統的鉛、鎘、砷的重金屬，以及致癌物十二烷基苯磺酸鈉、黃曲霉毒素B1。黃曲霉毒素B1的毒性比砒霜高100倍，是當前發現的致癌毒性最強的化學物，人和動物若長期暴露在這種環境之下，100%會患肝癌，同時也可能引發其它各部位癌癥，被世界衛生組織國際癌癥研究機構I類致癌物。餐廚廢油不能食用，即便工廠花費數倍價格，以更高的技術處理、凈化、提純，依然很難達到正規食用油的標準。餐廚廢油若進入環境，將造成下水道堵塞和管道腐蝕、嚴重水質惡化和富營養化、降低污水處理廠生物處理單元處理效率顯，并且在空氣中易發生氧化酸敗，散發酸類惡臭氣體。據報道，每千克廢油會造成〖15000m〗^2水面污染，嚴重時導致水體富營養化。

二、家庭餐廚廢油資源化處理的現狀

（一）輕工業處理現狀

1.洗滌產品生產工藝

油脂的堿性水解稱作皂化.使用過量的堿，油脂可以完全水解并轉化成脂肪酸鹽和甘油皂化反應是不可逆反應，其反應方程式如下，式中：R1、R2、R3，分別代表3個碳原子數相同或者不同的烴基.

皂化方法有2種：一種為均相皂化，另- -種為非均相皂化.均相皂化是先將廢油脂溶解于適當的溶劑中（如乙醇），形成均相溶液，然后在堿觸媒的作用下水浴進行皂化反應，最后加入飽和食鹽水，使固體塊狀皂化物析出；非均相皂化是在維持廢油脂原形的條件下，直接在堿觸媒的作用下進行水浴皂化反應，最后加入飽和食鹽水，析出皂化物.采用均相皂化法，產物中溶劑的分離和回收較困難；采用非均相皂化法，皂化反應速度慢，反應時間較長，但能直接得到固體皂化物，且皂化物的分離、干燥比較容易，因此一般非均相皂化應用較多.常用的非均相皂化工藝為：將一定量的脫色廢油脂加入反應器，水浴加熱至100°C時將質量分數為30%的氫氧化鈉溶液分3次加入到廢油脂[m（NaOH）：m（廢油脂） =1：2]，邊加入邊緩慢攪拌，使油脂與堿液充分接觸.在皂化反應開始時先加入1/4的堿液，攪拌至油脂呈乳化狀態分散在堿液中，時間約1h，此時皂化反應加快，再加入2/4的堿液，反應2h后，加入剩余堿液.反應過程中要不斷攪拌，并控制pH值在9～10.當皂粒或皂膠形成后，鹽析2次，靜置沉淀1d，排出底部的黑水.皂基逐漸凝固析出，取出干燥后，可壓制成不同形狀的肥皂或配制洗衣粉.

（二）工業化處理現狀

1.生物柴油生產工藝

利用餐廚廢油脂生產生物柴油，常用的生產方法為預酯化-二步酯交換-酯蒸餾工藝.其流程為：經預處理的油脂與甲醇一起，加入硫酸作催化劑，在60°C常壓下進行酯交換反應，生成脂肪酸甲酯（即生物柴油），由于化學平衡的關系，在一步法中油脂到甲酯的轉化率僅達到96%.為超I脫這種化學平衡，通常采用二步反應，即通過一個特殊設計的分離器連續地除去初反應中生成的甘油，使酯交換反應繼續進行，可獲得高達99%以上的轉化率. 第二步，加入少量NaOH進行中和，去除多余的酸.由于堿催化劑的作用生成了肥皂、色素和其他雜質混合在少量的肥皂中，產生深棕色的分離層，在分離操作時將其從酯層分離掉。通過這種精制作用可以高轉化率獲得淺色的脂肪酸甲酯.這里面最重要的一步反應是酯交換，反應式為：

2.潤滑油生產工藝

利用餐廚廢油作為原料生產潤滑油的工藝如圖2.通常分為5個步驟：（1）將餐廚廢油、一定量的水Li0H和基礎油加入反應器進行皂化.皂化溫度為110～120°C.其間反應體系隨著金屬皂的生成黏度增大，不斷補充基礎油，使體系的黏度下降，以便反應能夠正常進行；（2）反應進行大約2.5～3h，體系的黏度不再變化，說明皂化反應完成，可以開始脫水；（3）當體系由乳白色變為淡黃色，體系中不再有沸騰的水泡，說明水已蒸干，此時加入剩余的基礎油；（4）升溫到190～200°C，體系成為熔膠狀態.停止加熱，進行冷卻；（5）冷卻方式對潤滑脂的結構和性能有很大的影響冷卻方式宜采用自然冷卻（即慢冷）.冷卻至室溫后，用三輥磨進行研磨細碎后，形成潤滑油產品。

三、展望

我國餐廚廢油資源非常豐富，但其成分復雜、來源不穩定，相關的回收利用、檢測方法與制度也不夠完善，并且我國對餐廚廢油的管理對象是餐廚廢油比較集中的學校、餐館、食品加工廠，對居民家庭餐廚廢油、油煙機廢油的管理還是空白。如果將餐廚廢油管理的范圍擴大，能將家庭餐廚廢油、油煙機廢油與現有的餐廚廢油合并統一-管理，構建餐廚廢油的科學回收制度，并進行資源化利用，即可做為生物柴油原料的有效補充，又可減少資源環境污染和資源浪費，對餐廚廢油做到真正意義上的“變費為寶”目前國內外餐廚廢油深加工技術較多，主要包括生產生物柴油技術、硬脂酸和油酸技術、肥皂或洗衣粉技術、潤滑油技術、混凝土制品脫模劑技術等。（作者單位：南開大學濱海學院）

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