餐廚廢棄物資源化利用技術研究現狀

羅雨

（內蒙古赤峰市紅山區城市管理綜合執法局，內蒙古 赤峰 024099）

引言

餐廚廢棄物產生于日常生活，是集資源性和危害性于一體的固體廢物。隨著人們生活水平的提高以及消費能力的轉變，餐廚廢棄物的產生量在不斷加大。在可持續發展與綠色經濟的背景下，采用環保高效的處理技術對餐廚廢棄物進行資源化回收，能夠實現經濟、環境和社會效益的統一。

一、餐廚廢棄物的產生與處理現狀

餐廚廢棄物(Food Waste)，又稱餐廚垃圾，主要是指學校、機關、企業等公共食堂以及家庭和餐飲行業在餐飲加工過程中產生的飲食剩余物(泔腳)、食物加工下腳料(廚余)，主要包括米面、蔬菜、肉食、果皮以及不可再食用的動植物油脂和各類油水混合物[1]。

（一）餐廚廢棄物的特性

資源性。餐廚廢棄物的主要組分是生物有機質，富含油脂、淀粉、蛋白質、纖維素等大分子有機物，以及N、P、K、Ca等各種微量元素[2]。若能采用合適的資源化技術對其進行處理，可以用作生物有機肥、動物飼料，制取生物質能(例如生物質柴油、沼氣)等，是一種放錯位置的“二次資源”，具有較高的資源利用特質。

危害性。餐廚廢棄物成分復雜，具有產生量大、含水率高等特點，導致其中的有機質易腐爛、變質、發臭。餐廚廢棄物還帶有寄生蟲、病原微生物等。若不進行妥善處理，不僅會占用大量土地，污染附近水體以及地下水，還會產生惡臭、滋生蚊蟲，傳播疾病，污染大氣，影響周圍居民的正常生活，對人體和環境造成極大危害。

差異性。餐廚廢棄物的差異性主要體現在時空分布存在差異，餐廚廢棄物的組成成分及性質與區域居民的飲食習慣和飲食結構具有直接聯系[3]。不同地點、不同季節，所產生的餐廚廢棄物主要組分和含量不同。例如北方餐廚廢棄物的含油率較南方而言會更高一些；陜西、山西等區域的餐廚廢棄物淀粉含量會較高；而在沿海地區，餐廚廢棄物中貝殼類固體廢物較多，含油率就會相應下降。早餐的含油率、含固率以及可揮發性組分相對于午餐、晚餐而言較低，而Ca2+、Na+和Cl-的含量又較高。

（二）餐廚廢棄物的處理現狀

在我國，餐廚廢棄物處理行業起步較晚，但通過幾年的探索與發展，取得了較好成績。為規范餐廚廢棄物的管理與處置，我國頒布了《餐廚垃圾管理條例》《國家餐廚垃圾管理條例》等條例法規和《餐廚垃圾資源利用技術要求》《餐廚廢油資源回收和深加工技術標準》兩項國家標準。山東省、河南省、江蘇省等省份均出臺了省級管理辦法，餐廚廢棄物的規范處置與資源化利用得到較大突破與進展。但是處理過程中還存在一定的問題，實際情況不容樂觀。居民家庭產生的餐廚廢棄物沒有得到集中回收，往往摻雜其他生活垃圾被輸送至垃圾填埋場或者焚燒發電廠，不僅浪費了這種“二次資源”的再利用特性，也會對填埋場造成負荷沖擊。

在國外，很多國家的餐廚廢棄物處理技術以及管理方式都比較成熟。在日本，餐廚廢棄物處理達到35%以上。松下電子公司早在1993年便研制出餐廚垃圾處理機，日本精工公司于2000年5月成功開發出使用磁控管的餐廚廢棄物處理裝置[1,4]。在美國，超過九成的家庭在使用家庭式餐廚垃圾處理機，集中式的餐廚廢棄物則進行資源化處理：采用堆肥工藝制成肥料或加工成飼料。英國在2011年建設了全球首個全封閉式的餐廚廢棄物發電廠，在業界引起劇烈反響。韓國實行的政策是從源頭控制，做到“減量化”。2013年，首爾在全市25個區對住宅實施餐廚廢棄物“從量制”收費。

二、餐廚廢棄物資源化處理技術

我國能源需求量大、環境污染狀況不容樂觀，傳統的填埋和焚燒等處理方式已經不能滿足當前減量化和資源化的需求。餐廚廢棄物集資源性與危害性于一體，采用合適的處理技術才能實現餐廚廢棄物的安全處置和資源化利用。目前，餐廚廢棄物實現資源化處理的幾種技術主要包括飼料化工藝、堆肥化技術、厭氧發酵技術等。

（一）飼料化

飼料化處理技術是將餐廚廢棄物中的淀粉、蛋白質、油脂等有機物質，經過生物轉化、烘干、滅菌、除鹽等一系列過程，最終轉變為可利用的高蛋白飼料、蛋白粉或飼料添加物[5]。飼料化處理技術運行成本低廉，處理過程機械化程度高，工藝簡單易操作，從餐廚廢棄物到飼料整個路線中能源和物料損失是最少的，可以實現資源化循環利用。但是餐廚廢棄物中攜帶的病原微生物或其他殘存微生物無法被完全去除，有毒有害物質也無法被降解，用作飼料隨生物鏈傳遞，增加傳播疾病的概率，對大量生物以及人體健康產生危害。因此餐廚廢棄物飼料化產物利用存在一定的現實風險。

（二）堆肥化

好氧堆肥法：好氧堆肥的技術原理是利用自然界廣泛存在的好氧微生物，在有氧的人工條件下，控制微生物將有機物進行降解，分解成簡單無機物，并可以為自身提供生命活動所需的能量，最終將餐廚廢棄物轉化為高肥力的腐殖質[3,6]。餐廚廢棄物中的病原性微生物在堆肥過程中已經被高溫條件殺死，好氧堆肥產生的腐殖質在增加土壤肥力的同時也不會傳播疾病。

蚯蚓堆肥：蚯蚓堆肥是在好氧堆肥的基礎上，利用蚯蚓消化道的酶系統作用，快速分解餐廚廢棄物，將餐廚廢棄物轉化為營養物質，加快堆肥化的穩定過程。蚯蚓堆肥化產生的有機肥含大量活性物質，能夠保持土壤肥力，促進農作物以及園林植物的生長。

堆肥化工藝簡單、運行成本也較低，但是堆肥化處理也存在一定的缺點，例如：在堆肥過程中常伴隨臭氣的產生，影響周邊環境與人體健康；輔料添加需求大；堆肥化處置場地需要大面積建設投資，加工處理周期長，能耗和設備投資等經營成本高。

（三）厭氧發酵技術

厭氧發酵技術是指利用多微生物(厭氧菌)的代謝作用對有機固體廢物進行封閉厭氧處理的過程，發酵產生的沼氣作為生物質能源，分離出的沼渣、沼液可作生物有機肥，厭氧發酵處理技術具有非常廣闊的工程應用前景。

目前國內外常用的厭氧發酵工藝主要為CSTR、UASB、USR及干發酵。幾種工藝各有所長，其中，應用范圍廣、適應性強、效益高的厭氧工藝是CSTR工藝，也是目前餐廚廢棄物產沼氣工程最常用的技術，適應于所有畜禽原料、有機廢棄物，整體發酵時間一般少于30天。厭氧發酵技術一般包括水解、酸化、乙酸化和甲烷化四個基本階段，目前，CSTR已經形成一套完整的餐廚廢棄物預處理、水解、厭氧發酵、沼氣凈化與暫存的技術工藝，設備及工藝已經相當成熟。CSTR厭氧罐罐體采用防腐鋼板拼接而成，外部做保溫設施；罐內物料攪拌配備沼氣工程專用攪拌機，自身帶有螺旋破殼功能，隨時對液面造成擾動，避免結殼并有效破除結殼；厭氧罐體底部均設有排砂管，可以有效解決長期運行的排砂問題；并對罐內物料的氨氮累積量、pH值及VFA進行實時監測。產生的粗油脂可以售賣，沼氣可以自用(鍋爐產熱或發電)，凈化后(脫硫脫碳)做車用燃氣，或發電并入電網等，能夠實現非常可觀的經濟效益。

厭氧發酵技術能夠對餐廚廢棄物進行無害化處理，產生的生物質能源可以緩解我國能源緊張的問題，生產工藝也相當成熟，但是也存在一定的缺陷。首先是物料來源問題，投資建設餐廚廢棄物沼氣工程，要保證每天的原料總量足夠維持運行；其次是原料質量問題，餐廚廢棄物成分不一，含油率以及其他有害成分會對發酵菌種以及整個產氣過程產生影響；最后，厭氧發酵技術中厭氧罐體以及大中型設備投資較多，大型沼氣工程一般在6-10年內回收成本。

三、結論與建議

綜上所述，對餐廚廢棄物進行資源化回收處理具有重要的環境、社會和經濟意義以及廣闊的發展前景。飼料化和堆肥化均存在一定的風險和污染性。厭氧發酵技術先進可靠，符合我國的發展方向和產業政策，二次污染小，技術成熟，易于控制，能夠實現良好的經濟效益，是餐廚廢棄物資源化處理的首選工藝。

為了更好地推行餐廚廢棄物無害化和資源化處理，在廢棄物產生的源頭就要進行控制，即在收集時就要對餐廚廢棄物進行組分分離，這不僅有利于餐廚廢棄物厭氧發酵的整體處理效果，對整個餐廚廢棄物資源化利用行業都是具有重要意義的。基于我國基本國情，實現良好的踐行效果，還需出臺相關法律法規進行約束，要擬定完善的“餐廚廢棄物處理與再利用管理辦法”“餐廚廢棄物資源化再利用標準”等法規和規范，從餐廚廢棄物的產生、分類、收運、再利用等整個流程進行標準化管理。總之，餐廚廢棄物的無害化和資源化處理需要依托于成熟完善的工藝技術、標準法規，構建系統的餐廚廢棄物回收利用體系，從根本上解決餐廚廢棄物對環境的污染和對人體健康的威脅與危害。