關于餐廚垃圾處理技術及資源化利用的相關思考

林輝斌

（杭州市環境保護科學研究設計有限公司，浙江 杭州 310014）

隨著社會經濟水平的日益提升，垃圾的產生量也與日俱增，導致垃圾處理成為了現代城市發展中所面臨的重要問題之一。當前，在國家“無廢城市”的號召下，要實現生活垃圾的源頭減量，提高其資源利用率。且在推行“凈菜進城”“光盤”行動時，要加強對生活垃圾的科學分類管理，尤其要側重于對餐廚垃圾的優化處理，要改變以往的垃圾處理觀念，強化餐廚垃圾的資源化利用，從而實現無害化處理。在實際資源化利用的過程中，要對餐廚垃圾的構成、特點、危害性以及資源化利用價值進行全面性分析，還要對具體的資源化利用技術進行綜合性探討，如飼料化處理技術，油脂回收技術、堆肥技術、厭氧發酵技術等，以此提高餐廚垃圾的無害化處理水平，推動資源化利用的效果，從而為我國餐廚垃圾的處理指引新的發展方向。

1 餐廚垃圾概述

1.1 餐廚垃圾的概念

餐廚垃圾主要來源于賓館、飯店、餐館等的剩菜剩飯，俗稱熟垃圾。由于餐廚垃圾的種類較多，來源復雜，因此，這對餐廚垃圾處理和利用帶來了極大難度。在餐廚垃圾中，主要包含雜質與有機質兩種成分，如餐具、罐子、包裝盒、牙簽等屬于雜質，植物纖維、脂肪、蛋白質、微量元素等屬于有機質。其中，餐廚垃圾的水分、有機質、蛋白質、鹽分等含量都比較 高[1]。

1.2 餐廚垃圾的危險性

由于餐廚垃圾主要包含剩飯菜、餿水等，所以，其含水量、病菌等較多，很容易出現酸化、發酵、發霉等問題，容易滋生大量蚊蠅蟲，極易引起病原體疾病的傳播。在實際處理中，如果把餐廚垃圾直接投喂給畜禽，很容易引起物理傷害，如引起畜禽肌肉、脂肪殘留，最終會危害人體健康。且一旦對餐廚垃圾處理不當，很容易對生態環境造成極大危害，如引起惡臭、水污染等；而部分非法人員也會從餐廚垃圾中提取地溝油，人體一旦攝入，很容易引起身體機能病變問題[2]。

1.3 餐廚垃圾資源化利用的必要性

由以上內容可知，餐廚垃圾對環境危害性極大，所以，加強餐廚垃圾的無害化處理和資源化利用勢在必行。當前，結合國務院辦公廳印發的關于《“無廢城市”建設試點工作方案》（國辦發〔2018〕128號）等通知的文件要求，全國需大力建設無廢城市，強化對餐廚垃圾的無害化處理，并探索“互聯網+再生資源回收”模式，加大餐廚垃圾處理站、易腐垃圾設施的建設力度，進而有效提升餐廚垃圾資源化的利用率。

2 餐廚垃圾處理技術以及資源化利用技術

2.1 油脂回收技術

近年來，有些不法商販為了牟取暴利，往往對餐廚垃圾進行加熱、過濾、蒸餾，經過以上處理后來提取餐廚垃圾中的廢油脂，這就是所謂的地溝油，這種油中有很多有害物質，如黃曲霉毒素、苯，如果被人們誤食，將會對人體造成極大危害[3]。但對餐廚垃圾進行處理也有可取之處，就是利用油脂回收技術實現無害化處理，對其進行資源化利用，例如，可對餐廚垃圾內含的廢油實施統一化加工處理，并在酯交換法以及專業設備的輔助下制成生物柴油，其具體技術主要包含酸催化法、堿催化法等；此外，還可以對廢油中的自由脂肪酸等進行提煉，制作化工產品，如肥皂、表面活性劑。但該技術在使用時，往往需要較高的使用條件，對勞動力要求較高，整體費用較大。

2.2 堆肥處理技術

這是一種生物化學處理技術，是把放線菌、細菌、真菌等微生物放置在餐廚垃圾中，在人工控制、電子設備等的協助下，創造出適應的溫度、濕度環境，以形成好氧、厭氧環境，便于這些微生物對餐廚垃圾中的有機物進行降解，使其轉化為可用的肥料。該技術包含好氧、蚯蚓等堆肥方式。其中，好氧堆肥技術的優點在于：費用不高，易于操作，且在現代化科學技術的支持下逐漸實現了自動化、機械化發展；缺點：在實際操作中消耗時間較長，易引起二次污染，并難以對有害的有機物進行無害化處理。當前，太陽能—生物反應器裝置的引入，提高了堆肥效率，且減少了時間消耗。而蚯蚓堆肥技術，主要是發揮蚯蚓發達的酶系統功能，使其把垃圾中的有機物轉化為生物所需的養分物質，以此對餐廚垃圾中的內碳氮、重金屬等進行降解，但蚯蚓堆肥技術對生產環境要求較高，操作不便。但利用該方式可以提高餐廚垃圾資源化的利用效率，因其可在密閉發酵倉中進行操作，所以避免了二次污染[4]。

2.3 飼料化處理技術

在餐廚垃圾中包含大量病菌，這也是造成餐廚垃圾易腐爛的主要因素，如果直接投喂給畜禽，容易引起畜禽疾病。所以，要采取科學、合理的技術手段對其進行飼料化處理。在具體實施過程中，主要包括脫水法和生化法。其中，脫水法是利用干熱等物理加工方式對餐廚垃圾進行加熱，以此起到殺菌、干燥的處理效果，從而形成飼料添加劑。該方式主要是利用高溫干燥滅菌的原理開展作業，但由于餐廚垃圾成分較多，難以殺滅所有的病原體，也容易產生同源性污染問題；而生化法是對餐廚垃圾進行預處理，在經過加入益生菌、發酵處理、調制烘干等程序后，最后形成蛋白飼料。該方法的優點是操作方便，工序簡單，占地少，成本低；缺點是安全隱患較大，容易引起口蹄疫、瘋牛病等病原體的傳染[5]。

2.4 制作厭氧發酵產物

利用厭氧發酵技術分解餐廚垃圾中的有機物質，可對產生的氣體進行收集并回收利用，如沼氣等清潔能源；也可以利用厭氧發酵技術制作氫氣；還可以利用微生物發酵制作乳酸，并在此基礎上制成生物降解塑料等產物；而利用兩級催化水解技術是把餐廚垃圾中的纖維素、淀粉等分解為糖類，然后在此基礎上制作乙醇[6]。該模式的技術優點是操作容易，處理效率高，投資少，運行管理費用低，且對周圍環境影響也小。但缺點是處理時需要占用土地，其中，在生產沼氣時會受季節、環境、原料材料影響較大，同時也存在產氣不穩定的問題。

3 實際案例分析

在本案例中，主要采用“預處理+黑水虻生物技術”，以此實現對城鎮餐廚廢棄物等易腐垃圾的集中處置和利用，其主要污染源為惡臭氣體、產生的廢水等。其中，惡臭氣體主要是由“酸吸收+次氯酸鈉氧化吸收+UV光催化氧化+堿吸收”等裝置處理，而廢水在經過預處理后集中到處理站進行處理。在該生產工藝實際運行中，是通過對易腐垃圾的科學化處置，來得到新鮮黑水虻和有機肥[7]。具體的生產工藝流程如圖1所示。

圖1 生產工藝流程以及產污環節圖

3.1 項目的由來

（1）隨著科學技術的逐漸發展，黑水虻在環境保護工作中得到了廣泛應用，尤其是在餐廚垃圾處理、禽畜糞便處理等工作中發揮了極大的作用。結合實際檢測數據可知，黑水虻幼蟲可以對餐廚垃圾進行高效分解、轉化，其處理效果較為明顯。在具體實施中，1 t含七成水分的餐廚垃圾，能夠產生200 kg左右的黑水虻鮮蟲。而四齡的黑水虻幼蟲營養豐富，其中，干物質超過35%，蛋白質含量超過總體重的一半左右，脂肪含量高達20%，經過對比分析，其總體營養含量遠超豆粕之上。黑水虻幼蟲的用處較多，既能作為雞鴨魚等動物的喂養飼料，還能夠將其曬干并粉碎，為動物補充蛋白，是魚粉等重要的替代物。

（2）通過科學研究證明，黑水虻在餐廚垃圾的處理應用中，可在短時間內對其中的易腐物質進行消化，且對其中的病菌有較強的消殺作用。同時，在昆蟲轉化過程中，還能夠對同源性蛋白病毒的傳播鏈進行阻斷，可有效避免更大范圍的病毒傳播。總體比較，該處理方式具有較明顯的處理效果，費用相對較低，資源化效果好，易于操作。一般情況下，黑水虻的繁殖能力較強，而且幼蟲食量較大，每天對餐廚垃圾的轉化量高達其自重的兩倍之多。

在具體的生產應用中，黑水虻幼蟲的成長速度較快，一般生長周期為5～7 d，之后就能夠參與餐廚垃圾的處理與資源回收。在實際生產中，可以對幼蟲進行自動化、集約化的生產和管理。而且，在餐廚垃圾處理中，還可以產生黑水虻蟲糞，可利用相關技術將其轉化為有機物進行銷售，由此獲得可觀的經濟效益。

（3）黑水虻在對餐廚垃圾的處理過程中，主要流程為：①餐廚垃圾的預處理。可先將餐廚垃圾引入到特定設備中，再把固體與液體，油與水分實施分離，分離之后再把固狀物進行粉碎，在獲得垃圾粉碎物后，就可以作為黑水虻飼料進行回收使用。但要對分離后的水進行深度處理，使其達到廢水的排放標準再進行排放，同時，這樣也可以降低飼料中的鹽分含量。而分離出來的油可以讓特定的油脂處理企業回收和再加工，最后制成生物柴油。②黑水虻種群繁育環節。通過該環節可以培育出更多的黑水虻幼蟲，供餐廚垃圾處理使用。其中，繁育系統主要包括種成蟲養殖和種幼蟲養殖，由此構建完善的黑水虻種群維持體系，從而為黑水虻的生產數量與質量提供保障。在具體的繁育過程中，要對繁育空間內的溫度、濕度、光照等數值進行合理控制，為黑水虻繁殖提供理想的環境，保障其繁殖的數量與質量，并促進持續繁育，這樣才能滿足餐廚垃圾處理需求。在黑水虻的生產中，只需要保留約1%的黑水虻幼蟲就可以維持種群繁殖循環，而其余的99%的黑水虻幼蟲都可以作為處理用蟲，進行餐廚垃圾的處理。③黑水虻轉化。黑水虻在吸食和消化餐廚垃圾的過程中，可將其轉化為動物蛋白。因此，為了提高黑水虻轉化的規模，需要引進先進的垃圾預處理車間、發酵池等，并提供專業化系統性的通風設備、控溫設備、除臭設備等。在轉化過程中，其可以產生虻體蛋白、蟲糞等物質，再通過專業設備把蟲糞進行分離，以此獲得高質量的黑水虻鮮蟲以及有機肥產品等。

3.2 生產設備

具體設備如下：

（1）預處理段：卸料池，分揀平臺（含磁選機），送料螺旋，壓榨破碎機，三項分離機。該段位主要用于餐廚垃圾的分揀（來料中含有各種垃圾袋，瓶子以及金屬廢棄物），壓榨破碎（可產生直徑小于2 cm的垃圾粉碎物），以及油水渣的分離。

（2）發酵：送料螺旋、發酵罐（攪拌機構）、高溫有氧發酵。該段位主要用于破碎后的餐廚垃圾進行菌種發酵，使發酵后的餐廚垃圾更有益于黑水虻的生長，之后通過柱塞泵打入培育模塊，進行黑水虻養殖。其中，高溫有氧發酵設備可用于黑水虻病變期內。

（3）培育模塊：該培育模塊是集溫濕調控、自動養殖、自動出料等為一體的自動化模塊，具有占地小，養殖效率高的特點。

（4）分蟲模塊：自動蟲糞分離設備、振動篩、微波烘干機。其中，自動蟲糞分離設備配合培育模塊的自動出料系統，可自動將蟲糞以及大顆粒殘渣進行分離，并通過振動篩再將蟲分離出來。

3.3 物料平衡

以來料50 t易腐垃圾計算：在經過預處理后，可產生2 t不能處理的固體垃圾（例如：瓶子、易拉罐、大骨頭、金屬廢棄物、垃圾袋等），2 t廢油，15 t廢水；而剩余的31 t廚余垃圾，用2.325 kg的黑水虻蟲卵處理，可產生6 t的黑水虻鮮蟲，12 t黑水虻蟲糞，以及13 t左右黑水虻處理剩余垃圾。

3.4 資源化效果

餐廚垃圾通過物理、生物處理技術可生產出油脂、有機肥、黑水虻，實現了資源的循環利用，并節約了能源。

（1）工業油脂。由于餐廚垃圾中的油脂含量都比較高，一般為2%～3%，所以，大量油脂對餐廚垃圾的利用和處理帶來了嚴重影響。因此，將該油脂進行回收后，可外售至有資質的深加工企業再生利用。如50 t的餐廚垃圾則每日可回收油脂1.0 t。

（2）有機肥料。餐廚垃圾在經過黑水虻消化分解后，其產生的蟲糞可作為有機肥使用，可用于農業生產等領域。以50 t餐廚垃圾為例，則每日可產有機肥料10.34 t。

（3）黑水虻。黑水虻消化餐廚垃圾時間較短（6 d左右），故在篩分時有大量的黑水虻鮮蟲。由于黑水虻鮮蟲含有豐富的蛋白質，所以可用于飼養家畜，也可制成干蟲銷售。以50 t餐廚垃圾為例，則每日可產黑水虻鮮蟲6.0 t，干蟲0.65 t。

4 餐廚垃圾無害化處理以及資源化利用的注意事項

在實際餐廚垃圾處理中，為了保障其無害化的處理水平，以及提升其資源回收的利用率，政府部門要發揮自身的職能作用，提供必要的政策支持。如利用稅收優惠政策、加大資金投入等方式，以此對餐廚垃圾的無害化處理進行正確引導，同時，也要對餐廚垃圾處理企業進行一定的政策傾斜，如對其土地利用、原料收集等進行稅收優惠政策等。同時，也要制定合理的管理制度，構建完善的處理體系，確保餐廚垃圾收集、運輸、處理等企業具有專業化資質，以及加強行業監管，嚴防餐廚垃圾隨意售賣。最后，還要加強減量化處理，要注重對餐廚垃圾的產量進行有效性控制，從源頭上減少產量，以此降低餐廚垃圾的處理成本，如拓展宣傳范圍，引導人們樹立正確的節約意識，實施光盤行動；加強制度化建設與監管，執行餐廚垃圾排放申報登記機制，對餐廚垃圾的數量、類型、貯存等實施定期申報，力爭從根本上實施減量化處理[8]。

5 結語

綜上所述，隨著我國經濟水平的提升，人們生活水平日益提高，生活質量得到了極大改善，但隨之而來的卻是餐廚垃圾產量日漸增加，這對城市垃圾處理造成了極大困擾，同時，也對城市生活環境造成了一定的危害。基于此，需要結合餐廚垃圾的特點，并采取科學合理的無害化處理技術對其進行資源化利用。這樣既可以提高餐廚垃圾的處理效果，減少處理成本投入，又強化了資源利用率，控制了資源浪費，從而有力推動了我國餐廚垃圾無害化處理能力的提升。同時，要在全社會范圍內加大宣傳力度，營造節約的社會文化氛圍，引導人們形成節約意識，從而減少餐廚垃圾的產生量。而在餐廚垃圾實際處理過程中，也要因地制宜的結合不同情況，并采取針對性、多元化、靈活性的處理措施，而政府部門也要加強政策、資金方面的支持力度，以此有效推動餐廚垃圾處理企業的可持續發展。