餐廚垃圾資源化過程中污水處理工藝分析

劉宴輝

（上海環境衛生工程設計院有限公司 上海 200232）

引言

城市垃圾處理過程中餐廚垃圾作為資源化利用和碳減排重點對象，需要高度重視餐廚垃圾的處理方法，分析不同處理技術的碳足跡，針對其處理過程中的運輸、處理及運營中做好管理工作。科學進行廚余垃圾分類，并且根據其特性選擇有針對性處理技術，這樣更能提高餐廚垃圾處理效率，減少餐廚垃圾對生活環境造成的影響。研究分析了餐廚垃圾資源利用的方法，并闡述其資源污水處理必要性，最終探討了污水處理工藝內容，以及提高餐廚垃圾的資源利用率。

1 餐廚垃圾概述

餐廚垃圾通常是指居民在日常生活、食品加工、飲食服務、單位供餐等活動中產生的垃圾，這部分垃圾包括菜葉，剩菜，剩飯，蛋殼，果皮，骨頭，茶渣等，其主要來自于家庭廚房餐廳，菜市場以及飯店等有關食品加工行業。其特點是具有較高的水分以及有機化合物，長期存儲極容易發生腐敗產生較多的細菌，產生惡臭影響環境，滋生的蚊蟲四處飛走很容易將細菌傳播到各個地方，影響我國人民的身體健康。除此之外還會對水環境，空氣環境等造成惡劣影響[1]。加強餐廚垃圾處理技術研究與應用，實現餐廚垃圾無害化、資源化處理是垃圾分類背景下踐行環境保護的重要內容。在環境保護的基礎上融入綠色循環，將餐廚垃圾轉化為日常生活中所需資源以及能源，這樣既可以保障我國環境不受影響，還可以有效實現碳減排的目的。在這一過程中，需要針對餐廚垃圾資源化利用的方法進行分析，如將其制作成肥料飼料，厭氧處理產生可利用的沼氣，制備生物燃料等。

2 餐廚垃圾資源化利用方法分析

餐廚垃圾資源化利用是我國環境保護，資源再利用的重要體現，在處理利用過程中需要以社會發展需求為基礎，通過將廚余垃圾進行不同資源轉化，以此實現生態環保、經濟環保目的。

2.1 餐廚垃圾處理方式

通常情況下，餐廚垃圾有機物含量較高，經過合適的處理和加工，可以轉化為新的能源或資源，及經過嚴格處理后作為肥料、飼料等方式進行資源化利用。其中，餐廚垃圾中的油脂部分可以被用來制作成生物柴油，用于公共交通等車輛作為替代燃油使用；水可以通過污水處理技術將水中雜質以及污染物質去除用于農業灌溉或者生活用水；渣可以利用微生物發酵方式進行沼氣沼渣制作，用于電力發電，生物飼料，生物肥料制作[2]。

2.2 制備生物柴油

餐廚垃圾中油脂部分可通過提取及加工成生物柴油。現階段我國工業生產中針對生物柴油制作主要利用脂交換方法，酯交換法在生物柴油制備過程中主要利用甲醇作為交換醇，通過進行甲醇交換醇進行處理，可進一步實現生物柴油提煉，將其用于日常生活中及工業。利用油脂脫酸方法，將油脂垃圾進行堿煉中和，與此同時借助蒸餾精煉、有機溶劑萃取、預酯化、酸催化等操作，這樣可在一定程度上提升油脂生物柴油制備水平。在制備生物柴油中，需要重視對廢棄油脂分離，由于餐廚垃圾廢棄油脂中成分較多，例如水含量以及酸堿值，這些情況均不適合進行生物柴油制備，而這種情況下也無法直接將其堿催化酯交換制作生物柴油，需要進行有效的處理。

2.3 利用發酵制作生物氣

可燃氣體是現階段人們日常生活中必不可少的重要燃料，餐廚垃圾在資源化處理過程中可以充分將其發酵，將餐廚垃圾制作成可燃氣體。在制作過程中需要利用厭氧發酵技術實現生物系回收。可燃氣體主要包括兩種氫氣以及甲烷，通過這兩部分可燃氣體制作回收，并且將其進行分離再進行應用，這樣可以有效實現餐廚垃圾資源化，同時更好的起到環境保護作用。據相關調查數據顯示，針對餐廚垃圾生物氣資源制備過程中，利用厭氧發酵進行氫氣獲得，其獲得氫氣的體積可高達60%，其生產效率為5.49m/（m3/d），說明了餐廚垃圾資源化效率較高。

2.4 利用滅菌制作飼料

餐廚垃圾資源化過程中可以將其制成飼料，用于畜牧飼養或養殖，提高資源利用效率[3]，也是餐廚垃圾資源化利用的方向之一。在飼料制作過程中需要將餐廚垃圾進行殺菌滅毒處理，通過殺菌滅毒，使飼料達到基礎的衛生標準，除此之外，還需要將餐廚垃圾中的營養元素進行保留，這樣才能在飼料使用過程中，提升畜牧業養殖業經濟收益。在餐廚垃圾飼料加工過程中具有較多方法，例如微生物發酵法以及高溫消毒法。微生物發酵法比較常用，主要是利用微生物將餐廚垃圾內的廢物進行發酵，通過微生物代謝產生出有益菌而后將其制作成飼料。而微生物發酵方法又分為固態發酵法和液態發酵法。固態發酵法在發酵過程中不含水分，具有周期短，產率高，能耗低等特點，目前被廣泛應用于餐廚垃圾飼料制作過程中。

2.5 利用生物處理制成肥料

餐廚垃圾還可以制作成肥料，即將餐廚垃圾進行生物處理，保留其中養分，經過處理轉化為植物營養土，通過植物營養土進行植物種植，既滿足植物生長需求，同時還可以有效解決餐廚垃圾運輸等問題。2020 年某小區街道開展餐廚垃圾處理活動，將餐廚垃圾轉化為植物營養土用于社區內植物花草種植過程中，這樣既能滿足社區園林綠化需求，還可極大程度減少餐廚垃圾運輸過程中對環境造成的污染。北京海淀區社區居民在活動過程中利用廚余垃圾一體化機進行餐廚垃圾處理，不需要將餐廚垃圾進行長時間運輸，自行處理餐廚垃圾1000kg，將其轉化為100kg 營養土，這樣有效形成了社區在環境建設過程中的“綠色微循環”。

3 餐廚垃圾資源化過程中污水處理必要性

3.1 減少對區域環境污染

餐廚垃圾處理過程中產生的污水，含有大量的動植物油脂、淀粉、果蔬汁、飲料、油脂等有機物，若不經過處理合理、高效的處理直，將會成為二次污染物造成水體及環境污染。而污水中存在著較多的細菌，細菌隨著空氣傳播以及水傳播，很容易造成傳染病等情況發生，影響城市居民的身體健康，因此需要重視對餐廚垃圾處理中的污水處理。

3.2 改善水生植物生存環境

餐廚垃圾形成的污水中具有較多的有機物，若不經過處理進入到水體后會迅速消耗水中的氧氣，造成水體嚴重缺氧，而且污水的油脂不能溶于水，附在水面上會造成水面覆氧能力降低，這種情況下導致水生生物無法通過氧氣維持生存，更加影響水域內魚類的生長，這種情況下同樣需要積極加大餐廚垃圾中的污水處理工作重視程度。

因此，在餐廚垃圾處理中需要積極加強對餐廚垃圾處理過程中的污水處理技術研究，這樣才能實現真正意義的餐廚垃圾資源化利用。

4 餐廚垃圾資源化過程中污水處理工藝

4.1 工藝過程描述

餐廚垃圾資源化過程中污水處理前，需要通過對餐廚垃圾的進行篩選，分解，榨取，水油分離，固液分離，去除臭氣等一系列的操作，以此充分保障餐廚垃圾的回收以及利用，進一步對產生的污水進行高效、合理的處理。污水處理工藝作為一項系統性工程，在處理過程中需要依據餐廚垃圾形成污水的特性和污染物的分析合理的應用工藝。我國一些學者對餐廚垃圾資源化過程中污水處理的工藝進行分析[5]。在餐廚垃圾資源化污水處理過程中，需要包含多個系統，例如油水分離系統，殘渣過濾系統，污水深度處理系統。本研究中主要以生化機的污水處理內容進行研究，該生化機可以縮短餐廚垃圾資源中污水處理效率，減少污水中的異味。

4.2 油水分離工藝

油水分離工藝是餐廚垃圾資源化污水處理中的重要組成部分，在其處理前需要通過將餐廚垃圾進行有效的篩選分類，擠壓榨取，通過這部分操作后，可以有效實現餐廚垃圾液體獲得，保證其內部油脂以及污水能夠全面融合。將油水輸入到油水分離系統中將油脂和水分進行分離，分離后的油脂中需要保證含水量較低，通常情況下部分企業在開展污水處理，油水分離過程中油脂中含水量為20～25%，油脂分離效果數據需要低于該數據，以油中含水不超過5%為主，這種情況下需要積極針對油水分離工藝進行設計研究。設計過程中增加重力分離，粗粒化以及吸附凝結優化，通過這部分工藝優化和在不消耗能源的情況下實現自動分離。整個水體處理過程中保證油顆粒能夠集中在集油區域，并且控制時間在60min，等到時間限制后將集油區域的油清理，將其可以用作其他領域。

4.3 污水處理系統

通過油水分離工藝可以將餐廚垃圾資源化生產過程中的油進行去除，分離油后的污水進行集中存儲將其運輸到下一流程的污水處理系統進行污水處理。在污水處理系統過程中需要將污水利用生物處理工藝進行處理，這一處理過程中主要采用厭氧處理，使污水在氧氣不充足的環境下減少厭氧性細菌，實現污水中中小有機碳水化合物降解，這樣可以有效為后續污水好氧處理奠定基礎，通過厭氧環境使高分子有機碳水化合物分解成小分子碳水化合物，再利用好氧膜生物處理技術進行處理，將污水中的生化需氧量去除，進而使污水達到符合國家排放的標準，形成有效的污水處理。一般情況下，經過處理的污水進出水情況如表1 所示。

表1 廢水處理站進水水質情況

4.4 以西部某市餐廚垃圾資源處理為例進行分析

4.4.1 餐廚垃圾特點

通過調查發現我國西部某市餐廚垃圾中主要有食物，金屬，紙張，玻璃以及其他有機物質。通過對其餐廚垃圾特點進行分析，并且對餐廚垃圾進行抽樣檢測過程中對抽樣垃圾成分進行確定。其中重點包括含水率、有機碳、凱式氮、總磷、氯化物、蛋白質等。

4.4.2 處理工藝分析

在針對餐廚垃圾處理過程中西部某市主要采用單相、濕式、中溫、連續進料厭氧消化工藝流程為主，通過自動化設備實現餐廚垃圾油脂分離，并且將固體物質進行濕式粉碎，雜質進行垃圾填埋，其他原材料經過處理后制備出較多的生物燃氣，進而用于日常生活中的電能支持；針對發酵殘渣將其用于有機肥制作。

4.4.3 污水處理工藝

針對餐廚垃圾資源化污水處理過程中利用油水分離系統以及污水系統開展處理，經過油水分離的廢水通過調節池泵進入到氣浮設備，這一過程將一部分懸浮物以及有機物排入到厭氧池中，在整個工藝過程中不斷有泥污產生，因此需要進行污泥桶排入管理。進入到厭氧池中的污染水中的有機物會被厭氧細菌所分解、代謝、消化，這樣一系列過程中會使污水中的有機物含量逐漸降低，除此之外還可以使污水得到進一步的生化，為后續厭氧處理工藝的開展奠定基礎[6]。厭氧池的出水進入兼氧——好氧——膜生物反應器，在這一個階段可以使污水處理的反硝化率超過70%，使水中的化學耗氧量逐漸減少，將厭氧池中的污水逐漸輸送到好氧池中，利用膜生物反應中的生物填料為污水中的微生物成長提供一定空間；同時利用鼓風機為微生物提供充足的氧氣，在整個環境過程中，污水中的有機物逐漸被微生物吸附，進而產生凝絮狀的物體，經過一段時間后，絮狀的物體會逐漸沉到水池底部，以此去除化學耗氧量。缺氧池以及好氧池進入到膜生物反應池，可以有效調節活性物的性狀，提高污水的處理能力。而且為了保證最終的水質能夠達到正常標準，需要保證膜生物反應后再將污水傳輸到深度處理系統進行處理。

4.4.4 廢水處理結果

通過對餐廚垃圾資源化污水處理各項技術的應用，污水中的各項指標顯著降低廢水處理前以及處理后的情況見表2。

表2 廢水處理前以及處理后數據

這一結果數據發現餐廚垃圾中污水內部各項指標均有降低，并且符合《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）中的一級A 標準。

4.4.5 餐廚垃圾資源化處理效益

餐廚垃圾資源化處理是現階段我國經濟發展建設以及環境保護的重要部分，其具有較多的效益。（1）經濟效益。西部某市餐廚垃圾資源化處理過程中總投資11296.19 萬元，餐廚垃圾處理后被用于發電1500 萬瓦，這個數據可提供電力750 萬千瓦時帶來經濟效益約375.6 萬元；此外，在有機肥料、堆肥等資源生產分別為0.42 萬噸，210 萬元。油脂回收量以及效益分別為300 噸以及21.40 萬元，年利潤675 萬元，這些經濟效益西部某市當地城市建設起到了重要推動。（2）環境效益。通過清除垃圾處理優化每年可處理餐廚垃圾7.3 萬噸，當這部分垃圾處理可有效降低大氣污染，減少垃圾對地表水的污染以及垃圾深埋后對土壤的污染。（3）社會效益。利用餐廚垃圾資源優化處理，可實現對社會環境的保護，同時可以減少垃圾在運輸過程中產生的腐爛氣味，降低傳染病傳播渠道，使餐廚垃圾能夠得到專項化治理，既能提升餐廚垃圾的回收率以及利用率。還可以有效實現資源循環發展，使城市衛生環境得到改善。總的來說，西部某市餐廚垃圾資源化處理不僅從經濟建設上起到積極效果，同時從社會環保角度分析，餐廚垃圾資源化污水處理更能降低環境污染情況，值得各個城市在開展經濟發展以及環境建設中學習借鑒。

結語

餐廚垃圾資源化建設是現階段環境保護以及經濟發展中必不可少的內容，將餐廚垃圾轉變為日常生活領域中需要部分既可以實現資源回收與利用，除此之外還可有效實現節能環保。但是在處理過程中需高度重視及污水處理內容，由于污水處理過程中，其內部具有水分，鹽分，油脂，有機質，進一步增加了污水處理難度。因此在實際的污水處理過程中，需要結合各項技術例如油水分離技術，污水處理技術，厭氧處理，膜生物反應處理等，這些均可以有效改善污水水質，使其達到正常的排放標準，更好地實現資源利用與保護。