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餐厨垃圾管理的现状、问题及对策

2010-11-02任连海聂永丰

中国环保产业 2010年12期
关键词:餐厨垃圾

任连海,聂永丰

(1.北京工商大学化学与环境工程学院,北京 100048;2.清华大学环境系固体废物污染控制及资源化研究所,北京 100084)

餐厨垃圾管理的现状、问题及对策

任连海1,聂永丰2

(1.北京工商大学化学与环境工程学院,北京 100048;2.清华大学环境系固体废物污染控制及资源化研究所,北京 100084)

针对我国餐厨垃圾产生量大、产生面广,餐厨垃圾含水率高、有机质含量高、容易污染环境的特点,分析研究了我国餐厨垃圾的产生现状、处理技术和工程概况,指出了当前我国餐厨垃圾管理中存在的主要问题,并提出了有关对策。

餐厨垃圾;无害化;资源化;管理;对策

1 前言

餐厨垃圾是指厨房食品加工过程中产生的废料和餐桌上吃剩的废弃食品,是一种城市有机固体废物。目前,餐厨垃圾在国内绝大多数城市存在着管理无序、任意处置等问题,餐厨垃圾已经成为收集、运输和填埋处理的难题,严重影响市容市貌、居民身体健康及环境质量。

随着我国经济发展和生活水平的提高,餐厨垃圾的处理正成为我国城市管理者面临的新课题。虽然部分城市已经采取措施加以治理,但从技术、管理等层面分析,餐厨垃圾处理在我国仅是起步,亟待城市管理者高度重视。因为餐厨垃圾具有典型的废物和资源的双重特性,规范管理、合理处置餐厨垃圾极为重要。

2 我国餐厨垃圾特征

2.1 产生源

我国餐厨垃圾产生源数量众多,位置基本固定,既广为分散又相对集中。

按产生源性质,可以分为两大类型:居民家庭以及饮食行业的饭店、餐厅、酒楼、宾馆、内部运营的企事业单位食堂等。

就产生源的大小而言,虽然普通居民家庭数量众多,但每个产生源的产生数量不大。饮食行业的饭店、餐厅、酒楼、宾馆及内部运营的企事业单位食堂的数量虽然不及居民家庭数量多,但产生量大,且点多、面广,如杭州市的餐饮行业,仅大小饭店、酒家就有9000余家。随着经济的迅速发展和城市化进程的不断加快,我国餐饮业的发展速度也在加快。据统计,2004年我国餐饮业的营业额为7100亿元,比2003年提高17%,增长幅度远高于当年GDP的增长。根据历年数据分析,2005年餐饮业零售额超过8800亿元,2006年突破了10,000亿元大关[1]。餐饮业的不断发展和我国的饮食文化传统以及一些铺张浪费的社会风气,使饭店、餐厅、酒楼、宾馆成为我国餐饮垃圾的主要产生源。

2.2 产生量

居民家庭厨余的产生量一般占其生活垃圾产生量的30%~70%。

饭店、餐厅、酒楼、宾馆及企事业单位食堂的餐饮垃圾产生量一直呈稳步上升趋势。有资料显示:一家中型宾馆一天的餐厨垃圾约400公斤,其中食品加工过程中产生的废料和餐桌上吃剩的废弃食品各占50%。北京市每天产生的餐厨垃圾约1050吨,每月仅回收的馒头就约有20吨,相当于140人约一年的口粮。对上海市近3万家普通餐饮企业和约150家星级饭店的调查表明,上海市平均每天产生的餐厨垃圾约1300吨。杭州市仅饭店、餐厅和酒楼产生的餐厨垃圾每天就超过300吨。即使位于西北的乌鲁木齐,饭店、餐厅、酒楼、宾馆每天产生的餐厨垃圾也在100吨以上。保守估计,全国城市餐厨垃圾的产生量每天不低于6000万吨,且随着餐饮业的不断发展,餐厨垃圾的产生量还将呈现不断递增的趋势[1]。

2.3 餐厨垃圾的组成

餐厨垃圾的成分以可降解的有机物为主。

居民家庭产生的厨余垃圾主要是食品加工过程中产生的剩余物及剩饭剩菜等。

宾馆、饭店和食堂产生的餐厨垃圾主要为剩饭剩菜,其成分有主食所含的淀粉(聚六糖),蔬菜及植物茎叶所含的纤维素、聚戊糖,肉食所含的蛋白质和脂肪,水果所含的单糖、果酸及果胶(多糖)等;无机盐中以NaCl的含量最高,同时还含有少量的钙、镁、钾、铁等元素。其化学组成以C、H、O、N、S、Cl为主,如表1所示,其化学分子式可粗略表示为C18.15H31.10O10.80N1.00S0.05•0.03NaCl。

表1 餐厨垃圾的化学成分 (单位:%)

对北京部分宾馆、饭店、高级餐厅、普通餐厅、单位食堂等5类餐饮单位实施6个月不同时段的餐厨垃圾采样检测所得结果(均值)见表2。

表2 北京市部分餐饮单位餐厨垃圾成分分析结果 (单位:%)

表2中数据表明,餐厨垃圾中含水率很高(74.39%),处理难度较大。对比大豆粗脂肪和粗蛋白含量(19.66%和40.34%)、玉米粗脂肪和粗蛋白含量(3.52%和10.68%),餐厨垃圾绝干物料中粗脂肪和粗蛋白含量约是大豆的1.32倍和0.61倍,约为玉米粗脂肪和粗蛋白含量的7.35倍和2.31倍。另据实验测定结果表明,餐厨垃圾粗脂肪消化率为88.26%,粗蛋白消化率为89.63%,与常规饲料相近,可见此类垃圾具有较高的资源开发利用价值[2]。

2.4 餐厨垃圾特征

总体上,餐厨垃圾的特点主要表现为:

(1)产生源固定且较为集中,产生量大;

(2)含水率(75%~95%)、油脂含量和NaCl含量较高,处理难度大;

(3)富含蛋白质、淀粉、纤维素、脂肪等有机物(占干物质的95%以上),资源回收价值大;

(4)与其他垃圾相比,有毒有害物质(如重金属等)含量少,但腐烂变质速度快,易滋长细菌,特别是高温季节易腐烂变质,导致病原微生物、霉菌毒素等有害物质迅速大量繁殖。

显然,餐厨垃圾具有鲜明的资源和废物的双重特性,既具有很大的资源利用价值,又很容易对环境和人体健康造成不利影响。

3 管理现状及存在问题分析

3.1 管理法规和政策

20世纪末,疯牛病、口蹄疫等世界范围内的畜禽传染疾病的流行,使人们意识到餐厨垃圾直接用于养殖家畜会带来巨大的卫生安全隐患,餐厨垃圾的管理在我国部分城市开始得到重视。

2000年5月,上海市农委、商委等6个部门联合下发了《关于对郊区中小型生猪饲养场、点进行专项治理的通知》[沪农委(2000)第69号],禁止把未经处理的餐厨垃圾用于养殖家畜,禁止未经环卫部门批准的企业进行泔水油回收和再利用处理。此外,上海物价局曾出台餐厨垃圾的收费政策,规定餐厨垃圾产生者可自行处置,也可委托处置,并对委托收运、处置费暂实行最高限价,收运和处置企业可自行下浮。

2003年1月1日,青岛市实施的《青岛市无规定动物疫病区管理办法》规定,“饲养动物不得使用宾馆酒店废弃的食物(泔水)、生活垃圾、过期变质的食品和饲料及国家禁止使用的动物源性饲料”,并试行强收制,以6元/吨的收费标准向餐饮业收取餐饮业剩余物污染费,集中统一处理。

2005年,北京市颁布的《北京市动物防疫条例(草案)》中规定,严禁动物养殖场使用饭店、宾馆、餐厅、食堂产生的未经无害化处理的餐厨垃圾饲喂动物。2006年,北京市又颁布实施了《北京市餐厨垃圾收集运输处理办法》,其中规定餐厨垃圾不得随意倾倒、堆放,不得排入雨水管道、污水排水管道、河道、公共厕所和生活垃圾收集设施中,不得与其他垃圾混倒。餐厨垃圾的产生者负有对其产生的餐厨垃圾进行收集、运输和处理的责任;而且明确规定餐厨垃圾的产生者不得将餐厨垃圾交给无相应处理能力的单位和个人,凡准备从事餐厨垃圾的集中收集、运输和处理的企业,应当依法取得“从事城市生活垃圾经营性清扫、收集、运输、处理服务”的行政许可和运输车辆准运证件等相关许可。

虽然上海、青岛、北京、广州、杭州等一些大城市开始重视餐厨垃圾的环境无害化管理,根据自身具体情况制定了餐厨垃圾管理的地方性法规政策,但在国家层面上目前尚无针对餐厨垃圾的管理政策和技术法规,也没有对餐厨垃圾的管理目标、技术政策等问题进行过系统研究。

3.2 处理技术和示范工程

为适应餐厨垃圾无害化、资源化处理的需要,近几年来国内引进、开发了几种处理餐厨垃圾的适用技术,主要有:物理破碎、高温好氧发酵、厌氧发酵、干燥热处理、湿热水解等。

(1)厨房餐厨垃圾物理破碎

采用厨房餐厨垃圾破碎机通过机械破碎将餐厨垃圾割碎,用水冲至市政下水管网中,与城市生活污水一起处理。优点是成本低,占地小,操作方便,没有二次污染,既可用于居民厨房,也可用于餐厨垃圾产生量比较小的单位食堂。但此技术也有较大的局限性,主要表现在:1)需浪费大量干净的水进行冲洗,且餐厨废水中的高有机物含量会导致废水的COD和BOD增加,大幅度增加了城市市政污水处理厂水量和水质处理的负荷;2)一些营养物同时也被白白冲掉,是一种巨大的资源浪费;3)由于餐厨垃圾废水中的油脂含量高,尤其是动物脂肪在低温下会在排水管道里凝结成块,日积月累就会造成管道阻塞,并且很难清理,进而使得城市的排水能力大大降低,尤其在汛期,还有可能会造成含油污水外溢。

(2)好氧生物处理

餐厨垃圾有机物含量高,营养元素全面,C/N比较低,是微生物的良好营养物质,适用于作堆肥原料。目前国内的生物垃圾处理机,就是一种添加了高效菌种并控制堆肥条件的动态快速有机垃圾堆肥器。北京、上海已有一些示范居民住宅小区和单位食堂等餐厨垃圾量小而分散的地方,设立了生物垃圾处理机,在源头就地处理餐厨垃圾,消纳后的残渣可作为花肥或小区绿化土。

好氧生物处理的局限性表现在:1)杀菌不彻底;2)用于处理餐厨垃圾时,由于垃圾黏度大、分散性差、油脂含量高,垃圾堆体容易被压实,导致水分和热量扩散条件恶化,阻碍了氧气的渗透以及微生物与有机质的接触,不利于有机物降解,所以通常需要添加填料;3)鱼、肉等高蛋白质腐败会产生恶臭问题;4)需用场地较大、处理周期长。另外,用于处理高含盐量和高油脂含量的餐厨垃圾可能会对堆肥过程和堆肥产品品质有不利影响。

北京某生物科技有限公司近年来研究开发出一种采用高温生物处理餐厨垃圾制取生物有机肥和生物饲料添加剂的技术,已建成几个小型的餐厨垃圾资源回收处理站并成功投入运行。其方法为,将各种食物生活垃圾和有机废弃物与米糖、麦麸等调整材料一起投入装置内,再放入万分之一比例的BGB高温复合微生物菌进行自动搅拌、加热,再用60℃~80℃高温进行短时间的干燥、灭菌处理,制备出水分低于10%、具有新陈代谢活力的粗粉状高效微生物和BGB活性微生物菌群产品。然后,将BGB高温复合微生物菌加入到装有餐厨垃圾的反应槽内,经过6~8小时高温发酵、降解、干燥、灭杀各种有害病原菌,生成具有新陈代谢活力的粗粉状高效BGB活性微生物菌群产品,可作为饲料或肥料使用。该技术适用于相对集中的餐厨垃圾处理。但该技术中采用的餐厨垃圾实际上只是作为一种添加剂,在原料中只占10%(干基)。

(3) 厌氧发酵技术

厌氧发酵技术用于处理一般有机废物较为成功,国外也有用于处理餐厨垃圾的报道。大多数研究集中在通过厌氧处理从餐厨垃圾中回收甲烷气体作为能源物质,近年来利用餐厨垃圾厌氧发酵产氢的技术也逐渐受到重视。利用厌氧发酵技术处理餐厨垃圾的优点是能回收大量甲烷气体,固体物质被消化后可以得到有机肥料和土壤改良剂,两种产物都具有经济价值,是一种较成熟的餐厨垃圾处理技术,国外已有成功运行实例以及设备供应。但这种技术也存在一些问题,主要表现在:1)灭菌不彻底;2)沼渣和沼液无害化处置以及沼气的收集利用水平较低;3)厌氧菌种的采集、培养和驯化过程较复杂;4)操作安全性要求较高。

目前国内少数城市准备采用厌氧发酵技术建设大型餐厨垃圾处理厂,以集中处理城市餐厨垃圾,但由于我国餐厨垃圾的油脂、盐类和纤维物质含量均远比国外的高,是否会存在抑制细菌生长、影响处理效果等问题尚难以断定。

(4)干燥热处理技术

典型的餐厨垃圾干燥热处理工艺是将脱水后的餐厨废物进行加热干燥,制成肥料原料,干燥的同时实现灭菌,脱出的水分经脱油后送污水处理厂。由于需要预先脱水,这种技术实质上是在物料较干燥的状态下进行灭菌,所以基本属于干热处理。20世纪末,日本茬原公司和新加坡Oradora公司利用该方法对有机垃圾加热实现饲料化,并且利用该工艺实现了集中处理的工程化装置,以及分散处理的小型设备。上海市建成的日处理50吨餐厨垃圾制取饲料的处理场,采用的技术就是干燥热处理工艺。

干燥热处理工艺对病菌灭杀的效果比较显著。但存在的问题是:1)由于需要预先除去餐厨垃圾中的水分,操作比较复杂;2)干燥过程需高温操作,能耗相对较高,控制要求高;3)虽能回收餐厨垃圾中的部分油脂,但回收率不高,且为了满足饲料要求,产品养分需要调理。

(5)湿热水解处理技术

清华大学环境系固体所研究开发的湿热水解处理工艺(Thermal Hydrolysis Process),其方法是将生活垃圾或垃圾分选后的筛下物(主要为垃圾中的厨余等有机质)装入密闭的湿解反应器内,利用餐厨垃圾中含有的水分,通过加热实现湿热环境,可有效灭杀病原菌,去除异味;在100℃~180℃温度下使其水解1~2小时,垃圾中的大分子有机物水解为易于被动植物消化吸收的小分子有机物,湿解后的物料经过干燥、筛分,可以作为制造饲料和肥料的原料,同时还可回收垃圾中的废油脂。值得一提的是,经过湿热水解处理,餐厨垃圾中的固相内部脂质液化浸出,大幅度提高了餐厨废油的分离回收率。2004年在北京市建成的日处理200吨的餐厨垃圾处理厂采用的就是这种技术。

3.3 餐厨垃圾流向

长期以来,我国并没有对餐厨垃圾进行专门管理。居民家庭产生的餐厨垃圾,一般是与其它生活垃圾混合收集,并最终进入城市生活垃圾处理系统。餐饮业和企事业单位食堂产生的餐厨垃圾的传统处理方式,主要是由产生单位卖给利用者,然后送往郊区直接喂养“泔水猪”。一些地方甚至将进入垃圾填埋场的厨余也当成了“垃圾猪”的饲料。

近几年来,随着对餐厨垃圾问题的重视,在部分城市其流向也发生了一些变化。如北京、上海等一些城市积极推行垃圾分类收集;广州等一些城市部分家庭在厨房安装了破碎机,将餐厨垃圾割碎,用水冲到市政下水管网中,与城市生活污水一起处理。

上海、北京、乌鲁木齐等城市相继建成了处理规模为50~100吨/日的餐厨垃圾无害化资源化处理厂,但由于收集不到充足的餐厨垃圾,很难满负荷运行。与此同时,部分区域进入厕所、下水道、垃圾收集桶的餐厨垃圾数量明显增多。

3.4 存在问题分析

餐厨垃圾的传统处理模式存在很多环境和卫生安全上的问题,主要有:

(1)导致生活垃圾难以处理

居民家庭餐厨垃圾进入生活垃圾,是导致我国生活垃圾含水率高、可生物降解有机物比例高和热值低、处理难度大的主要原因。

(2)影响人体健康

利用未经处理的餐厨垃圾喂养家畜容易导致疾病传播。餐饮行业产生的餐厨垃圾可能含有口蹄疫、猪瘟病菌、弓形虫、沙门氏菌、旋毛虫、弯曲杆菌等。未经处理直接用以喂养畜禽,通过畜禽体内毒素、有害物质的积累会对人体健康带来危害,从而造成人畜之间的交叉传染。而进入垃圾填埋场的家庭餐厨垃圾,易受到重金属以及有毒有机物的污染。食用这种餐厨垃圾喂养的“垃圾猪”达到一定程度后,会导致人体免疫功能下降,容易发病。因此这种食物链衔接形式隐藏着巨大的病原体转移与扩散的危险。美国、加拿大、欧盟等许多国家和地区已经制定了很多法律禁止用未经处理的餐厨垃圾直接喂猪。

餐厨垃圾中的废弃油脂被一些不法商贩回收提炼,制成“潲水油”掺入食用油中出售,重返居民餐桌,也严重影响人体健康。

(3)影响环境卫生

进入生活垃圾的家庭餐厨垃圾发生腐烂变质,会产生使人难以接受的不良感官刺激,如恶臭气味、异常颜色、酸臭味道、组织溃烂等,从而对环境卫生造成恶劣影响。

餐饮行业产生的餐厨垃圾中的剩菜汤、馊水等含量很大,容易在收集、运输途中造成泔水泄露从而形成二次污染,严重影响了城市环境卫生。

4 餐厨垃圾处理对策探讨

如前所述,我国目前尚无针对餐厨垃圾的管理政策和技术法规,而且没有对餐厨垃圾的管理目标、技术政策等问题进行过系统研究,并且对餐厨垃圾也还没有进行实质性的管理。因此,应尽快统一认识,加强对餐厨垃圾处理目标、处理模式等问题的研究。

4.1 管理目标

餐厨垃圾的管理目标是使餐厨垃圾实现减量化、无害化和资源化,促进和谐社会建设和循环经济发展。

餐厨垃圾的源头减量对于减少废物产生量和节约资源有重要意义。要加强宣传教育、倡导文明就餐,帮助餐饮业的管理者和消费者树立合理的消费理念,提倡顾客适量点菜和餐后打包,杜绝浪费,促进宾馆、饭店和食堂的餐厨垃圾源头减量。同时,加强垃圾分类收集,鼓励居民分类投放餐厨垃圾,建立住宅小区居民餐厨垃圾处置点,就地处理,减少餐厨垃圾的二次转移。宾馆、饭店和食堂产生的餐厨垃圾含有大量的蛋白质、维生素、食用油脂、矿物质和纤维素,营养丰富,有较高的回收利用价值,是制作动物饲料和有机肥的丰富资源。两者相比较,堆肥处理成本略低于制成饲料的成本,但销售缺乏市场,只能无偿提供给农业部门,综合效益较差。而制成饲料则可有一定的销售收入,这对于减轻政府和餐饮企业负担、收运处置公司的市场化运作具有重要意义。国外如德国、芬兰、古巴等国家就已将餐厨垃圾经适当处理后与饲料配合使用,实现资源化。我国饲料蛋白质短缺,目前每年仍然有几百亿公斤的粮食缺口,不得不靠进口和运用库存来弥补。餐厨垃圾资源化正好部分补充了饲料蛋白质的短缺。

4.2 处理模式

鉴于我国餐厨垃圾产生源广而分散,又相对集中,以及餐厨垃圾易腐烂变质的特性,建设大型处理厂将大范围产生的餐厨垃圾集中处理并不可取。大范围集中处理,运输时间较长,餐厨垃圾易变质,其资源化价值将会降低,只能够作为堆肥和厌氧生物处理的原料,这必然会导致处理成本高、产品效益低。而分散处理质量又难以监控。显然,我国餐厨垃圾应采用相对集中的处理方式。北京市海淀上地餐厨垃圾处理站成功运行的经验充分说明了这一点。该处理站集中处理上地街道辖区内27家中小餐馆每天产生的餐厨垃圾,使海淀上地街道进入泔水“零剩余”时代,成为国内第一个没有泔水外排的街道。

居住小区、大厦和工业区的生活垃圾分类可按照“大类粗分,厨余垃圾就地处理”的原则进行,应逐步在小区、大厦和工业区推行厨余垃圾单独收集和就地处理。如:北京市规定居住小区、大厦和工业区的开发建设单位、物业管理单位(房屋管理单位)必须选定适宜的地点或场所配套设置生活垃圾分类收集的容器、设施和厨余垃圾处理设备;上海市规定新建住宅区的每一组团都应设置相应处理能力的生化处理装置,厨余(有机)垃圾直接进入生化处理装置处理。

4.3 运作模式

制订城市餐厨垃圾的处置和管理办法,明确餐厨垃圾的范围、管理处置的原则,组织管理体制、各有关管理部门职责、市场有偿运行机制、餐饮业主的责任和义务等,对餐厨垃圾从产生源头、收运过程及后续处置全过程进行监管。

在加强监管的条件下,按照市场化运作机制组建专业的餐厨垃圾收运处置公司,依靠政策法规,实行覆盖全市餐饮行业的餐厨垃圾密闭收运,定时、定点处置。引导、鼓励社会单位、企业以及自然人积极参与餐厨垃圾处置的投资、经营, 通过市场化运作,使餐厨垃圾处置走向产业化、资源化。

[1] 任连海. 城市典型固体废弃物资源化工程[M]. 北京:化学工业出版社,2009.

[2] 任连海. 餐厨垃圾湿热处理成套技术研究与应用[D]. 北京,清华大学博士论文,2006.

Status, Problems and Countermeasures in Management of Food and Kitchen Wastes

REN Lian-hai1, NIE Yong-feng2
(1. School of Chemistry and Environmental Engineering of Beijing University of Industry and Commerce, Beijing 100048; 2. Institute of Pollution Control of Solid Wastes and Resource, Department of Environment of Qinghua University, Beijing 100084, China)

Aimed at the characteristics on great quantity of production, wide generation, high water ratio and high organic matter of food and kitchen wastes causing environmental pollution, the paper analyzes the production situation, treatment technology and engineering of food and kitchen wastes, points out the main problems existed in food and kitchen wastes management and puts forward the relevant countermeasures.

food and kitchen waste; innocuousness; resource; management; countermeasure

X705

A

1006-5377(2010)12-0045-05

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