餐厨垃圾资源化利用工艺方案

叶庆新，魏雪琳，林丽云

（福建省绿标生物科技有限公司，福建 厦门 361100）

餐厨垃圾资源化利用工艺方案

叶庆新，魏雪琳，林丽云

（福建省绿标生物科技有限公司，福建 厦门 361100）

目前餐厨垃圾的处理技术主要有厨余垃圾粉碎直排、制成饲料用于养殖、厌氧消化或高温好氧堆肥等方式。本文通过分析目前国内的各种处理方式的优缺点，寻找一种简便易行，易于在国内推广的餐厨垃圾处理工艺，实现餐厨垃圾的资源回收利用，可用于生产优质肥料、固体燃料与微生物饲料，同时防止“地沟油”的产生，减轻城市污水处理系统的负担，有利于社会经济和生态各方面的可持续发展。

餐厨垃圾；无害化；资源化

1 概述

餐厨垃圾是含水率、有机物含量高的固体废弃物，易腐败产生臭味，不经妥善处置会产生严重的环境污染。我国餐厨垃圾的数量巨大，随着人民生活水平的提高，餐厨垃圾的产量剧增，以北京、上海、广州等大城市为例，其餐厨垃圾日产生量均超过了1000t[1]，给市政环卫部门以及人们的健康带来巨大的挑战。

目前餐厨垃圾产生量占城市生活垃圾总量的37%～62%[2]，寻求适宜的餐厨垃圾资源化处理对城市生活垃圾处理具有重要意义，特别是研发可实现餐厨垃圾无害化、资源化与减量化的科学、合理且适于推广的工艺方案十分必要。

2 餐厨垃圾特性分析

相关资料显示，餐厨垃圾干物质中有机质含量达95%以上，其中粗脂肪21%～33%，粗蛋白11%～28%，粗纤维含量2%～4%[2～4]，有机营养成分含量非常高，并具有以下特点：

（1）产生源固定且较为集中，产生量大；

（2）含水率高、油脂含量和NaCl含量较高，成分复杂；

（3）有机质等营养成分的资源回收价值大；

（4）由于餐厨垃圾多数来源于食品，重金属等有毒有害物质一般比较少；

（5）餐厨垃圾腐烂变质速度快，易滋生细菌，特别是高温季节易腐烂变质，但也适于发酵处置。

显然，餐厨垃圾具有丰富的有机资源和有机污染物的双重特性，既容易对环境和人体健康造成不利影响又具有很大的资源利用价值。

3 餐厨垃圾处理技术

3.1 粉碎直排技术

目前一些国家普遍采用在厨房配置餐厨垃圾粉碎装置，将粉碎后的餐厨垃圾排入市政下水管网的方法[5]，例如，美国有90%以上的家庭使用这种机器，一些城市甚至强制使用[6]。我国也有餐厨垃圾粉碎机在销售，但餐厨垃圾直接粉碎后，大颗粒固体易在管网中沉积，油污凝结成块会造成排水管堵塞[5]，排入管网中的餐厨垃圾油脂常被不法分子收集加工制成“地沟油”进行销售，这

些泔水油中的主要危害物黄曲霉素的毒性是砒霜的100倍[7]。富含营养的餐厨垃圾固体颗料残渣在排水管网中沉积后往往会在城市下水道中滋生病菌、蚊蝇和导致疾病传播，同时浪费了餐厨垃圾中的可回收资源，又加重了城市污水处理系统的负荷，不适于在国内广泛推广。

3.2 饲料应用

制作饲料是餐厨垃圾的另一种主要去向，例如韩国通常采用微生物菌种集中处理餐厨垃圾来制造饲料[6]。国内许多城市的餐厨垃圾在收集后一般直接运往养殖场作为饲料。由于存在同源性污染的问题，餐厨垃圾处理中应审慎选择饲料化技术[8]。目前这种将餐厨垃圾回收直接用于禽畜养殖的方法并不安全。

3.3 厌氧消化

欧洲发达国家研究出比较成熟的餐厨垃圾厌氧发酵技术，如法国的VALORGA工艺，丹麦的Carl Bro工艺等，我国的部分城市也有采用。然而厌氧消化一般需要比较严格的发酵池或发酵罐，设备投入大，运行管理成本高，小规模处置时产生量不稳定。目前在国内的应用还不成熟，由于餐厨垃圾油量和纤维素含量高，可能导致厌氧过程过度酸化[9]。

3.4 好氧发酵堆肥

将餐厨垃圾发酵堆肥也是一种较常见的有机垃圾资源化处理方式，然而由于餐厨垃圾中的高油脂含量和高含盐量，非常不利于微生物的生长，制约了高温好氧堆肥处理的效果[10]。此外，好氧发酵过程一般需要曝气，能耗大，收益低，不利于推广应用。

综合上述目前餐厨垃圾处理技术情况，单一的处理工艺难以彻底解决餐厨垃圾的无害化处置与资源化利用。为此，本文探寻了一种通过多种技术结合解决餐厨垃圾排放并实现其资源化处理的工艺方案。

4 餐厨垃圾的资源化处理工艺流程（见图1）

图1 餐厨垃圾资源化处理工艺流程

5 餐厨垃圾的资源化处理工艺过程探讨

该餐厨垃圾的处置过程包括：餐厨垃圾的粉碎与固液分离、固体垃圾的堆肥发酵、废渣油水分离，油相（废油）固化成油蜡回收利用、水相（废水）与生活污水混合进城镇污水处理系统处置净化，实现达标排放。

5.1 餐厨垃圾的粉碎与固液分离

（1）根据对厦门市同安湖里工业园区食堂产生的餐厨垃圾多次取样测定，餐厨垃圾的含水量结果见表1。

表1 某食堂餐厨垃圾含水量的测定结果

由表1可见，餐厨垃圾中的自由水分含量占垃圾总量的52.1%以上，最高可超过90%以上，含水率变化较大。在高含水量的条件下对餐厨垃圾进行堆肥发酵需要消耗大量的辅料来调节物料含水率，从而使发酵的成本剧增，且不利于发酵工艺的稳定，对餐厨垃圾进行固液分离是十分必要的。

（2）餐厨垃圾固液分离后，固体中存有动物骨头、残留的块状肉类等大颗粒物料（粒径≥2cm以上），且固体内的自由水不能充分释放，如直接过滤，固液分离效果差，因此本工艺在固液分离之前增加了物料粉碎程序，以利于物料中的自由水充分释放，干物质可以得到充分的发酵。

5.2 固体垃圾的堆肥发酵

常见的餐厨垃圾发酵有厌氧消化与好氧发酵，各有优点但互不兼容。本文的餐厨垃圾固体发酵堆肥工艺通过采用厦门某生物科技有限公司研发出的新型兼氧发酵模式，充分发挥了上述两种发酵处置模式的优点，又无需严格的厌氧发酵罐或好氧曝气设备，只需简单翻抛即可实现发酵处置。

通过在餐厨垃圾干物质中添加蘑菇土、木耳土等辅料以及经筛选驯化的发酵剂，利用兼氧发酵复合菌中微生物的降解作用，实现对有机垃圾的分解、转化，生成水、土壤腐殖质。餐厨垃圾中的大分子有机物经微生物的代谢变成作物可以吸收利用的小分子有机质，最终可使餐厨垃圾发酵制成优质的生物肥料，该肥料有机质含量高，并含有大量的微量元素，肥效好，可用于城市绿化、花卉种植和农业生产，实现了资源循环利用。餐厨垃圾兼氧发酵堆肥原理见图2。

图2 餐厨垃圾兼氧发酵堆肥原理示意图

该餐厨垃圾堆肥工艺，采用经粉碎沥干的餐厨垃圾干物质，大量对堆肥有不利影响的油分、盐分被分离进入液相残渣中，从而避免了高盐、高油对发酵过程以及最终肥料产品的各种不利影响。经对厦门市同安湖里工业园生活区的餐厨垃收集进行兼氧发酵堆肥处置，所得的样品测试结果见表2（收集量2t）。

表2 餐厨垃圾兼氧发酵堆肥处置样品测定结果

从上述实验结果看，处置后的餐厨垃圾的含水率得到有效降低，样品的有机质含量高，总氧分与pH值符合制作肥料的要求，是可行的。此外，餐厨垃圾的固体物质还可以与污水处理厂的生活污泥、养殖场的禽畜粪便等有机固废一同发酵处置，以提高效率。

5.3 液体的油水分离

餐厨垃圾经固液分离后，固相经发酵处置可以实现资源的回收利用，而液相废物仍需进行有效处置，避免对环境产生不利影响。液相废物中主要成分包括：油、盐及可溶性的有机物质和细小颗粒胶团，成分复杂。本工艺通过采用油水分离器，对餐厨垃圾残液进行液相油水分离处理，再分别采集油相与水相进行后处理，使处置效果更彻底。

5.4 油相的处理—固化

为避免油水分离出的油相被加工成“地沟油”进入食物链，本工艺采用厦门某生物科技有限公司研发的油脂固化剂，对分离出的油相进行不可逆的固化反应，油相与固化剂作用后，生成的固体油蜡，不再具有食品应用方面的可能，而生成的固态油蜡可用于制成固体生物燃料，从而实现资源回收利用。

餐厨垃圾液体油相固化实验步骤及结果见图3。

图3 餐厨垃圾液体油相固化实验示意

5.5 水相的处理—高温灭菌，用于微生物发酵培养基调配

由于餐厨垃圾的水相中富含可溶性氨基酸、微量元素、有机质和无机盐，经高温灭菌可用于微生物发酵的培养基调配，生产微生物饲料。微生物饲料是利用微生物的大量繁殖和代谢来生产和调制的饲料，菌体蛋白（MBP）饲料是一种高价值的多功能蛋白饲料[11]，实现废弃物的资源回用。

6 结语

与目前国内外采用的餐厨垃圾处理工艺比较，该工艺方案的主要优点有：

（1）回收了餐厨垃圾中的固体有机废弃物，使之变成可重新利用的优质有机肥，实现科学方式进行餐厨垃圾资源的回收利用，同时降低了餐厨垃圾粉碎直排对市政污水处理系统的产生的严重负担；

（2）更适于目前国内的现实情况，通过餐厨垃圾液相的油脂分离收集与固化处置，避免了餐厨垃圾粉碎直排将大量的废弃油脂带入市政管网，解决了“地沟油”的治理难题，减少油脂等成分对堆肥的影响，同时制成的固体油蜡可作为工业固体燃料进行利用，水相用于调制微生物培养基质，可用于生产微生物饲料，实现了资源回收同时防止了污染；

（3）整个餐厨垃圾处置过程简单，避免了高额投入费用与运行维护成本，易于推广应用。

[1]王星，王德汉，李俊飞，等.餐厨垃圾的厌氧消化技术现状分析[J].中国沼气，2006，24（2）：35-39.

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[10]严太龙，石英.国内外厨余垃圾现状及处理技术[J].城市管理与科技，2004， 6（4）：165-166.

[11]杨玉光，乔素兰.“活性蛋白”饲料[J].中国饲料，1996，12：17.

Project Design for Resource Utilization of Kitchen Garbage

YE Qing-xin, WEI Xue-ling, LIN Li-yun
(Fujian Lubiao Bio-science and Technology Co., Ltd, Fujian Xiamen 361100, China)

The paper analyzes the advantages and shortcomings in various treatment modes of kitchen garbage in the country at the present time, looks for a sort of simple kitchen garbage treatment technology which is easy to popularize in the country, realize the resource reclamation and utilization of the kitchen garbage which can be used to produce the high quality fertilizers, solid fuels and microbe feedstuffs, and prevent the generation of “black dyke oil”, mitigate the burden of urban sewage treatment system and makes for the sustainable development of social-economy and ecology.

kitchen garbage; harmlessness; resource

X799.3

A

1006-5377（2015）10-0042-04