我国餐厨垃圾厌氧处理技术的现状及发展前景

张晓宏　刘德江　刘盛林

(1.新疆农业职业技术学院，新疆 昌吉　831100；

2.新疆石河子西域牧歌农业科技公司，新疆 石河子　832000)



我国餐厨垃圾厌氧处理技术的现状及发展前景

张晓宏1刘德江1刘盛林2

(1.新疆农业职业技术学院，新疆 昌吉831100；

2.新疆石河子西域牧歌农业科技公司，新疆 石河子832000)

【摘要】本文阐述了餐厨垃圾的成分和特征，针对目前国内餐厨垃圾的六种处理方法，对比其优缺点，指出厌氧发酵处理技术相对较好，它实现了餐厨垃圾的资源化处理和沼气化利用。通过分析我国餐厨垃圾厌氧处理的优势和两个典型案例，指出厌氧发酵工艺在处理餐厨垃圾方面具有广阔的发展前景。

【关键词】餐厨垃圾；厌氧发酵；处理；发展前景

餐厨垃圾是指人们用餐后所排放的食品类有机废弃物，它主要来源于大中型酒店餐饮业、单位及学校食堂、小型餐馆及夜市、家庭居民等产生的有机废弃物。餐厨垃圾的主要成分为粮食类、肉鱼及骨头类、果蔬类及油类物质等，就其化学组成而言，餐厨垃圾主要有碳水化合物、蛋白质、脂类、无机盐及水分等物质组成。

据统计：我国每年产生的餐厨垃圾约900万t以上，其中可降解的有机物垃圾占到了500万t。这部分垃圾的可生化性强、易降解，若能被资源化利用，如此庞大数量的餐厨垃圾将会产生巨大的经济效益。目前，我国餐厨垃圾的主要用于生产饲料，其次是生物柴油或生产地沟油，还有一少部分用来积制堆肥。如何资源化处理、能源化利用餐厨垃圾，实现高效处理、高值利用，已经成为世界各国共同探讨的问题。

1餐厨垃圾的特征及处理方法

1.1餐厨垃圾的特征

1.1.1生物质含量较高

我国餐厨垃圾的生物质含量平均值在16%～22%，据李荣平等人[1]测定北京某高校食堂的餐厨垃圾的成分，其中碳水化合物含量高达40%～60%，蛋白质含量为15%～17%，脂类含量为6%～24%。因此，餐厨垃圾的可生物、降解能力强，具有很高的开发利用价值。

1.1.2含水量及杂质成分高

由于餐厨垃圾产生源头管理不规范，从而造成含有较多的杂质。另外，餐厨垃圾的含水量也很高，一般在75%～93%。因此，它极易酸败腐烂，产生恶臭性气味。这不仅造成了收运及输送设备选取的困难，而且厌氧处理工艺选择的范围较小，同时还增加了前处理的难度。

1.1.3脂类及盐类物质含量较高

餐厨垃圾中含有较高的油脂类物质，如油酸甘油酯、脂肪酸甘油酯等，还含有较多的氯化钠及Ca2+等无机盐，这对资源化的产品品质具有明显的影响。由于沼气发电上网困难，国家对新能源的补贴较少等原因，而回收废弃油脂制取生物柴油获利较多，因此更多的业主选择将餐厨垃圾进行油脂分离后制取生物柴油，很少有人采用餐厨垃圾为原料生产沼气[2]。

1.2餐厨垃圾处理的方法

目前，我国餐厨垃圾处理的方法主要有六种：

1.2.1物理破碎法

是指在餐厨垃圾产生点直接对其进行破碎、粉碎处理，然后采用水力冲刷，将其排入城市市政下水管网，与城市污水合并进入污水处理厂进行集中处理。应用较多的城市有北京、上海等一线大城市。该法的优点是经济性强，占地面积少，方便操作；其缺点是用水量较大，会产生二次污染，容易堵塞管道，还增加了污水中有机物的浓度及处理负荷。

1.2.2焚烧法

是将餐厨垃圾放在特制焚烧炉中，加热至1000℃以上高温将其中的有机成分彻底氧化分解，可将固体减量50%～80%，应用较多的城市有东莞、杭州等二线城市。该法的优点是减量化、无害化；但缺点上需要加助燃剂，经济性差，工艺要求严格，还会产生二噁英等有毒气体，污染环境。

1.2.3卫生填埋法

卫生填埋是将垃圾埋入地下，利用各类微生物将生物大分子充分降解为小分子的生化过程。为了防止填埋过程中产生的渗滤液污染土壤和地下水，填埋场需要建设相应的收集和处理系统。该法的优点是处理成本低，技术简单，适合各种垃圾；缺点是容易产生渗滤液而污染地下水、占地面积大，资源回收率几乎为零。

1.2.4好氧堆肥法

采用高温好氧处理技术将其生产堆肥，应用较多的城市是上海。该法的优点是操作简单，运行成本低；缺点是需要进行有机质预筛选，需要好氧环境和去除油脂，同时还会产生恶臭性气味，经济效益不高。

1.2.5饲料加工法

采用一定的工艺流程和添加剂，将餐厨垃圾加工成动物饲料，应用较多的城市主要是西宁。该法的优点工艺简单，经济投资少、回收大；缺点是需要进行有机质预筛选，疾病传染率高，还需要补充添加剂。

1.2.6厌氧发酵产沼气

以餐厨垃圾为原料，采用厌氧发酵技术产生沼气，应用较多的城市为北京。该法的优点是清洁高效，实现了生物质能源的回收利用，产生的沼气是清洁能源可作燃料，产生的沼液、沼渣是优质有机肥可用于农田肥料，且自动化程度高；缺点是沼气工程投资成本高，操作安全性要求高，还要进行原料的分选、油水分离等预处理。

综合比较以上六种方法的优、缺点，只有厌氧发酵技术不会对环境产生二次污染，还能高效地回收利用生物质能源，实现了餐厨垃圾的无害化处理、沼气化利用。因此，该工艺技术逐渐成为世界各国餐厨垃圾处理的热点。

2我国餐厨垃圾厌氧处理的现状

由于采用的核心处理技术不同，我国餐厨垃圾处理形成了“四大模式”：“北京模式”多以厌氧消化技术为中心，“西宁模式”以饲料化技术为主，“上海模式”则采用动态好氧消化——此技术多用于污水处理，而“宁波模式”则生产菌体蛋白、饲料添加剂和工业油脂。

2.1厌氧消化处理技术

厌氧消化又叫沼气发酵，是指有机物质在一定的水分、温度和厌氧条件下，通过种类繁多、功能不同的各类微生物的分解代谢，最终产生甲烷和二氧化碳等混合气体(沼气)的复杂的生物化学过程。发酵原料生成沼气是通过一系列复杂的生物化学反应过程来实现的。一般认为可分为三个阶段：

2.2湿法厌氧消化处理技术

沼气发酵按原料中干物质含量的高低分为湿式发酵(TS小于20%)和干式发酵(TS大于20%)两种类型，我国多采用前者，而德国等北欧国家多采用后者。

图1　湿式厌氧消化处理工艺流程图

由于餐厨垃圾含水量较高，干物质尤其是有机干物质含量相对较少，因此，适宜采用湿式发酵，不建议干式发酵。以北京董村生活垃圾综合处理厂项目为例，处理量为每天200t餐厨垃圾。采用Biomax湿式厌氧消化工艺处理餐厨垃圾[4]，其工艺流程详见图1所示。此工艺优点是具有较高的有机负荷承载能力，能回收生物质能，较好地实现餐厨垃圾处理的“无害化、减量化及资源化”的要求；缺点是工程投资大，工艺较复杂，产生的沼液、沼渣量较大，运营成本高。

2.3智能化厌氧发酵处理技术

这是近年来计算机及互联网技术在沼气工程中的应用，通过安装探头、电脑软件等设备，实现了沼气发酵工程的在线监测和自动化控制等多种智能。目前我国半数以上的大中型沼气工程都采用了智能化控制技术，运行管理效果良好。

以泰安餐厨垃圾资源化利用项目为例，项目点紧邻泰安市垃圾处理场。采用CSTR厌氧发酵工艺，日处理餐厨垃圾等废弃物200t，日产沼气15000m3。该项目的核心技术是：原料预处理+油水分离+CSTR中温厌氧发酵工艺。有机质收集率及杂质去除率均在95%以上，实现了自动进料、自诊断、自调整和远程监控、实时状态查询等智能化。该项目集成了物联网、智能化平台、预处理分选等多种技术，是“互联网+”应用到餐厨垃圾处理中的成功典型。

我国自2010年以来，启动了城市餐厨废弃物资源化利用和无害化处理试点工作，截至目前，全国已有83个试点城市，在建和已建成的处理厂90%采用的都是厌氧发酵技术，该技术路线不仅单一，而且投资成本高、运行管理要求严格。据调查，全国已建成的餐厨垃圾处理厂能正常运行的不超过10个。因此，如何提高已建处理厂的运行效益是亟待解决的问题。

3我国餐厨垃圾厌氧处理的优势及前景

3.1杜绝地沟油流向餐桌

近年来，地沟油事件频发，严重危害了人们的身心健康。而地沟油的源头主要为餐厨垃圾。如果能有效处理好餐厨垃圾，就从源头上杜绝了地沟油流向餐桌。在目前几种餐厨垃圾的处理方法中，唯有厌氧发酵处理工艺实现了废弃物的无害化、资源化处理和能源化利用，还不会对环境产生二次污染。

3.2防止产生二次污染

餐厨垃圾含水率及油脂含量高，处理不当容易产生渗滤液等二次污染物，污水乱流向马路，造成道路油滑，严重影响交通。此外，餐厨垃圾在堆放期间会产生恶臭气体，不仅污染大气环境，还影响了居民的身心健康。餐厨垃圾的高油脂、高盐分、堆置后pH值变低，更容易发酸败而污染环境[5]。

3.3有利于发展CDM项目

对餐厨垃圾进行厌氧发酵处理的同时产生具有较高能源品位的沼气，符合国家鼓励发展可再生能源的战略目标，此外沼气利用还是碳减排项目，在以CDM项目为主的国际碳减排活动以及国内的温室气体减排行动中发挥了积极作用。因此，应大力发展此项目。

3.4厌氧处理技术前景广阔

餐厨垃圾通过厌氧发酵产生沼气、沼液和沼渣，再以“三沼”的综合利用为纽带，促进餐厨垃圾在处理过程中的能源化利用，将成为高效处理利用餐厨垃圾的一个重要发展方向[6]。我国现有665座城市，若每一个城市至少建成一座餐厨垃圾处理场，并且均采用厌氧发酵处理工艺，将具有广阔的市场前景。

参考文献：

[1]李荣平，等.餐厨垃圾特性及其厌氧消化性能的研究[J].可再生能源，2010，28(1)：76-80.

[2]尤宇嘉，杨军华.德国厌氧沼气工程技术在我国餐厨垃圾处理中的应用[J]，环境卫生工程，2011，19(6)：52-54.

[3]张存胜.厌氧发酵技术处理餐厨垃圾产沼气的研究[D].北京化工大学博士学位论文，2013，05，30.

[4]王梅.餐厨垃圾的综合处理工艺及应用研究[D].西北大学硕士学位论文，2008：5-13.

[5]王星，王德汉，张玉帅.国内外餐厨垃圾的生物处理及资源化技术进展[J].环境卫生工程，2005，2(13)：25-29.

[6]胡新军，张敏等.中国餐厨垃圾处理的现状、问题和对策[J].生态学报，2012，3(13)：21-24.

《环境与可持续发展》已成为对外宣传

我国环境保护成就和研究成果的重要窗口

根据知网《2015年发行与传播统计报告》：我刊机构用户总计近5000个，分布于11个国家和地区，如美国国会图书馆、代顿ITS公司、美国海军军事学院、法国国防部、牛津大学、韩国最高法院、韩国最高检察院、日本国会图书馆、新加坡国家图书馆、伊士曼化学公司、陶氏化学、NSD生物技术咨询、南澳大利亚大学等国外机构，我刊业已成为对外宣传我国环境保护成就和研究成果的重要窗口。

The Present Situation and Development Prospect of Food Waste Anaerobic Treatment Technology in China

ZHANG Xiaohong1LIU Dejiang1LIU Shenglin2

(1.Xinjiang Agricultural Vocational and Technical College，Xinjiang Changji 831100；2.Xinjiang Shihezi Xiyu Pastoral Agricultural Company，Xinjiang Shihezi 832000)

Abstract：This paper describes the composition and characteristics of food waste.After comparing advantages and disadvantages，It notes that anaerobic fermentation technology is relatively good in current six domestic food waste treatment method，which implements the food waste and biogas reuse.The status quo and two typical cases of food waste anaerobic treatment analysis，Indicate that anaerobic fermentation process has broad prospects for development in the processing of food waste.

Keywords：Food waste；anaerobic fermentation；dispose；development prospect

中图分类号：X21

文献标识码：A

文章编号：1673-288X(2016)02-0105-03

通讯作者：刘德江，教授，硕士，主要从事沼气技术领域的研究工作

作者简介：张晓宏，讲师，硕士，主要从事资源环境方面的教学与研究工作

项目来源：新疆农业职业技术学院科研项目(XJNZYKJ2016012)

引用文献格式：张晓宏等.我国餐厨垃圾厌氧处理技术的现状及发展前景[J].环境与可持续发展，2016，41(2)：105-107.