餐厨垃圾处理研究现状

时朝辉+张明

摘 要：该文介绍了餐厨垃圾的主要处理技术，阐述了各项技术在餐厨垃圾处理过程中的优缺点，并着重对好氧堆肥、好氧消化及厌氧消化等微生物技术处理餐厨垃圾的工艺流程及处理原理进行了对比分析，提出了餐厨垃圾处理过程中存在的问题和今后的研究发展方向。

關键词：餐厨垃圾；处理工艺；好氧堆肥

中图分类号 X705 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2017）09-0095-03

1 餐厨垃圾概述

作为城市有机生活垃圾的主要组成部分，餐厨垃圾是指居民家庭、餐饮行业以及企事业单位食堂在食品加工和用餐过程中产生的废料和残余，具有含水率高（高达60%～80%）、有机质占比高（占到干重的95%～98%）、含盐量高、有害物质成分较少等特点[1]。近年来，餐厨垃圾排放量逐年升高，由其引发的污染在城市环境污染问题中日趋显著，对城市卫生环境及居民的日常生活产生了一定的影响，如何合理安全地处置餐厨垃圾，已成为整个社会所关心的问题。

餐厨垃圾在处理上一般遵循无害化、减量化及资源化三大原则，目前在处理技术上，国内外主要采用焚烧法、卫生填埋法以及生物处理方法来对餐厨垃圾进行处理。焚烧法、卫生填埋法等传统餐厨垃圾处理方法通常处理不够彻底，容易引起二次污染，进一步增加环境负担。相比于其他垃圾，餐厨垃圾含有大量的淀粉、蛋白质等有机物，营养物质较为丰富，有害物质含量少，其中有机组分的生物降解率可高达80%，具有很大的回收利用价值。利用生物处理方法来对餐厨垃圾进行降解，不仅处理较为彻底，不会引发二次污染问题，而且在一定程度上对资源实现了回收利用，被公认为是目前比较具有发展前景的处理方法之一。

2 餐厨垃圾处理工艺与方法

2.1 焚烧法 焚烧法是将餐厨垃圾放在特殊设计的焚烧炉中，在1000℃以上高温条件下将垃圾有机成分彻底氧化分解，从而达到减量化目的的方法。焚烧法处理能力强，垃圾减量化程度可达50%～80%，焚烧产生的能量可以用于发电、供暖等，焚烧余下的残渣在高温下加入SiO2等辅料可用于生产水泥、瓷砖等建筑材料。我国通常将餐厨垃圾混入生活垃圾一同进行焚烧处理，资源化利用程度不高，餐厨垃圾含水率高达60%～80%，高含水量导致热值非常低，而焚烧发电对餐厨垃圾的热值具有较高要求，使用焚烧技术处理将大大增加餐厨垃圾的前处理成本。同时，不完全燃烧会产生二噁英、氮氧化物、二氧化硫等有害气体及粉尘，破坏生态环境，危害人类健康。此外，焚烧场建设投资额较大，资金占用周期长，管理要求较高。垃圾焚烧技术简便快捷实现了无害化、减量化、资源化的要求，在很多发达国家被广泛采用已有百余年历史，是目前发达国家进行垃圾处理的主要手段。近年来，我国焚烧技术的可接受度并不是很高，废弃物焚烧项目争议引起民众的信任缺失，无论是从技术还是社会影响角度，焚烧技术用于餐厨垃圾处理项目的可行性很低。

2.2 卫生填埋法 卫生填埋法是目前发展中国家普遍采用的处理餐厨垃圾的主要方法之一，是指将垃圾埋入地下，通过各类微生物自身代谢将生物大分子充分降解为小分子的生化过程。卫生填埋技术简单，运行成本低，适合各种垃圾，国内大多数地区将餐厨垃圾直接倒入垃圾填埋场与其他家庭垃圾进行混合填埋。但垃圾填埋场会产生大量的渗滤液、有害气体，容易污染地下水，形成二次污染，危害人体健康，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。此外，填埋场占用了大量土地资源，使用寿命有限，且资源回收利用率基本为零，大量可利用资源被浪费。

2.3 生物方法处理餐厨垃圾

2.3.1 好氧堆肥 好氧堆肥是在好氧情况下，利用自然界中广泛分布微生物的作用使餐厨垃圾中可生物降解有机质转化为有利于土壤性状改良并对作物生长有益且容易吸收利用的高肥力腐殖质的微生物学过程。餐厨废弃物有机质占比高，C/N比较低，N、P、K等元素含量较高，营养成分丰富，适合作为堆肥原料进行处理[2]。好氧堆肥过程大致可分为升温、高温及降温腐熟三大过程，堆肥初期淀粉、糖类等易分解有机物被利用，微生物大量生长繁殖，释放大量热量导致短期内堆体温度快速上升至55℃以上，进入高温阶段；随后易降解物质逐渐减少，加之氧化过程消耗了大量氧气，造成局部厌氧环境，复杂的有机物如纤维素等开始被降解，同时虫卵及病原菌在高温环境下失活，堆体开始逐渐形成腐殖质；持续一段时间后，较易分解的有机物大部分被分解，微生物活动逐渐减弱，温度也随之降低，腐殖质不断积累，堆肥进入腐熟阶段。好氧堆肥法主要工艺流程如图1所示。好氧堆肥工艺技术的优点是简单成熟，运行成本低，便于推广[3]，资源利用程度高，堆肥产物可作为有机肥料用于家庭蔬果及花卉种植。缺点是堆肥过程中持续的高温阶段虽然可以杀死病原菌和虫卵，但整个堆肥过程无害化不够彻底，不能很好地解决有害物质及重金属的污染问题，堆肥过程周期较长且占地面积较大；此外，堆肥处理过程无封闭设置，卫生条件相对较差，容易产生恶臭从而引发二次污染。

2.3.2 厌氧消化 厌氧消化是指无氧或缺氧条件下，利用兼性微生物或厌氧微生物的自身代谢将餐厨垃圾中的复杂有机物降解为小分子无机物，以实现餐厨废弃物减量化及无害化的过程。厌氧消化通常不设通风系统，通过接种下水管道污泥、牲畜粪便或者利用餐厨垃圾自身孳生的微生物进行发酵过程，发酵过程一般分为水解发酵、产酸脱氢和产甲烷三大步骤[4]，主要工艺流程如图2所示。通过控制消化条件及程度可衍生出各种产物，目前研究方向多集中于沼气、氢气等新型能源物质的生产。厌氧消化自动化程度较高，密封条件易于控制恶臭气体的散发，此外，处理产物能回收得到大量甲烷气体，固体成分经厌氧消化可得到土壤有机肥或肥力改良剂，产品多样化且经济价值较高；但厌氧消化工艺技术相对较为复杂，消化过程反应器内生物量启动时间较长，且微生物对环境较为敏感，餐厨垃圾的高油脂高盐分这一特点使得该工艺无法持续稳定地降解餐厨垃圾。

2.3.3 好氧消化 好氧消化法主要是利用自然界中降解能力较强的复合微生物菌种或微生物制剂对餐厨垃圾进行分解，其原理与好氧堆肥基本相似，主要借助生化处理设备对餐厨废弃物中的有机物进行降解，其中90%以上的有机质转化为水蒸气及无害气体如CO2等，从而达到源头减量目的，主要工艺流程如图3所示。好氧条件下，餐厨废弃物中的可溶性有机小分子物质通过微生物的细胞壁和细胞膜被吸收利用，不溶性的大分子有机物则先附着在微生物体外，首先被微生物所分泌的胞外酶分解为可溶性小分子物质，再渗入细胞被利用。微生物通过氧化、还原和生物合成等一系列自身生命活动，一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物质，并释放出大量能量用于自身生长繁殖，另一部分有机物转化为生物体所必须的营养成分，合成新的细胞物质，微生物不断生长繁殖，产生更多的生物体，继续进行一系列的生化作用。相比其他处理方法，使用生化處理设备降解餐厨垃圾的优点是时间短，自动化程度更高，同时餐厨垃圾及时得到处置，在源头上得到了有效的控制，避免了餐厨垃圾清运时可能产生的二次污染问题，节约了大量的运输费用[5]。缺点是机器投入资金较大，且单台设备处理量十分有限。

2.3.4 固态发酵制备蛋白饲料 固态发酵制备蛋白饲料是指通过物理方法将餐厨废弃物破碎、筛分、脱水、烘干后，在一定条件下，利用微生物代谢活动对餐厨废弃物进行固态发酵，将大分子有机物转化为易吸收的小分子物质，与此同时，单细胞高蛋白微生物得以繁殖，提高成品饲料中氨基酸及蛋白质含量的过程，主要工艺流程如图4所示。该工艺简单，机械化程度高，生产出的成品蛋白饲料可替代传统的大豆、鱼粉等蛋白饲料，产品附加值高，对餐厨垃圾资源化利用高；但从食品安全性角度来讲，餐厨废弃物制备蛋白饲料技术上存在蛋白同源性问题，可能会引发安全隐患[6]，对动物及人类的生命安全造成威胁。

2 结语

近年来，餐厨垃圾的有效处置问题得到了社会及民众的广泛关注，我国多数城市深刻认识到餐厨垃圾对城市环境和居民日常生活带来的危害，开始逐步探寻对餐厨垃圾进行资源化利用的方法。北京、上海、杭州等城市设置餐厨垃圾分类收集点，并出台《餐厨垃圾管理办法》等相关政策法规[7]，但大多数城市监管方法仍未制定，有关餐厨垃圾资源回收处置的技术也缺少相应标准。

餐厨垃圾的处理可以简单概括为源头减量、分类收集、资源化利用三步走，政府为餐厨垃圾的处理提供政策保障，完善各项法律法规，积极推动餐厨垃圾的循环再利用，同时不断开发餐厨废弃物新处理工艺，因地制宜寻找适合自己的处理模式和方法。目前我国餐厨垃圾处置仍处于初始阶段，政府应在出台相应政策规范的同时积极扶持餐厨垃圾处理产业，还要加强后续监管，构建健全的餐厨垃圾处理模式，同时综合已有技术逐步尝试新的模式方法，开发新技术，最终达到餐厨垃圾减量化、资源化和无害化的目的。

参考文献

[1]丛利泽.餐厨垃圾的微生物处理与资源化初步研究[D].厦门：厦门大学，2007.

[2]袁玉玉，曹先艳，牛冬杰，等.餐厨垃圾的特性及处理技术[J].环境卫生工程，2006，14（6）：46-49.

[3]王磊，胡超，石宪奎，等.中国餐厨垃圾处理技术现状与展望[J].广东化工，2013，40（16）：76-77.

[4]Lee DY，Ebie Y，Xu KQ，et al. Continous H2 and CH4 production from high-solid food waste in the two-stage thermophilic fermentation process with the recirculation of digester sludge[J].Bioresource Technol，2010，101：42-47.

[5]路葵.城市生活垃圾的生物处理技术[J].上海化工，2000，19：4-8.

[6]张璇.青岛市餐厨垃圾处理工艺及运行管理研究[D].青岛：青岛理工大学，2015.

[7]康会杰，袁飞.城市餐厨垃圾收集、运输及处理一体化模式的探讨[J].资源节约与环保，2015（05）：64-65. （责编：张宏民）