典型餐厨垃圾预处理效果比较

雷永康，熊春江，姜苏峻，林蒋海，刘泽寰

（广东启智生物科技有限公司，广东广州510530）

典型餐厨垃圾预处理效果比较

雷永康，熊春江，姜苏峻，林蒋海，刘泽寰

（广东启智生物科技有限公司，广东广州510530）

以粤菜系和川湘菜系餐厨垃圾为研究对象，采用新型破碎压榨技术对这2种典型餐厨垃圾进行预处理以比较其有效成分的分离效果，结果表明：新型破碎压榨预处理之后，川湘菜和粤菜系餐厨垃圾的平均减量率分别为82.65%、91.27%，粤菜系餐厨垃圾减量率略高于川湘菜系餐厨垃圾；川湘菜系餐厨垃圾压榨液中含水率、pH分别低于粤菜系餐厨压榨液的4.99%、14.75%，而压榨液中盐分含量高于粤菜系餐厨压榨液的25.85%，且具有显著性差异（P＜0.05），说明川湘菜系餐厨垃圾压榨液干物质率高，但处于偏酸性和盐含量较高的环境；川湘菜系餐厨垃圾压榨液中油脂含量高于粤菜系餐厨的76.75%，而总糖含量低于粤菜系餐厨的56.18%，且都具有极显著性差异（P＜0.01）。因此，经过新型破碎压榨预处理后，川湘菜系餐厨垃圾压榨液应优先回收油脂，避免对后续发酵、产蛋白饲料等资源化处理工艺产生负面影响；而粤菜系餐厨垃圾宜采用耐酸耐盐性的菌种发酵产乙醇、厌氧发酵产沼气等核心处理工艺。

典型餐厨垃圾；预处理；有效成分；比较

餐厨垃圾是餐饮垃圾和厨余垃圾的总称，包括餐馆、饭店等的饮食剩余物，也包括家庭日常生活中丢弃的果蔬及食物下脚料、剩菜剩饭等易腐有机垃圾，具有有机物含量丰富、水分含量高、易腐烂等特点［1］。据清华大学固体废物污染控制及资源化研究所统计数据显示，中国城市每年产生不低于6.0×107t的餐厨垃圾，所含的蛋白质相当于每年1.6×106hm2大豆的蛋白质产量（按干物质含量计算）［2］。因此，餐厨垃圾具有废物与资源的双重特性，寻求资源化处理工艺是发展循环经济、实现人与环境可持续发展的基本保障和战略思路。然而，为了满足后续资源化处理工艺的生产要求，对餐厨垃圾进行预处理是一个很重要的工艺步骤，直接影响到后续资源化利用的效果。

预处理作用主要是将后续核心处理所需要的有效成分分离出来。目前餐厨垃圾的预处理技术主要有滚筒筛分、人工与非人工分选、破碎等［3］。作为餐厨垃圾资源化的前端预处理，破碎压榨是一种常用的餐厨垃圾前处理技术之一。已有研究表明，挤压预处理能有效分离瓷片、玻璃和塑料袋等不可生化成分，也能有效挤压出餐厨垃圾的油脂和水分［4］；采用挤压预处理后挤出浆液的质量约为挤压前原生餐厨垃圾质量的75%［5］；根据资源化处理工艺需要，破碎至较小颗粒，有利于物料在湿法厌氧消化处理中的流动性，而破碎至较大颗粒，有利于节省成本［3］，这些研究都为餐厨垃圾的破碎压榨预处理技术改进和创新奠定了基础。然而，对粤菜系和川湘菜系餐厨垃圾采用破碎压榨预处理之后，餐厨垃圾基本理化性质指标、主要营养指标等有效成分的分离效果并不清楚。因此，本研究采用破碎压榨预处理技术，对这2种典型餐厨垃圾中有效成分的分离效果进行比较，以便于判断和分析后续采取不同的核心资源化处理技术，从而有效提高不同类型餐厨垃圾的资源利用率、更大程度上实现餐厨垃圾的减量化、资源化和无害化。

1 材料与方法

1.1 实验材料

实验材料来自广州地区，粤菜系餐厨垃圾主要收集于广州越秀区以粤菜系为主的饭店餐馆，川湘菜系餐厨垃圾主要收集于广州萝岗区以川湘菜系为主的饭店餐馆。新型破碎压榨设备由广东启智生物科技有限公司自主研发提供。

1.2 样品采集与处理

粤菜系和川湘菜系餐厨垃圾分别收集4批用于实验。餐厨垃圾收集、运抵实验基地后，用标准磅秤称量后记录总质量。经过破碎压榨预处理后，称量压榨渣总质量，压榨液进入收集罐，然后分别采集压榨渣和压榨液用于测定含水率、盐分和酸解总糖。同时再采集部分压榨渣和压榨液样品于105℃烘箱中杀青30 min后，保持85℃恒温烘至恒重，用于测定总蛋白和油脂。所有指标参数测定均设置3个平行。

1.3 测定方法与数据处理

含水率采用烘干-称重法测定；pH采用pHS-3C型pH计测定（上海雷磁仪器厂）；盐分采用硝酸银滴定法测定；总糖采用酸解-高效液相法测定；总蛋白采用凯氏定氮法测定（GB/T 6432—1994）；油脂采用索氏脂肪提取仪提取法测定（GB/T6433—2006）。

采用Microsoft Excel 2010进行试验数据记录和整理，用SPSS 19.0软件进行独立样本t检验。pH、总糖、盐分、含水率采用鲜样测定（以湿基含量计），总蛋白、油脂采用烘干样测定（以干物质含量计），数据为平均值±SD。

2 结果与讨论

2.1 餐厨垃圾减量率比较

由表1可知，经过破碎压榨预处理之后，粤菜系和川湘菜系餐厨垃圾的减量率分别为91.27%、82.65%，说明粤菜系餐厨减量率略高于川湘菜系餐厨，可能是因餐饮习惯不同，川湘菜系餐厨垃圾中难于破碎的辣椒皮、辣椒籽等杂质较多，这与前人的研究结果相符［6］。

表1 减量率比较

有研究表明，采用专用挤压机预处理后餐厨垃圾挤出液占原生垃圾总质量的75%［5］，当挤压力达到50 MPa时，餐厨垃圾脱水率超过80%［4］。而经自主研发的破碎压榨设备预处理之后，2种典型餐厨垃圾的减量率均达到80%以上，尤其粤菜系餐厨垃圾减量率达到90%以上，最终减少了餐厨垃圾的处置量。

2.2 餐厨垃圾基本理化指标比较

从表2可以看出，川湘菜系餐厨压榨渣含水率显著高于粤菜系餐厨垃圾（P＜0.05），可能是因为川湘菜餐厨垃圾压榨渣难于破碎的杂质中携带了较多的水分；川湘菜系餐厨压榨液含水率、pH低于粤菜系餐厨的4.99%、14.75%，而盐分含量高于粤菜系餐厨的25.85%，且2种餐厨垃圾压榨液各理化性质指标含量都具有显著性差异，说明在同一条件下经过破碎压榨设备预处理后，川湘菜系餐厨垃圾的干物质率更高，但处于偏酸性和盐含量较高的环境。

表2 基本理化指标比较

pH、盐分条件等是探索餐厨垃圾核心处理工艺的重要因素。有研究表明，在pH=7的条件下，微生物的合成代谢能力旺盛，厌氧发酵产沼气率最大，当pH低于6或者高于8时，产沼气率急剧下降，是因为产甲烷菌的活性受到抑制［7］。餐厨垃圾中添加10 g/L盐分时，厌氧发酵脱氢酶活性受到轻度抑制，沼气量减少17%［8］；当餐厨垃圾发酵液Na+浓度为5g/L时，累积沼气产率为对照组的51%，而当Na+含量为10 g/L时，累积沼气产率仅为对照组的1%［9］。因此，随着盐分含量的增加，生物发酵反应器内的微生物受抑制程度增加，如果采用生物发酵工艺处理川湘菜系餐厨垃圾应选择耐盐性较好、适应酸性条件的创新微生物菌种，从而提高发酵液的发酵性能。

2.3 餐厨垃圾主要营养成分比较

从表3可看出，粤菜、川湘菜系餐厨压榨渣总糖含量分别为4.71%、2.37%，粤菜系餐厨压榨渣的总糖含量明显高于川湘菜系，且具有显著性差异（P＜0.05），这可能与以粤菜系为主的居民食用较多甜食习惯有关。

表3 主要营养成分比较

经过破碎压榨预处理之后，粤菜系餐厨垃圾压榨液中总糖和油脂的含量分别为4.45%、29.07%，川湘菜系压榨液中总糖和油脂的含量分别为1.95%、51.38%，粤菜系餐厨压榨液中总糖含量高于川湘菜餐厨垃圾压榨液的56.18%，而油脂含量低于川湘菜系餐厨的76.75%，且都具有极显著差异（P＜0.01）。另外，经过破碎压榨预处理后粤菜系餐厨垃圾压榨液中总糖和油脂含量占其总质量的比例均达到90%以上，而川湘菜系餐厨垃圾压榨液中总糖和油脂含量占其总质量的比例分别达到了80%、94%以上。这表明破碎压榨过程中较大纤维、面食类较柔软成分被破坏，绝大部分糖类和油脂物质随水分流出，而小部分难破碎物质因不具有流动性而残留在压榨渣中。粤菜系和川湘菜系餐厨压榨液中总蛋白含量也分别达到了70%、60%以上。因此，在2种典型餐厨垃圾压榨渣和压榨液具有高蛋白含量的前提，对压榨渣采用分选［10］、生物淋滤［11］等措施回收蛋白用作动物饲料，而对于压榨液也可采用微生物发酵产蛋白饲料的工艺。

川湘菜系餐厨压榨液中油脂含量高于粤菜系餐厨的76.75%，而总糖含量低于粤菜系的56.18%，这也与所在地区餐饮习惯有很大关联。然而，相对其他有机物而言，油脂属于难降解有机物，它会吸附在微生物表面阻碍传质，可抑制微生物的生长。有研究表明，在常温条件下较高油脂对餐厨垃圾滤液厌氧发酵产气前期有一定的抑制作用，但整体抑制不明显［12］；另外，油脂对餐厨垃圾厌氧发酵产酸也有明显的抑制作用，表现为降低产酸量并使产酸过程滞后，并且油脂还会促使厌氧发酵类型向丙酸型转变［13］。因此，川湘菜系餐厨垃圾应优先回收油脂，避免对后续生物处理工艺产生负面影响；而对于粤菜系餐厨垃圾较高的糖类物质，可采用发酵产乙醇或厌氧发酵产沼气等处理工艺。

3 结论

1）采用破碎压榨预处理后，川湘菜系餐厨垃圾减量率略低于粤菜系餐厨，而川湘菜系餐厨的压榨液处于偏酸性和盐含量较高的环境，宜采用耐酸和耐盐性的生物处理工艺。

2）经过破碎压榨预处理之后，2种典型餐厨垃圾压榨渣具有高蛋白含量，宜采用分选、生物淋滤等措施进一步回收蛋白；对于粤菜系餐厨垃圾压榨液中高糖含量，宜优先采用生物发酵产乙醇或者厌氧发酵产沼气等工艺；而对于川湘菜系餐厨垃圾中高油脂含量，宜优先采用油水分离后再考虑资源化处理工艺。

［1］再协.《餐厨垃圾处理技术规范》正式实施［J］.中国资源综合利用，2013（5）：2.

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［3］陈必鸣.餐厨垃圾预处理技术综述［J］.环境卫生工程，2015，23（5）：10-12.

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［5］邢巨元，祝金星，张晨光，等.挤压预处理对餐厨垃圾厌氧消化的影响［J］.中国沼气，2014，32（4）：8-11.

［6］何琴，李蕾，何清明，等.重庆主城餐厨垃圾理化性质及产甲烷潜能分析［J］.环境化学，2014，33（12）：2191-2197.

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Comparison of Pretreatment Effect on Typical Food Waste

Lei Yongkang，Xiong Chunjiang，Jiang Sujun，Lin Jianghai，Liu Zehuan
（Guangdong Qizhi Biotechology Co.Ltd.，GuangzhouGuangdong510530）

Used Cantonese cuisine and Sichuan-Hunan cuisine food waste asthe research object，we adopted new-type squeezing and breaking technology for pretreatment of 2 typical food waste to compare the separation effect of main ingredients. The results showed that the average decrement rate of Sichuan-Hunan cuisine and Cantonese cuisine food waste after the pretreatment was 82.65%，91.27%respectively.The reduction rate of Cantonese cuisine was slightly higher than that of Sichuan-Hunan cuisine.Comparing with Cantonese cuisine，the moisture content and pH in squeezed slurry of Sichuan-Hunan cuisine food waste decreased by 4.99%，14.75%respectively，the salt content increased by 25.85%，and they displayed significant difference（P＜0.05）.Which showed that the dry matter rate is higher in the squeezed slurry of Sichuan-Hunan cuisine food waste，and it wasin a certain acidity and high salinity conditions.The content of oil in squeezed slurry of Sichuan-Hunan cuisine increased by 76.75%comparing with Cantonese cuisine，but the content of total sugar decreased by 56.18%，and they presented extremely significant difference（P＜0.01）.Therefore，after the new-type breaking and squeezing pretreatment，Sichuan-Hunan cuisine food waste shall prior recycle oil in order to avoid negative impact on the subsequent process.Cantonese cuisine food waste could use acid-resistance and salt-tolerant bacterial speciesto produce ethanol or biogasvia fermentation.

typical food waste；pretreatment；main ingredients；comparison

X705

B

1005-8206（2017）04-0054-04

雷永康（1989—），工程师，主要从事餐厨垃圾资源化处理。

E-mail：330515180@qq.com。

2016-12-21