餐厨垃圾特性及处理技术研究

餐厨垃圾特性及处理技术研究

李璇

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摘要：餐厨垃圾能够对周围的环境产生污染，但是又是可以利用的资源，对餐厨垃圾的合理处理能够使餐厨垃圾变废为宝。如果不能够妥善处理餐厨垃圾，会对居民的健康状况造成危害，而且还是一种资源的浪费。通过科学的餐厨垃圾分类，然后进行高压高温蒸汽消毒处理，能够有效使餐厨垃圾中的干物质重新变为可以利用的蛋白饲料制品，把餐厨废液重新进行油脂收集用于工业，剩下的经过具有活性的污泥进行处理之后排放，实现了餐厨垃圾的无害排放，并且得到了充分的再利用。基于此，本文分析了餐厨垃圾存在的危害性、资源性、难处理以及时空差异性等基本特性, 并提出了饲料化、肥料化和能源化三种餐厨垃圾处理路径的优点和不足, 并对餐厨垃圾处理技术的发展路径提出了展望。

关键词：餐厨垃圾；特性；处理技术

1.概述

餐厨垃圾主要是指学校、食堂以及餐饮行业等产生的食物加工下脚料 (厨余) 、食用残余 (泔脚) 等等, 主要包括油水、果皮、蔬菜、鱼、肉、塑料等等各种物质。餐厨垃圾成分复杂, 其中, 厨余中糖类含量较高, 泔脚则主要包括淀粉、蛋白质以及动物脂肪等, 所含盐分和油脂含量都较高。餐厨垃圾是城市生活垃圾中的主要组成部分, 随着我国经济社会的快速发展, 城市化进程的加快, 以及人民有聚餐饮食等生活习惯, 致使我国城市餐厨垃圾的产量不断增大。在一份地域代表性城市 (嘉兴、西宁、青岛、贵阳) 的问卷调查发现, 四个城市的餐厨垃圾日产量分别为163、355、265和579吨以上。大量餐厨垃圾处理不及时会给大气、水体等环境带来较大影响, 还会因滋生大量毒素、有害微生物等威胁居民的健康。因此, 掌握餐厨垃圾特性, 采取有效措施处理, 实现餐厨垃圾的减量化、无害化、资源化和能源化处理。

2.餐厨垃圾基本特性

2.1 危害性

餐厨垃圾成分复杂, 对环境的破坏和人类健康构成较大影响。例如, 其易变质、腐烂、发酵会产生各种有毒有害元素和恶臭气体, 既会污染周边水体、土壤和大气, 影响嗅觉和视觉上的舒适感。餐厨垃圾中含有许多病原微生物、寄生虫以及虫卵, 直接饲喂畜禽或者不适当的处理会引起人畜共患疾病, 容易引发疾病的传播。此外, 餐厨垃圾中所派生出的“潲水油”容易产生黄曲霉素, 具有较强的致癌性, 对人体健康构成危害。

2.2 资源性

餐厨垃圾富含有淀粉、脂肪、蛋白质以及纤维素等有机物, 还含有氮、磷、钾、钙, 以及各种微量元素, 经过适当处理后可以作为动物饲料或有机肥, 具有很好的资源利用特性, 是经济价值较高的生物资源和能源。目前, 仅泔脚的产生量每天就超过了20000吨以上, 这些餐厨垃圾若能得到充分、合理的利用, 将会产生十分可观的经济效益和社会效益。

2.3 难处理

在高温条件下, 餐厨垃圾腐蚀、变质速度快, 从产生到处理周期长时会影响回收利用价值。餐厨垃圾成分复杂, 厨余垃圾一般占到30%-70%, 塑料制品为5%-9%, 此外, 还有纸类、金属和玻璃等, 处理难度大。餐厨垃圾的含水率高, 从化学组成看, 主要包括淀粉、纤维素、蛋白质、无机盐等。

2.4 时空差异性

餐厨垃圾的成分特点与区域饮食习惯和饮食差异有着密切联系, 随着地点、场所以及季节的变化而不同, 呈现出较大的地域性时空特点, 对餐厨垃圾的处理提出了不同要求。例如, 韩国的餐厨垃圾由于含盐量较高, 一般不适合采用堆肥技术处理。而在我国, 早、中、晚餐所产生的餐厨垃圾理化特性也有明显差异, 其中, 早餐的餐厨垃圾总固体量以及挥发性比值和脂肪含量都比午餐和晚餐的餐厨垃圾低, 但, 钠、钙、氯元素的含量又明显高于中、晚餐。

3.餐厨垃圾处理路径选择

我国餐厨垃圾产量大、有机质含量高, 无论是油分还是盐分都较高。从餐厨垃圾的处理和资源化高效利用来看, 餐厨垃圾的处理基本选择是饲料化、肥料化和能源化三种路径。

3.1 饲料化

餐厨垃圾饲料化处理主要采取是生化制蛋白饲料和脱水制饲料两种方式。其中, 脱水制饲料的主要方法是选择常规高温脱水, 发酵脱水和油炸脱水, 但该方式存在的问题是容易产生同源污染问题, 尤其是将含盐量较高的餐厨垃圾制成饲料时对于畜禽的生长也有不利影响。生化制蛋白饲料是以餐厨垃圾作为原料, 经过微生物的固体发酵处理后, 生产菌体蛋白饲料。其工艺资源化程度较高, 经济效益显著, 但不足之处对于餐厨垃圾的原料要求高, 过程控制要求严格, 存在发酵周期长、菌种的安全性不高以及菌种发酵难以控制等不足。

3.2 肥料化

餐厨垃圾肥料化处理的原理是利用好氧发酵, 高温杀菌, 有机物腐熟后得到肥料, 该工艺简单, 易于推广, 运行费用也低, 但不足之处便是辅料添加量大, 处理场地需求量大, 产品的附加值低, 经济效益不高。我国餐厨垃圾的无害化堆肥处理厂由2003年的约70个, 下降到了2011年的11个, 显示出其在城市垃圾处理中的技术推广性不强。

3.3 能源化

餐厨垃圾可以通过适当方式生产出生物柴油、甲烷、氢气以及燃料酒精等, 实现餐厨垃圾的能源化利用。例如, 利用餐厨垃圾生产生物柴油, 先将餐厨垃圾提炼成垃圾油后, 采用硫酸作为催化剂, 并与甲醇发生酯交换反应, 再经过静置沉淀后, 蒸发去除甲醇、干燥, 便可以产生出可以再利用的生物柴油成品。每吨餐厨垃圾可以提炼出大约20-80公斤的废油脂, 生物柴油的潜在产能巨大。餐厨垃圾能源化处理采用的是厌氧发酵技术, 利用厌氧消化, 得到沼气, 沼渣可以堆腐制肥, 其最大的优势是实现了餐厨垃圾的无害化处理, 但不足之处是工艺复杂, 预处理成本高, 后期投资较大。

4.餐厨垃圾处理展望

餐厨垃圾成分的复杂性导致了依靠单一处理技术难以有效取得高附加值的处理效果。根据各地餐厨垃圾处理现状来看, 呈现出选择餐厨垃圾废弃物资源化利用和无害化处理相结合的技术路线日益明显, 即对餐厨垃圾进行必要的组分分离、综合运用已有的处理技术的优势成为必然的选择。例如, 先将餐厨垃圾收集后先进行杂物去除后, 利用离心或者压榨等技术手段获取有机质干渣 (用来发酵或者制作饲料添加剂) 和油水混合物 (再次进行分离, 油脂生产生物柴油, 其他有机物再通过微生物发酵产生能源气体等) 。此外, 餐厨垃圾的处理还需政府的积极引导, 完善法律法规, 给予处理企业必要的财政补助, 加大宣传, 真正发挥出餐厨垃圾的资源最大化利用。

5.结束语

餐厨垃圾具有危害性、资源性、时空差异性等特征，若能够对其进行无害处理，降低餐厨垃圾的危害性，利用生物处理技术或者资源化技术等，将其转化为绿色能源沼气、营养物质，用作饲料或者堆肥等，具有较强的应用经济性与环保性，同时减少餐厨垃圾的产生对环境造成的污染，并进一步保障食品安全。

参考文献

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