國(guó)內(nèi)外廚余垃圾處理現(xiàn)狀及技術(shù)綜述

1、國(guó)內(nèi)外廚余垃圾處理現(xiàn)狀及技術(shù)綜述王興宇，貴州大學(xué)機(jī)械學(xué)院，550003曹 華，貴州大學(xué)機(jī)械學(xué)院，550003孫大禹，貴州大學(xué)機(jī)械學(xué)院，550003摘 要:隨著人口不斷增加，廚余垃圾的處理日益成為解決環(huán)境問(wèn)題的關(guān)鍵部分。通過(guò)對(duì)廚余垃圾在世界主要幾個(gè)國(guó)家和城市的處理現(xiàn)狀進(jìn)行相關(guān)介紹；對(duì)目前處理廚余垃圾的基本方法進(jìn)行總結(jié),為做好未來(lái)廚余垃圾處理提供相關(guān)參考。關(guān)鍵詞: 廚余垃圾； 現(xiàn)狀；處理技術(shù)Abstract: Within the population growing up, dealing with kitchen g

2、arbage becomes an important way to solve environment problem. Through introducting different processing methods which are adopted in some main country of the world nowadays, we conclude kinds of kitchen waste processing methods. We hope our work can be references so that humanbeing can find out a be

3、tter way to deal with kitchen waste in the future. Key word: kitchen waste, actuality, processing method1引言廚余垃圾是居民在生活消費(fèi)過(guò)程中形成的生活廢物，居民區(qū)、飯店、各種企事業(yè)單位的食堂是其集中排放的場(chǎng)所1。廚余垃圾主要包括兩個(gè)方面，一方面是在廚房對(duì)食品進(jìn)行加工時(shí)產(chǎn)生的廢物，另一方面是人們吃剩的食品。廚余垃圾含水率較高。在日常生活中，容易腐爛變質(zhì)產(chǎn)生臭氣，產(chǎn)生病毒以及致病菌從而造成病菌的傳播以及環(huán)境的污染。廚余垃圾有機(jī)物含量高，同時(shí)氮、鉀、鈣、磷以及各種微量元素齊全，具有較高的利用價(jià)值。

4、所以應(yīng)重視對(duì)廚余垃圾的回收再利用，變廢為寶。2國(guó)內(nèi)外廚余垃圾的現(xiàn)狀及處理方式:2.1中國(guó)近年來(lái)，由于我國(guó)對(duì)國(guó)內(nèi)主要城市在垃圾處理方面投資力度加大，使得我國(guó)在垃圾處理方面取得一定的進(jìn)步。我國(guó)垃圾無(wú)害化處理率逐年提高。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)城市生活垃圾無(wú)害化處理從1996年到2005年增加了10萬(wàn)t/d，達(dá)到25.63萬(wàn)t/d。垃圾無(wú)害化處理量從5568萬(wàn)增加到8051萬(wàn)2。但是，同其他發(fā)達(dá)國(guó)家相比較，我國(guó)生活垃圾無(wú)害化處理率仍較低，約為50左右。目前我國(guó)廚余垃圾大部分是和其他生活垃圾混在一起進(jìn)行處理，給城市垃圾處理帶來(lái)巨大壓力。2.2 美國(guó)目前美國(guó)主要采用填埋法對(duì)廚余垃圾進(jìn)行處理。處理所花費(fèi)的平均費(fèi)

5、用為每噸9-38美元。并且美國(guó)各州都會(huì)建立自己的廚余垃圾處理體系，例如在美國(guó)中西部厭氧堆肥、蚯蚓堆肥得到廣泛應(yīng)用，而在加利福尼亞廚余垃圾發(fā)電技術(shù)得到推廣和利用3。部分城市對(duì)于居民小區(qū)，住戶(hù)等廚余垃圾日生產(chǎn)量較小的單位采取安裝廚余垃圾粉碎機(jī)的方式，將廚余垃圾粉碎后排入下水管道，進(jìn)入污水處理場(chǎng)處理。對(duì)于食品加工廠等廚余垃圾日生產(chǎn)量較大的單位則采用油脂分離裝置，將廚余垃圾中的油脂分離并進(jìn)行加工和再利用。2.3歐洲目前歐洲廚余垃圾每年的產(chǎn)生量為5000 萬(wàn) t 左右。歐洲各國(guó)十分重視對(duì)廚余垃圾進(jìn)行回收利用并建立了完備的收集處理制度。如丹麥從1987年開(kāi)始鼓勵(lì)對(duì)廚余垃圾回收利用。荷蘭在1996年禁止國(guó)內(nèi)

6、垃圾處理廠對(duì)廚余垃圾進(jìn)行填埋處理, 而改用好氧發(fā)酵對(duì)廚余垃圾進(jìn)行處理。直到1999年，荷蘭總共建立了2個(gè)發(fā)酵廠和23個(gè)堆肥廠。德國(guó)采用特殊顏色的收集裝置對(duì)廚余垃圾進(jìn)行分類(lèi)收集，從而將廚余垃圾在源頭與其他垃圾分離，這就為堆肥處理提供了有利條件。同樣在愛(ài)爾蘭等地則是將廚余垃圾和其他有機(jī)廢物統(tǒng)一進(jìn)行收集，并根據(jù)不同的特性，進(jìn)行分類(lèi)堆肥等4。2.4日本目前日本廚余垃圾每年的產(chǎn)生量為2000萬(wàn) t 左右。其中家庭排出1000萬(wàn)t，飲食業(yè)排出600萬(wàn)t，廚余加工業(yè)排出340萬(wàn)t 5。由于在日本傾倒廚余垃圾的運(yùn)輸費(fèi)用每噸高達(dá)250-600美元，因此在政府的鼓勵(lì)和資助下，廚余垃圾處理機(jī)在許多企業(yè)和社區(qū)內(nèi)得到推

7、廣和應(yīng)用，而廚余垃圾處理機(jī)制造業(yè)也得到了發(fā)展。有數(shù)據(jù)表明，目前制造廚余加工業(yè)、飲食業(yè)和流通企業(yè)使用的廚余廢物處理機(jī)的企業(yè)已達(dá)270家，制造家庭使用的廚余垃圾處理機(jī)的企業(yè)已達(dá)250戶(hù)。3廚余垃圾的處理技術(shù)綜述3.1填埋法填埋法是目前應(yīng)用相對(duì)廣泛的處理方法，由于廚余垃圾本身就是由有機(jī)物組成，在自然環(huán)境下容易分解，能夠在相對(duì)短的時(shí)間內(nèi)使填埋場(chǎng)地的恢復(fù)使用。并且其操作簡(jiǎn)便，在世界各國(guó)得到普遍的應(yīng)用。但該方法仍然沒(méi)有從根本上解決廚余垃圾產(chǎn)生的諸多問(wèn)題。在填埋過(guò)程中廚余垃圾和其他垃圾統(tǒng)一進(jìn)行填埋處理，導(dǎo)致垃圾整體的滲濾液增多。在厭氧分解過(guò)程中產(chǎn)生大量細(xì)菌和沼氣對(duì)環(huán)境造成二次污染。隨著對(duì)廚余垃圾研究的深入，

8、世界各國(guó)對(duì)廚余垃圾的填埋率都出現(xiàn)下降趨勢(shì)，甚至有很多國(guó)家已禁止對(duì)廚余垃圾進(jìn)行填埋處理。3.2堆肥法堆肥法就是利用廚余垃圾中的有機(jī)物進(jìn)行堆肥處理，首先將廚余垃圾置于發(fā)酵裝置中，或直接堆積在地面，然后根據(jù)具體情況加入粉煤灰和糞便等作為膨松劑，最后利用微生物發(fā)酵使其降解，最終形成腐殖質(zhì)作為肥料使用。根據(jù)堆肥發(fā)酵方式的不同，主要分為厭氧堆肥和好氧堆肥兩種。由于厭氧堆肥條件嚴(yán)格，并且堆肥周期較長(zhǎng)，因此好氧堆肥成為堆肥的主要方式。3.3蚯蚓處理技術(shù)蚯蚓處理技術(shù)是通過(guò)蚯蚓和微生物的協(xié)同作用使廚余垃圾中的有機(jī)物進(jìn)行分解和轉(zhuǎn)化，最終生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)肥料6。由于蚯蚓自身含有豐富的酶系統(tǒng)如淀粉酶、脂肪酶、纖維酶、蛋白酶等

9、能夠加速對(duì)廚余垃圾的堆肥處理。同時(shí)蚯蚓糞也是優(yōu)質(zhì)的肥料，蚯蚓本身則是優(yōu)質(zhì)的飼料。據(jù)統(tǒng)計(jì)，666 m2土地每年可處理100 t有機(jī)垃圾，生產(chǎn)24 t蚯蚓和37 t高級(jí)蚯蚓糞。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，蚯蚓Eisenia foetida在礦化作用上和降低碳氮比方面都優(yōu)于其他品種的蚯蚓。國(guó)內(nèi)崔美香等人通過(guò)對(duì)Eisenia foetida處理廚余垃圾的試驗(yàn)。統(tǒng)計(jì)出含水量為70%的腐熟垃圾，每25 kg能夠產(chǎn)生1 kg的蚯蚓和8 kg的蚯蚓糞 7。3.4甲烷發(fā)酵 甲烷發(fā)酵技術(shù)是廚余垃圾能源化的一種，利用微生物對(duì)廚余垃圾進(jìn)行厭氧發(fā)酵產(chǎn)生大量甲烷。甲烷是一種清潔能源具有良好的市場(chǎng)前景。發(fā)酵后所剩余的固體殘留物經(jīng)過(guò)再加工

10、可以生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的肥料。由于甲烷發(fā)酵中CO2的排放量小，有利于緩解溫室效應(yīng)。同時(shí)甲烷發(fā)酵成本比好氧發(fā)酵技術(shù)成本低。因此厭氧甲烷發(fā)酵日益得到人們重視，是公認(rèn)的一種能夠?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)8。3.5生物制氫1966年Lewis提出利用光合細(xì)菌通過(guò)光合作用制氫和通過(guò)厭氧發(fā)酵制氫是目前生物制氫最主要的兩種方法。其中光合制氫反應(yīng)條件條件苛刻，產(chǎn)氫率也比厭氧發(fā)酵制氫低，因此厭氧發(fā)酵是生物制氫的主要研究方向9。如今，主要采用改進(jìn)發(fā)酵制氫反應(yīng)器、選育高效產(chǎn)氫菌種和控制優(yōu)勢(shì)菌種的生態(tài)因子如增加產(chǎn)氫促進(jìn)劑，減少抑制劑濃度等技術(shù)手段來(lái)提高產(chǎn)氫速率、產(chǎn)氫量以及氫氣濃度來(lái)改善廚余垃圾發(fā)酵制氫的工藝。但是由于廚余垃圾中成分復(fù)

11、雜并且厭氧發(fā)酵制氫影響因素較多，導(dǎo)致生物制氫技術(shù)并未成熟，目前仍需進(jìn)行大量研究工作才能夠具體應(yīng)用到生活生產(chǎn)中去。3.6提取生物降解塑料技術(shù)提取生物降解塑料技術(shù)最早由日本九州工業(yè)大學(xué)的Shirai等在1999年提出，主要是利用微生物對(duì)廚余垃圾進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)乳酸，從而合成聚乳酸這種可降解塑料。主要方法是首先通過(guò)粉碎機(jī)對(duì)廚余垃圾進(jìn)行粉碎，再進(jìn)入固液分離裝置，進(jìn)行固液分離，分離出的液體同污水一起進(jìn)入污水處理廠進(jìn)行處理。而固體物質(zhì)則進(jìn)入乳酸發(fā)酵裝置進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵后對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行分離、純化、提取、聚合產(chǎn)生聚乳酸，發(fā)酵廢棄物通過(guò)處理后可當(dāng)做飼料和肥料出售。提取生物降解塑料技術(shù)為廚余垃圾資源化提供了一條新的道路，

12、并得到了各國(guó)學(xué)者的關(guān)注。但是由于其相關(guān)研究開(kāi)展時(shí)間較短，使得高效乳酸菌的選育、發(fā)酵方式選擇以及對(duì)乳酸提取與純化等方面的研究還需要進(jìn)行大量的研究工作來(lái)豐富和充實(shí)。4結(jié)語(yǔ)廚余垃圾的特點(diǎn)是含水率較高、容易腐爛、有機(jī)質(zhì)含量較高、營(yíng)養(yǎng)豐富，因其導(dǎo)致的環(huán)境問(wèn)題以及自身蘊(yùn)含的資源化、能源化的潛力引起了各國(guó)學(xué)者與企業(yè)的重視，如何處理廚余垃圾成為了關(guān)鍵，填埋處理由于對(duì)環(huán)境的污染以及土地的占用，正在逐步的被各國(guó)所取締，目前堆肥處理以及制飼料等傳統(tǒng)措施正在被新興的處理措施所代替。以廚余垃圾發(fā)酵制乳酸，發(fā)酵制氫成為代表的處理措施成為了未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。在政府的鼓勵(lì)與法律的引導(dǎo)下，結(jié)合廚余垃圾自身的特點(diǎn)，研制出能源化或資

13、源化的工藝流程，解決環(huán)境問(wèn)題及能源問(wèn)題是未來(lái)的重點(diǎn)。參考文獻(xiàn)：1汪群慧，馬鴻志，王旭明，汲永臻，廚余垃圾的資源化技術(shù)，現(xiàn)代化工，2004，24（7），56-592徐文龍，劉晶昊，我國(guó)大城市垃圾焚燒處理技術(shù)應(yīng)用分析，城市管理與科技，2007，（4），9-133 Gary C Matteson, B M Jenkins. Food and processing residues in California: Resource assessment and poten-tial for power generation J . Bioresource Technology,2007, 98( 16) : 30983105.4M N Nijmeh,A S Ragab,M S Emeish,et al.Design and testing of solar dryers for processing food wasteJ.Applied Themal Engineering,1998(18):13371346.5郭廷杰.日本的“食品廢物再生法”簡(jiǎn)介J.再生資源研究,2001(3):37-39.6 陳巧燕，楊健，王志強(qiáng)，張國(guó)貞，蚯蚓堆肥處理有機(jī)廢棄物的國(guó)外研究進(jìn)展，中國(guó)資源綜合利用，2006，24（12），8-107 崔美香