餐廚垃圾的無害化處理與回收研究背景

餐廚垃圾的無害化處理與回收研究背景餐廚垃圾，俗稱泔腳。主要產(chǎn)生于城市居民在生活消費(fèi)過程中，由于其主要成分為油脂和蛋白等高熱量有機(jī)成分，所以其極易變質(zhì)，容易散發(fā)惡臭，傳播細(xì)菌和病毒，容易造成二次污染。劇研究，城市生活垃圾中有機(jī)物的含量為40%~50%，主要包括餐余垃圾、餐飲業(yè)垃圾、食品行業(yè)尾料等，主要以淀粉類、食物纖維類、動(dòng)物脂肪類物質(zhì)為主，而且其具有含水率高，油脂鹽分含量高，易腐爛、發(fā)酵、發(fā)臭等特點(diǎn)。產(chǎn)生的渠道主要集中在酒店、食品廠、學(xué)校、政府、科研行政機(jī)構(gòu)等?！就跣?，王德漢，張玉帥，陸日明.國內(nèi)外餐廚垃圾的生物處理及資源化技術(shù)[J].環(huán)境衛(wèi)生工程，2005,13(2):25-28】而餐廚垃圾作為生活垃圾，其危害主要有以下四點(diǎn)：1.環(huán)境污染，影響市容；2.危害人體健康；3.傳播疾??；4.餐廚垃圾堆放過程中產(chǎn)生的液體滲透到地下水系統(tǒng)，污染地下水。對(duì)于餐廚垃圾的處理方式，國內(nèi)外也總結(jié)了很多寶貴的經(jīng)驗(yàn)。如城市垃圾的處理方式通常有焚燒和填埋，如果將餐廚垃圾和城市其他垃圾進(jìn)行焚燒，由于餐廚垃圾水分含量常常高達(dá)90%左右，發(fā)熱量為2100~3100kJ/kg，和其他生活垃圾一起進(jìn)行焚燒，不但不能滿足焚燒發(fā)電的發(fā)熱要求（要求5000kJ/kg以上），反而會(huì)致使焚燒爐燃燒不充分而產(chǎn)生二噁英；而如果將生活垃圾進(jìn)行填埋處理，蛋白質(zhì)油脂等有機(jī)物在地表下面不易降解，進(jìn)而污染土壤和地下水系統(tǒng)。鑒于此，餐廚垃圾不宜與其他生活垃圾（如塑料、紙屑、玻璃等）一起處理，而有必要進(jìn)行單獨(dú)處理。[王向會(huì)，李廣魏，孟虹，馬琳，趙國玨.國內(nèi)外餐廚垃圾處理狀況概述[J].環(huán)境衛(wèi)生工程，2005,13(2):41~43]1.1國外餐廚垃圾處理現(xiàn)狀對(duì)于一般小家庭而言，每種垃圾單獨(dú)回收需要很大的回收空間，所以近幾年國外發(fā)展的主要思想就是減量化處理，立足于此，國外小型餐廚垃圾處理機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。國外的餐廚垃圾處理裝置大致分為機(jī)械研磨型和生化處理型。機(jī)械研磨型處理機(jī)的主要原理是通過高速運(yùn)轉(zhuǎn)的刀片將裝在內(nèi)膽里的各種食物垃圾切碎后再將攪拌物沖入下水道，這樣的方式既解決了水稻堵塞帶來的麻煩，又解決了因垃圾腐爛變質(zhì)而帶來的環(huán)境污染。這種裝置美國使用較早，早在20世紀(jì)40年代就已經(jīng)成功研制了家庭食物垃圾處理機(jī)，解決了傾倒家庭食物垃圾和存放的煩惱。在美國，餐廚垃圾產(chǎn)生量較大的單位設(shè)置了餐廚垃圾粉碎機(jī)和油脂分離裝置，實(shí)現(xiàn)了餐廚垃圾的粉碎和油脂分離技術(shù)，而其中分離出來的油脂則送往油脂加工廠（如肥皂廠）加以利用。在日本，松下電子工業(yè)公司1993年研制生產(chǎn)的MS-N40和MS-N31垃圾處理機(jī)，3~4小時(shí)就可處理0.7kg垃圾，機(jī)器內(nèi)置臭氧除臭器，用以除去垃圾的多種氣味。而日本精工公司與2000年5月成功地開發(fā)出使用磁控管的食物垃圾處理裝置。這種裝置的最大特點(diǎn)是能將食物垃圾的水分蒸發(fā)掉，經(jīng)干燥后磨碎。這種裝置由于采用微波處理裝置，可同時(shí)殺滅垃圾中的細(xì)菌并防止產(chǎn)生有害氣體，體積如同復(fù)印機(jī)大小，可放置在室內(nèi)，底面有輪子可隨意移動(dòng)，因此對(duì)市區(qū)飲食店和小型超市尤為適用，具有廣闊的市場(chǎng)。圖1.1餐廚垃圾處理機(jī)此外，國外近幾年新興的一中有機(jī)垃圾的處理方式——生化處理型餐廚垃圾處理機(jī)。又根據(jù)出料的時(shí)間分為“消滅型”和“堆肥型”。消滅型重在垃圾的減量，適合于居住小區(qū)有垃圾就地消除的情況，清除惡臭，避免蚊蠅滋生，也減少了收集運(yùn)載過程中的環(huán)境污染。其主要原理是通過研究微生物，以此為催化劑與餐廚垃圾進(jìn)行攪拌，往往經(jīng)過數(shù)小時(shí)即可將有機(jī)垃圾分解為水和二氧化碳。而另外一種堆肥型則是綜合了垃圾的減重和重新利用，也就是兼顧了餐廚垃圾的減量化和資源化。堆肥型垃圾處理機(jī)是一種添加了高效菌中并控制堆肥條件的動(dòng)態(tài)快速有機(jī)垃圾堆肥器。[張憲生，沈吉敏，厲偉等.城市生活垃圾處理處置現(xiàn)狀分析.[J].安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2003,3(4):60~64]用餐廚垃圾制作有機(jī)肥料，其基本技術(shù)可以分為好氧發(fā)酵和厭氧發(fā)酵法。經(jīng)過堆肥后的垃圾肥效高、肥效快、肥效穩(wěn)定、體積小和致病菌少等優(yōu)點(diǎn)。該方法的不足之處是必須將垃圾堆進(jìn)行翻堆，這樣才能增加厭氧菌種和垃圾接觸的機(jī)會(huì)，提高垃圾厭氧發(fā)酵的速度和確保垃圾處理的效果，尤其是對(duì)致病菌的去除效率。圖1.2中試厭氧發(fā)酵罐與厭氧發(fā)酵相比，好氧發(fā)酵具有成本低、工藝操作簡單等優(yōu)勢(shì)。圖1.2顯示了好氧發(fā)酵的工藝流程。圖1.3厭氧發(fā)酵工藝流程此外，在堆肥方法中國外正在積極發(fā)展蚯蚓堆肥法。蚯蚓在自然生態(tài)系統(tǒng)中具有促進(jìn)有機(jī)物質(zhì)分解轉(zhuǎn)化的功能的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一項(xiàng)生物處理技術(shù)。蚯蚓在其新陳代謝過程中吞食大量有機(jī)物質(zhì)并將其與土壤混合，通過砂囊的機(jī)械研磨作用和腸道內(nèi)的生物化學(xué)作用促進(jìn)有機(jī)物質(zhì)發(fā)證降解轉(zhuǎn)化。制作飼料是餐廚垃圾的第二大用途，技術(shù)主要有高溫消毒法和好氧發(fā)酵法。餐廚垃圾經(jīng)過收運(yùn)后，分揀出大骨頭、湯勺等硬質(zhì)雜物，然后進(jìn)入粉碎機(jī)粉碎，高溫消毒后，將微生物、碎玉米、糖等添加劑充分混合后裝桶后直接送往禽畜牧場(chǎng)。一套這樣的系統(tǒng)可處理餐廚垃圾50t/d，靠出售飼料就能維持運(yùn)轉(zhuǎn)。據(jù)了解，這種微生物不僅能分解食物，還能防止飼料變質(zhì)，他們正在積極開發(fā)“食物殘?jiān)庸せ厥绽谩钡脑O(shè)備，目的是更好地對(duì)餐廚垃圾進(jìn)行回收利用。1.2國內(nèi)餐廚垃圾處理現(xiàn)狀國內(nèi)餐廚垃圾主要用于飼料的生產(chǎn)和堆肥。如圖1.4所示。圖1.4國內(nèi)餐廚垃圾的主要去向在國內(nèi)最早推行餐廚垃圾處理機(jī)的廠商有美國的艾默生電氣和通用公司，由于進(jìn)入市場(chǎng)較早，十年來的市場(chǎng)運(yùn)作給這兩個(gè)品牌的餐廚垃圾處理機(jī)帶來了極為可觀的市場(chǎng)占有率；之后又有美國擎通集團(tuán)垃圾處理機(jī)介入，其市場(chǎng)份額現(xiàn)已位居第一。同時(shí)國內(nèi)一些廠家也開始研發(fā)各自的產(chǎn)品，如江蘇省某制造有限公司自行研制開發(fā)生產(chǎn)的廚房垃圾粉碎機(jī)，主要利用錘頭在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的慣性力將垃圾擊碎，再通過齒板、齒田的相對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行再次切割、研磨，粉碎后的垃圾隨下水道沖走，處理技術(shù)的成熟度還有待于提高。又如中國萬家電器集團(tuán)有限公司研制的萬家SLC370型食物垃圾處理機(jī)，采用濕法厭氧發(fā)酵處理垃圾，將餐廚的食物垃圾粉碎成極小顆粒，進(jìn)入排水系統(tǒng)，經(jīng)短期發(fā)酵后形成淤泥狀肥料。該方法僅局限于家庭內(nèi)就地處理食物性垃圾，所以處理規(guī)模小。[王向會(huì)，李廣魏，孟虹，馬琳，趙國玨.國內(nèi)外餐廚垃圾處理狀況概述[J].環(huán)境衛(wèi)生工程，2005,13(2):41~43.]1.3研究內(nèi)容和目的1.3.1研究目的通過對(duì)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的分析，立足于國內(nèi)外餐廚垃圾研究現(xiàn)狀，研究的目的旨在國內(nèi)外研究方法及設(shè)備的基礎(chǔ)上不斷改進(jìn)和發(fā)展，制定一套行之有效的設(shè)備和方針，最大化的收集和利用餐廚垃圾，不僅要做到城市垃圾的減量，還要變廢為寶；不僅要行之有效，還要行之有利。1.3.2預(yù)研究內(nèi)容1. 對(duì)餐廚垃圾的無害化處理的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈工藝、流程調(diào)查、研究；處理餐廚垃圾的方法主要可分為物理法和生物法。其中物理法適用于小型垃圾量的處理。而發(fā)酵堆肥法等生物法適用于大中型垃圾量的綜合處理。本文只是對(duì)其處理方法基本原理及工藝流程等做了一個(gè)簡單的概述。2. 對(duì)處理餐廚垃圾的裝備配置情況調(diào)查、研究；要想實(shí)現(xiàn)餐廚垃圾處理的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，其技術(shù)配置情況是必要的，但也是比較難處理的問題。餐廚垃圾種類繁多，單一化的處理方式不足以滿足對(duì)其的處理問題。所以餐廚垃圾的多元化分析和多元化的處理方式是其難處理的一個(gè)問題。3. 調(diào)查餐廚垃圾處理技術(shù)裝備的國、內(nèi)外行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)瓶頸、關(guān)鍵技術(shù)等；一是實(shí)現(xiàn)基于物聯(lián)網(wǎng)、GPS及GIS等技術(shù)的智能化收運(yùn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)餐廚垃圾實(shí)時(shí)、定量跟蹤收運(yùn)，通過技術(shù)手段解決餐廚垃圾收運(yùn)問題；二是采用干法厭氧發(fā)酵方