餐廚垃圾處理工藝及裝置發(fā)展現(xiàn)狀與展望 附餐廚垃圾處理技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

餐廚垃圾處理工藝及裝置發(fā)展現(xiàn)狀與展望隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)收入大幅增長(zhǎng)，餐飲食品行業(yè)迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)，人們?cè)谌粘ｏ嬍?、食品生產(chǎn)加工等過(guò)程中產(chǎn)生的殘羹剩炙及過(guò)程廢棄物數(shù)量直線上升。據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)顯示，2011?2015年間，我國(guó)平均每年產(chǎn)生的餐廚垃圾約為8684萬(wàn)噸，而到了2019年，我國(guó)產(chǎn)生的餐廚垃圾量達(dá)到了1.2億噸，而且未來(lái)幾年還會(huì)繼續(xù)攀升。在可持續(xù)發(fā)展、資源最大化利用的理念支持下，餐廚垃圾處理工藝飛速發(fā)展，本文介紹了多種常規(guī)及新型餐廚垃圾處理工藝，并簡(jiǎn)述了餐廚垃圾處理設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀。一、常規(guī)餐廚垃圾處理工藝餐廚垃圾的組分對(duì)后續(xù)垃圾處理工藝有較大影響，我國(guó)居民飲食偏向于高油高鹽食物，餐廚垃圾中油脂、鹽分、有機(jī)物等含量較高，導(dǎo)致餐廚垃圾在短時(shí)間內(nèi)易腐壞，滋生細(xì)菌、病蟲(chóng)害，因此餐廚垃圾在運(yùn)輸及處理上需保證時(shí)效性及安全性。我國(guó)餐廚垃圾處理應(yīng)走無(wú)害化、資源化路線，將油脂、有機(jī)物等循環(huán)利用，下面介紹我國(guó)常用的幾種餐廚垃圾處理工藝。.填埋、焚燒與破碎。在我國(guó)大部分地區(qū)，垃圾分類(lèi)工作還不夠完善，往往是所有垃圾混合運(yùn)輸。填埋，即將餐廚垃圾與其他生活垃圾混合壓縮后填埋至地下，填埋地點(diǎn)通常選在城市郊區(qū)，以防止垃圾填埋后產(chǎn)生的易燃、有害氣體及滲液對(duì)居民造成傷害。此方法簡(jiǎn)單、成本低且處理量較大，但對(duì)環(huán)境造成的污染久難恢復(fù)。焚燒，即將餐廚垃圾粗篩之后，添加助燃料投入焚燒爐燃燒處理，但餐廚垃圾水分含量較高，需要足夠的助燃料才能充分燃燒，無(wú)形中增加了經(jīng)濟(jì)成本，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生二嗯英等有毒氣體，會(huì)污染環(huán)境，且混合焚燒發(fā)電的回收利用率僅為9%o破碎，即將餐廚垃圾直接倒入機(jī)器中粉碎后排入下水道，這種方法簡(jiǎn)單好操作，但處理規(guī)模較小，通常餐廚垃圾粉碎后多為粘稠流體，流動(dòng)性弱，容易在管道堆積堵塞，還易產(chǎn)生各種微生物引起腐爛異味，同時(shí)對(duì)污水處理工藝要求較高,廢油脂等無(wú)法二次回收利用，不符合垃圾處理資源化理念。.厭氧消化。厭氧消化，即將餐廚垃圾置于適宜溫濕度、酸堿度的無(wú)氧或低氧環(huán)境中，利用厭氧微生物（水解發(fā)酵菌、產(chǎn)甲烷菌等）將餐廚垃圾中的有機(jī)物降解為甲烷、二氧化碳、氫氣等可二次利用的物質(zhì)資源，基本^現(xiàn)無(wú)害化、資源化處理餐廚垃圾。厭氧消化前需對(duì)餐廚垃圾進(jìn)行打碎、分離預(yù)處理，打碎粒度應(yīng)小于10mm,且環(huán)境條件變化對(duì)反應(yīng)過(guò)程影響較大，現(xiàn)在大多將水解發(fā)酵和甲烷菌反應(yīng)過(guò)程分別置于兩個(gè)串聯(lián)裝置中，以保證穩(wěn)定的處理效果。目前厭氧消化工藝研究相對(duì)成熟，己逐步應(yīng)用于部分城市餐廚垃圾處理。.好氧生物處理（好氧堆肥）。好氧生物處理，即將餐廚垃圾預(yù)處理后，在有氧環(huán)境中利用好氧微生物將餐廚垃圾中有機(jī)物降解為生化腐殖酸，腐殖酸經(jīng)轉(zhuǎn)化后可作為肥料用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，必要時(shí)可加入桔稈、糞便等有機(jī)廢棄物或微生物菌劑促進(jìn)反應(yīng)，從而提高堆肥效率。好氧堆肥工藝流程簡(jiǎn)單、對(duì)環(huán)境條件要求不高、運(yùn)行費(fèi)用低，但所需時(shí)間周期長(zhǎng)、占地面積大，餐廚垃圾組分情況對(duì)堆肥效果影響較大。.飼料化。飼料化，即將餐廚垃圾進(jìn)行加工處理后生成禽畜飼料，加工處理方式一般分為篩雜、脫水、脫油、高溫干燥、研磨制粒幾步，餐廚垃圾中的塑料、金屬、玻璃等不可食用物質(zhì)若沒(méi)有清除干凈，或高溫加熱不徹底，沒(méi)有完全消滅餐廚垃圾中的病原菌，人類(lèi)食用飼料飼養(yǎng)的禽畜肉后易攝入有害物質(zhì)，影響健康,所以飼料化處理餐廚垃圾時(shí)需按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求保證成品飼料質(zhì)量。飼料化處理餐廚垃圾的資源回收利用效率可達(dá)到80%,在目前常用的幾種處理方式中效率最高二、新型高回報(bào)化餐廚垃圾處理工藝首先，我國(guó)常規(guī)餐廚垃圾處理時(shí)分離出的大量廢油脂可作為制備生物柴油的原料，生物柴油是一種可代替化石燃料的綠色清潔能源。目前大規(guī)模工業(yè)化制備生物柴油技術(shù)以酯交換法為主，根據(jù)廢油脂成分的不同，選擇相應(yīng)的酸或堿性催化劑來(lái)完成酯交換過(guò)程。在我國(guó)生物柴油市場(chǎng)化程度不高的當(dāng)下，還需政府出臺(tái)相關(guān)激勵(lì)政策，為生物柴油的生產(chǎn)、銷(xiāo)售各環(huán)節(jié)布好局、鋪好路。其次，廢油脂還可通過(guò)微生物合成一種熱塑性較好且可降解的高分子聚酯，可代替?zhèn)鹘y(tǒng)塑料，減少塑料對(duì)環(huán)境的污染，目前此技術(shù)還在研究階段，未大規(guī)模投產(chǎn)。而廢油脂的利用，也從根本上杜絕了“地溝油''等非法利用問(wèn)題。再次，餐廚垃圾還可制備乙醇及氫燃料，通過(guò)酶水解糖化和發(fā)酵反應(yīng)將餐廚垃圾中的淀粉、糖類(lèi)、脂肪等各種有機(jī)物轉(zhuǎn)化為乙醇燃料，厭氧發(fā)酵法獲得甲烷的同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生部分氫氣，對(duì)這部分氫氣進(jìn)行收集，可實(shí)現(xiàn)甲烷-氫氣聯(lián)合生產(chǎn),過(guò)程中還可控制反應(yīng)工藝參數(shù)實(shí)現(xiàn)氫高回收率。乙醇及氫燃料作為綠色清潔能源在化石能源逐漸枯竭的時(shí)代將大有可為，但這方面技術(shù)還有待推廣應(yīng)用。最后，由于餐廚垃圾中蛋白質(zhì)、糖分含量較高，可作為昆蟲(chóng)養(yǎng)殖飼料，研究發(fā)現(xiàn)黑水虻這種喜食腐生性物質(zhì)且耐高油高鹽的昆蟲(chóng)可大量消耗餐廚垃圾，黑水虻成長(zhǎng)周期較短、自身營(yíng)養(yǎng)豐富，成蟲(chóng)可作為其他禽畜、水產(chǎn)動(dòng)物飼料使用，簡(jiǎn)單、輕松實(shí)現(xiàn)了餐廚垃圾的循環(huán)化利用，但弊端在于昆蟲(chóng)培育安全性欠佳，耗費(fèi)人力，目前還無(wú)法大批量自動(dòng)化養(yǎng)殖。餐廚垃圾利用固態(tài)發(fā)酵的方法還可得到蛋白飼料，可代替大豆粉、魚(yú)粉，但此蛋白飼料中可能含有餐廚垃圾中同源性污染源，例如致病菌等，有一定食品安全風(fēng)險(xiǎn)，因此這一技術(shù)目前也未大規(guī)模工程化應(yīng)用。三、餐廚垃圾處理裝置簡(jiǎn)述餐廚垃圾處理設(shè)備可分為小型家用裝置和大型工程用裝置，小型家用裝置常見(jiàn)有廚下垃圾處理器，其體積小巧、處理速度較快，可直接安裝在廚房洗菜池下水管口，將廚余垃圾打碎研磨后排入污水管。不過(guò)，這種垃圾處理器對(duì)污水管的維護(hù)管理及終端污水的處理技術(shù)要求較高，目前在我國(guó)的普及度比較低。國(guó)外還有一種小型家用餐廚垃圾處理機(jī)，利用高溫烘干或加入微生物菌使餐廚垃圾降解為肥料，可用于園藝花草施肥，但該機(jī)器的處理量偏小，所需處理時(shí)間較長(zhǎng)。大型工程用餐廚垃圾處理裝置通常采用預(yù)處理與厭氧消化、好氧堆肥或飼料化結(jié)合的工藝，收運(yùn)來(lái)的餐廚垃圾通過(guò)自動(dòng)送料設(shè)備送至粗分選、精分選設(shè)備、三相分離設(shè)備先進(jìn)行預(yù)處理，篩分出塑料、陶瓷、玻璃等無(wú)法參與后續(xù)流程的固體廢渣和廢油脂。分選設(shè)備可將破碎機(jī)、螺旋輸料機(jī)、液壓泵、變頻電機(jī)、三相分離器及離心泵等組合使用;篩分后的餐廚垃圾送入發(fā)酵容器，根據(jù)地域特點(diǎn)和餐廚垃圾組分選擇不同的處理方式，調(diào)整適宜的工藝參數(shù)，如溫濕度、酸堿度等,最終收集甲烷氣體、肥料或飼料，并將過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣、廢水按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求處理后排放。大型餐廚垃圾處理設(shè)備往往占地面積、建設(shè)規(guī)模較大，目前在部分大中城市有試點(diǎn)項(xiàng)目，最大處理量約為400t/d。大型餐廚垃圾處理裝置生產(chǎn)流程如圖1所示。四、結(jié)論與展望雖然近年來(lái)我國(guó)開(kāi)發(fā)出了多種新型餐廚垃圾回收處理工藝，豐富了終端產(chǎn)物品種，但很多工藝技術(shù)還無(wú)法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化量產(chǎn)，存在一定局限性，有待進(jìn)一步研究。目前餐廚垃圾處理設(shè)備裝置還未在全國(guó)范圍內(nèi)普及，垃圾資源化處理速度仍落后于產(chǎn)生速度，未來(lái)可在餐廚垃圾處理設(shè)備高效化、人工智能化方面進(jìn)行研究,以降低成本、提高質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展。同時(shí)，應(yīng)加大垃圾分類(lèi)宣教，形成全民共識(shí)，并制定相關(guān)法律管理?xiàng)l例，推出相應(yīng)政策及措施，大力推動(dòng)城市垃圾分類(lèi)及餐廚垃圾處理設(shè)施試點(diǎn)項(xiàng)目。餐廚垃圾處理技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)摘要：本文介紹了餐廚垃圾的成分和特性，綜述了餐廚垃圾處理技術(shù)的研究進(jìn)展，分析了各種技術(shù)存在的優(yōu)缺點(diǎn)，并針對(duì)技術(shù)存在的問(wèn)題，提出了餐廚垃圾處理方向的發(fā)展趨勢(shì)，為餐廚垃圾的處理和管理提供了借鑒。關(guān)鍵詞：餐廚垃圾；處理技術(shù)；資源化；發(fā)展趨勢(shì)1餐廚垃圾特點(diǎn)餐廚垃圾即餐飲垃圾和廚余垃圾的總稱，其中餐飲垃圾為飯店、餐廳以及單位食堂等產(chǎn)生的飲食剩余物和后廚加工廢棄物，如肉食、果蔬、面點(diǎn)、油脂等，且以油脂和固液混合物為主。廚余垃圾則是日常生活中產(chǎn)生的食材下腳料、果蔬以及剩余飯菜等有機(jī)垃圾，具有易腐特點(diǎn)，且多為固體廢棄物。總結(jié)餐廚垃圾特點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)方面［1］：(1)含水率高。一般可以達(dá)到80%~95%；(2)有機(jī)物含量高。例如纖維素、蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉等；(3)鹽分含量高。剩余飯菜內(nèi)含有較高的鹽分，并且還含有部分的辣椒和醋酸；(4)微量元素多。如氮、磷、鉀、鈣等；(5)病原性強(qiáng)。含有較多的病原菌、病原微生物；(6)腐蝕性強(qiáng)。各種種類(lèi)的垃圾均具有較高的腐蝕性，容易變質(zhì)發(fā)臭。2餐廚垃圾處理技術(shù)分析粉碎直排應(yīng)用粉碎直排方法處理餐廚垃圾，即在垃圾產(chǎn)生位置來(lái)進(jìn)行破碎、粉粹加工，最后利用水流將其全部沖刷到市政下水管網(wǎng)內(nèi)，與城市污水集合后送入污水處理廠處理。該方法具有價(jià)格便宜、使用方便的特點(diǎn)，是歐美國(guó)家處理少量、分散餐廚垃圾的主要方法⑵。然而，粉碎直排法會(huì)增加城市供水的負(fù)擔(dān)并浪費(fèi)水資源;粉碎后的餐廚垃圾殘留在污水管道中易腐敗，增加蚊蠅鼠蟲(chóng)的滋生并傳播疾??；增大城市污水的產(chǎn)生量與處理量。填埋處理填埋也是餐廚垃圾比較常見(jiàn)的一種處理方法，對(duì)產(chǎn)生后且為進(jìn)行單獨(dú)收運(yùn)處理的垃圾進(jìn)行混合收運(yùn)，然后統(tǒng)一運(yùn)輸?shù)街付ㄎ恢眠M(jìn)行填埋。對(duì)于餐廚垃圾來(lái)講其具有非常高的有機(jī)物含量，且含水量大，直接封其進(jìn)行填埋會(huì)在后期受到微生物分解發(fā)酵，形成大量高濃度有機(jī)廢水，同時(shí)伴隨惡臭，如果不采取任何措施處理，垃圾滲濾液便會(huì)對(duì)周邊區(qū)域的地下、土壤以及大氣環(huán)境等水造成污染。好氧堆肥還可以選擇對(duì)其進(jìn)行好氧堆肥的方式處理餐廚垃圾，即將垃圾放置在有氧條件下，通過(guò)微生物分解，將有機(jī)物降解成無(wú)機(jī)物。此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)相對(duì)成熟，并且工藝簡(jiǎn)單容易控制，降解處理后得到的產(chǎn)物還可以用于農(nóng)作物生產(chǎn)，在解決垃圾問(wèn)題的同時(shí)，達(dá)到垃圾再利用的目的，實(shí)際應(yīng)用優(yōu)勢(shì)更大。但是從技術(shù)角度來(lái)講，好氧降解方法現(xiàn)在多用于綠色植物垃圾以及秸稈等富含組織結(jié)構(gòu)的垃圾處理，在餐廚垃圾處理中應(yīng)用還存在一定不確定性。尤其是好氧堆肥對(duì)進(jìn)料純度有著施恩嚴(yán)格的要求，旦需要較大的場(chǎng)地作為支持，并為整個(gè)處理過(guò)程提供足夠的熱能，前期成本較高。另外，降解處理后得到的肥料，可以使用的時(shí)間受季節(jié)限制較大,但是餐廚垃圾沒(méi)有此限制，這樣就很容易因?yàn)楣┬枋Ш猱a(chǎn)生問(wèn)題。再加上好氧堆肥處理所需時(shí)間比較長(zhǎng)，一個(gè)周期需要大量的成本作為支持，真正落實(shí)對(duì)各項(xiàng)條件的需求較大，難以得到大面積的推廣［3］。厭氧消化利用厭氧消化的方式來(lái)處理餐廚垃圾，主要就是促使垃圾發(fā)酵產(chǎn)生沼氣，然后將其轉(zhuǎn)換成電能與燃?xì)?，同時(shí)還可以對(duì)厭氧消化罐中產(chǎn)出的殘?jiān)M(jìn)行二次發(fā)酵堆肥處理。此種方法處理過(guò)程中所產(chǎn)生的沼氣能夠利用熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電機(jī)組將其轉(zhuǎn)換成電能和熱能，并與電網(wǎng)可靠連接，為日常生活提供電能和熱能［4］。另外，垃圾經(jīng)過(guò)發(fā)酵后產(chǎn)生的沼液，經(jīng)過(guò)脫鹽、脫氮處理后可直接作為液態(tài)有機(jī)肥用于農(nóng)業(yè)以及園林種植。同時(shí)反應(yīng)后產(chǎn)生沼渣，還可以進(jìn)行堆肥得到肥料，用于農(nóng)業(yè)種植，有效減少餐廚垃圾總量，提高廢物利用效率。飼料化餐廚垃圾是食物廢物的一種，營(yíng)養(yǎng)成分豐富，飼料化處置能充分利用其中的有機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分。主要有以下三種形式［5］：(1)直接作為飼料，由于同源性問(wèn)題安全達(dá)不到要求，國(guó)內(nèi)外多數(shù)國(guó)家均嚴(yán)格禁止這種處理方式。(2)采用高溫殺菌的方式消除病毒污染，然后再干化制飼料。這種方式對(duì)減少餐廚垃圾的細(xì)菌、病毒污染具有明顯的效果，但仍然存在一定的安全隱患。(3)利用餐廚垃圾飼養(yǎng)特定非食物性生物，然后進(jìn)行轉(zhuǎn)化物質(zhì)的提升應(yīng)用。如飼養(yǎng)蚯蚓、黑水虻，再提取動(dòng)物蛋白制飼料，這樣同源性問(wèn)題基本解決。制生物柴油目前，國(guó)內(nèi)對(duì)餐飲廢油的處置方式大致分為兩種［6］：(1)通過(guò)預(yù)處理制取毛油，最終交付下游有資質(zhì)的企業(yè)進(jìn)一步處置，其優(yōu)勢(shì)在于處理工藝簡(jiǎn)單，初期投資低，多用于中小城市小規(guī)模廢棄油脂的處理，其缺點(diǎn)在于毛油仍存在流向餐桌的社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)。(2)餐飲廢油通過(guò)預(yù)處理和各類(lèi)化學(xué)處理制取生物柴油或其中間產(chǎn)品。由于餐飲廢油經(jīng)甲酯化反應(yīng)后，無(wú)法再制取食用油，因此可有效的杜絕餐飲廢油回流餐桌，但其缺點(diǎn)是毛油提煉裝置需進(jìn)行防爆管理，系統(tǒng)復(fù)雜。熱解餐廚垃圾中以有機(jī)物為主，這樣就可以通過(guò)其熱不穩(wěn)定性特點(diǎn)，將垃圾置于缺氧或無(wú)氧條件下進(jìn)行加熱蒸僧處理。其中因?yàn)槔鵁嶂当容^低，熱解處理時(shí)需要吸收大量的熱量，必須要增加補(bǔ)充燃料，而造成成本提高。并且，餐廚垃圾內(nèi)種類(lèi)較多，無(wú)法準(zhǔn)確控制熱解工藝參數(shù)，使得整個(gè)處理過(guò)程處于一個(gè)非常復(fù)雜的狀態(tài)，難以達(dá)到預(yù)期的效果。3餐廚垃圾處理技術(shù)發(fā)展方向及建議餐廚垃圾處理發(fā)展方向餐廚垃圾處理業(yè)務(wù)領(lǐng)域近來(lái)成為固廢行業(yè)熱點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外對(duì)餐廚垃圾處理技術(shù)展開(kāi)了廣泛研究，但目前最大的問(wèn)題是餐廚垃圾處理后形成的產(chǎn)品的品質(zhì)和去路問(wèn)題沒(méi)能有效解決。主流的厭氧發(fā)酵工藝也存在沼氣提純難、二次污染嚴(yán)重等問(wèn)題。因此餐廚垃圾處理急需在技術(shù)上革新［7］。首先是傳統(tǒng)工藝的優(yōu)化組合與改進(jìn)，餐廚垃圾處理較合理的組合工藝為“預(yù)處理—三相分離—主工藝”，預(yù)處理要進(jìn)一步優(yōu)化提高雜物去除率，三項(xiàng)分離要實(shí)現(xiàn)油、水和固態(tài)物質(zhì)的有效分離，主工藝厭氧發(fā)酵要進(jìn)一步優(yōu)化提高沼氣產(chǎn)率、沼渣和沼液均需要找到經(jīng)濟(jì)可行的處理辦法和出路。主工藝好氧發(fā)酵要從技術(shù)上提升產(chǎn)品品質(zhì)，并解決肥料產(chǎn)品的銷(xiāo)路問(wèn)題。其次是新技術(shù)新工藝的開(kāi)發(fā)與實(shí)踐。如黑水虻處理餐廚垃圾制生物蛋白技術(shù)，該技術(shù)已成為行業(yè)內(nèi)研究熱點(diǎn)，該技術(shù)生態(tài)環(huán)保，成本低，目前初步得到應(yīng)用，有較大的發(fā)展?jié)摿?。餐廚垃圾處理技術(shù)工藝流程建議可以選擇的餐廚垃圾處理方法較多，不同方法技術(shù)之間差異較大，且均具有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，在實(shí)際處理中為達(dá)到最高處理效果，則可以將多種方法綜合在一起，消除單個(gè)工藝無(wú)法減量化、能源化、無(wú)害化的缺陷［8］。圖1所示為餐廚垃圾處理工藝模式圖，可以對(duì)各種處理技術(shù)進(jìn)行優(yōu)勢(shì)整合，形成一個(gè)綜合性的處理工藝，為餐廚垃圾出來(lái)提供技術(shù)支持。餐8f垃圾通過(guò)收集轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入處理廠，采用專(zhuān)用設(shè)備進(jìn)行分選、破碎等流程，將餐廚垃圾中的廢油、廢水和殘余物分離開(kāi)，廢油脂通過(guò)提煉加工制成生物柴油；廢水通過(guò)厭氧發(fā)酵處理，產(chǎn)生的沼氣提純?yōu)閴嚎s天然氣(CNG)；固性殘余物通過(guò)黑水虻養(yǎng)殖制成高蛋白飼料原料。這樣的工藝流程的主要指導(dǎo)思想是資源再生、梯級(jí)利用，油脂制成生物柴油、高濃度廢水中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化成沼氣、沼液沼渣制備成為有機(jī)肥，較為難以處理的固體殘?jiān)部梢酝ㄟ^(guò)黑水虻進(jìn)行轉(zhuǎn)化。4結(jié)語(yǔ)隨著人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高和政府對(duì)垃圾處理的管理力度的加強(qiáng)，餐廚垃圾的分類(lèi)收集和處理已經(jīng)初具規(guī)模隨著人們生活水平的不斷提高，餐廚垃圾產(chǎn)生