餐廚垃圾資源化利用工藝方案

餐廚垃圾資源化利用工藝方案葉慶新;魏雪琳;林麗云【摘要】目前餐廚垃圾的處理技術(shù)主要有廚余垃圾粉碎直排、制成飼料用于養(yǎng)殖、厭氧消化或高溫好氧堆肥等方式。本文通過(guò)分析目前國(guó)內(nèi)的各種處理方式的優(yōu)缺點(diǎn)，尋找一種簡(jiǎn)便易行，易于在國(guó)內(nèi)推廣的餐廚垃圾處理工藝，實(shí)現(xiàn)餐廚垃圾的資源回收利用，可用于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)肥料、固體燃料與微生物飼料，同時(shí)防止〃地溝油”的產(chǎn)生，減輕城市污水處理系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，有利于社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)各方面的可持續(xù)發(fā)展。%Thepaperanalyzestheadvantagesandshortcomingsinvarioustreatmentmodesofkitchengarbageinthecountryatthepresenttime,looksforasortofsimplekitchengarbagetreatmenttechnologywhichiseasytopopularizeinthecountry,realizetheresourcereclamationandutilizationofthekitchengarbagewhichcanbeusedtoproducethehighqualityfertilizers,solidfuelsandmicrobefeedstuffs,andpreventthegenerationof“blackdykeoil”，mitigatetheburdenofurbansew-agetreatmentsystemandmakesforthesustainabledevelopmentofsocialeconomyandecology.【期刊名稱】《中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)》【年(卷)，期】2015(000)010【總頁(yè)數(shù)】4頁(yè)(P42-45)【關(guān)鍵詞】餐廚垃圾;無(wú)害化;資源化【作者】葉慶新;魏雪琳;林麗云【作者單位】福建省綠標(biāo)生物科技有限公司，福建廈門(mén)361100；福建省綠標(biāo)生物科技有限公司，福建廈門(mén)361100；福建省綠標(biāo)生物科技有限公司，福建廈門(mén)361100【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類(lèi)】X799.3餐廚垃圾是含水率、有機(jī)物含量高的固體廢棄物，易腐敗產(chǎn)生臭味，不經(jīng)妥善處置會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境污染。我國(guó)餐廚垃圾的數(shù)量巨大，隨著人民生活水平的提高，餐廚垃圾的產(chǎn)量劇增，以北京、上海、廣州等大城市為例，其餐廚垃圾日產(chǎn)生量均超過(guò)了1000t[1]，給市政環(huán)衛(wèi)部門(mén)以及人們的健康帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)。目前餐廚垃圾產(chǎn)生量占城市生活垃圾總量的37%~62%[2],尋求適宜的餐廚垃圾資源化處理對(duì)城市生活垃圾處理具有重要意義，特別是研發(fā)可實(shí)現(xiàn)餐廚垃圾無(wú)害化、資源化與減量化的科學(xué)、合理且適于推廣的工藝方案十分必要。相關(guān)資料顯示，餐廚垃圾干物質(zhì)中有機(jī)質(zhì)含量達(dá)95%以上，其中粗脂肪21%~33%，粗蛋白11%~28%，粗纖維含量2%~4%[2~4]，有機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分含量非常高，并具有以下特點(diǎn)：(1)產(chǎn)生源固定且較為集中，產(chǎn)生量大；(2)含水率高、油脂含量和NaCl含量較高，成分復(fù)雜；有機(jī)質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分的資源回收價(jià)值大；由于餐廚垃圾多數(shù)來(lái)源于食品，重金屬等有毒有害物質(zhì)一般比較少；餐廚垃圾腐爛變質(zhì)速度快，易滋生細(xì)菌，特別是高溫季節(jié)易腐爛變質(zhì)，但也適于發(fā)酵處置。顯然，餐廚垃圾具有豐富的有機(jī)資源和有機(jī)污染物的雙重特性，既容易對(duì)環(huán)境和人體健康造成不利影響又具有很大的資源利用價(jià)值。3.1粉碎直排技術(shù)目前一些國(guó)家普遍采用在廚房配置餐廚垃圾粉碎裝置，將粉碎后的餐廚垃圾排入市政下水管網(wǎng)的方法［5］，例如，美國(guó)有90%以上的家庭使用這種機(jī)器，一些城市甚至強(qiáng)制使用［6］。我國(guó)也有餐廚垃圾粉碎機(jī)在銷(xiāo)售，但餐廚垃圾直接粉碎后，大顆粒固體易在管網(wǎng)中沉積，油污凝結(jié)成塊會(huì)造成排水管堵塞［5］，排入管網(wǎng)中的餐廚垃圾油脂常被不法分子收集加工制成〃地溝油”進(jìn)行銷(xiāo)售，這些泔水油中的主要危害物黃曲霉素的毒性是砒霜的100倍［7］。富含營(yíng)養(yǎng)的餐廚垃圾固體顆料殘?jiān)谂潘芫W(wǎng)中沉積后往往會(huì)在城市下水道中滋生病菌、蚊蠅和導(dǎo)致疾病傳播，同時(shí)浪費(fèi)了餐廚垃圾中的可回收資源，又加重了城市污水處理系統(tǒng)的負(fù)荷，不適于在國(guó)內(nèi)廣泛推廣。3.2飼料應(yīng)用制作飼料是餐廚垃圾的另一種主要去向，例如韓國(guó)通常采用微生物菌種集中處理餐廚垃圾來(lái)制造飼料［6］。國(guó)內(nèi)許多城市的餐廚垃圾在收集后一般直接運(yùn)往養(yǎng)殖場(chǎng)作為飼料。由于存在同源性污染的問(wèn)題，餐廚垃圾處理中應(yīng)審慎選擇飼料化技術(shù)［8］。目前這種將餐廚垃圾回收直接用于禽畜養(yǎng)殖的方法并不安全。3.3厭氧消化歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家研究出比較成熟的餐廚垃圾厭氧發(fā)酵技術(shù)，如法國(guó)的VALORGA工藝，丹麥的CarlBro工藝等，我國(guó)的部分城市也有采用。然而厭氧消化一般需要比較嚴(yán)格的發(fā)酵池或發(fā)酵罐，設(shè)備投入大，運(yùn)行管理成本高，小規(guī)模處置時(shí)產(chǎn)生量不穩(wěn)定。目前在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用還不成熟，由于餐廚垃圾油量和纖維素含量高，可能導(dǎo)致厭氧過(guò)程過(guò)度酸化［9］。3.4好氧發(fā)酵堆肥將餐廚垃圾發(fā)酵堆肥也是一種較常見(jiàn)的有機(jī)垃圾資源化處理方式，然而由于餐廚垃圾中的高油脂含量和高含鹽量，非常不利于微生物的生長(zhǎng)，制約了高溫好氧堆肥處理的效果［10］。此外，好氧發(fā)酵過(guò)程一般需要曝氣，能耗大，收益低，不利于推廣應(yīng)用。綜合上述目前餐廚垃圾處理技術(shù)情況，單一的處理工藝難以徹底解決餐廚垃圾的無(wú)害化處置與資源化利用。為此，本文探尋了一種通過(guò)多種技術(shù)結(jié)合解決餐廚垃圾排放并實(shí)現(xiàn)其資源化處理的工藝方案。該餐廚垃圾的處置過(guò)程包括：餐廚垃圾的粉碎與固液分離、固體垃圾的堆肥發(fā)酵、廢渣油水分離，油相（廢油）固化成油蠟回收利用、水相（廢水）與生活污水混合進(jìn)城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)處置凈化，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。5.1餐廚垃圾的粉碎與固液分離（1） 根據(jù)對(duì)廈門(mén)市同安湖里工業(yè)園區(qū)食堂產(chǎn)生的餐廚垃圾多次取樣測(cè)定，餐廚垃圾的含水量結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可見(jiàn)，餐廚垃圾中的自由水分含量占垃圾總量的52.1%以上，最高可超過(guò)90%以上，含水率變化較大。在高含水量的條件下對(duì)餐廚垃圾進(jìn)行堆肥發(fā)酵需要消耗大量的輔料來(lái)調(diào)節(jié)物料含水率，從而使發(fā)酵的成本劇增，且不利于發(fā)酵工藝的穩(wěn)定，對(duì)餐廚垃圾進(jìn)行固液分離是十分必要的。（2） 餐廚垃圾固液分離后，固體中存有動(dòng)物骨頭、殘留的塊狀肉類(lèi)等大顆粒物料（粒徑22cm以上），且固體內(nèi)的自由水不能充分釋放，如直接過(guò)濾，固液分離效果差，因此本工藝在固液分離之前增加了物料粉碎程序，以利于物料中的自由水充分釋放，干物質(zhì)可以得到充分的發(fā)酵。5.2固體垃圾的堆肥發(fā)酵常見(jiàn)的餐廚垃圾發(fā)酵有厭氧消化與好氧發(fā)酵，各有優(yōu)點(diǎn)但互不兼容。本文的餐廚垃圾固體發(fā)酵堆肥工藝通過(guò)采用廈門(mén)某生物科技有限公司研發(fā)出的新型兼氧發(fā)酵模式，充分發(fā)揮了上述兩種發(fā)酵處置模式的優(yōu)點(diǎn)，又無(wú)需嚴(yán)格的厭氧發(fā)酵罐或好氧曝氣設(shè)備，只需簡(jiǎn)單翻拋即可實(shí)現(xiàn)發(fā)酵處置。通過(guò)在餐廚垃圾干物質(zhì)中添加蘑菇土、木耳土等輔料以及經(jīng)篩選馴化的發(fā)酵劑，利用兼氧發(fā)酵復(fù)合菌中微生物的降解作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)垃圾的分解、轉(zhuǎn)化，生成水、土壤腐殖質(zhì)。餐廚垃圾中的大分子有機(jī)物經(jīng)微生物的代謝變成作物可以吸收利用的小分子有機(jī)質(zhì)，最終可使餐廚垃圾發(fā)酵制成優(yōu)質(zhì)的生物肥料，該肥料有機(jī)質(zhì)含量高，并含有大量的微量元素，肥效好，可用于城市綠化、花卉種植和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了資源循環(huán)利用。餐廚垃圾兼氧發(fā)酵堆肥原理見(jiàn)圖2。該餐廚垃圾堆肥工藝，采用經(jīng)粉碎瀝干的餐廚垃圾干物質(zhì)，大量對(duì)堆肥有不利影響的油分、鹽分被分離進(jìn)入液相殘?jiān)?，從而避免了高鹽、高油對(duì)發(fā)酵過(guò)程以及最終肥料產(chǎn)品的各種不利影響。經(jīng)對(duì)廈門(mén)市同安湖里工業(yè)園生活區(qū)的餐廚垃收集進(jìn)行兼氧發(fā)酵堆肥處置，所得的樣品測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2（收集量2t）。從上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，處置后的餐廚垃圾的含水率得到有效降低，樣品的有機(jī)質(zhì)含量高，總氧分與pH值符合制作肥料的要求，是可行的。此外，餐廚垃圾的固體物質(zhì)還可以與污水處理廠的生活污泥、養(yǎng)殖場(chǎng)的禽畜糞便等有機(jī)固廢一同發(fā)酵處置，以提高效率。5.3液體的油水分離餐廚垃圾經(jīng)固液分離后，固相經(jīng)發(fā)酵處置可以實(shí)現(xiàn)資源的回收利用，而液相廢物仍需進(jìn)行有效處置，避免對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不利影響。液相廢物中主要成分包括：油、鹽及可溶性的有機(jī)物質(zhì)和細(xì)小顆粒膠團(tuán)，成分復(fù)雜。本工藝通過(guò)采用油水分離器，對(duì)餐廚垃圾殘液進(jìn)行液相油水分離處理，再分別采集油相與水相進(jìn)行后處理，使處置效果更徹底。5.4油相的處理一固化為避免油水分離出的油相被加工成〃地溝油”進(jìn)入食物鏈，本工藝采用廈門(mén)某生物科技有限公司研發(fā)的油脂固化劑，對(duì)分離出的油相進(jìn)行不可逆的固化反應(yīng)，油相與固化劑作用后，生成的固體油蠟，不再具有食品應(yīng)用方面的可能，而生成的固態(tài)油蠟可用于制成固體生物燃料，從而實(shí)現(xiàn)資源回收利用。餐廚垃圾液體油相固化實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)果見(jiàn)圖3。5.5水相的處理一高溫滅菌，用于微生物發(fā)酵培養(yǎng)基調(diào)配由于餐廚垃圾的水相中富含可溶性氨基酸、微量元素、有機(jī)質(zhì)和無(wú)機(jī)鹽，經(jīng)高溫滅菌可用于微生物發(fā)酵的培養(yǎng)基調(diào)配，生產(chǎn)微生物飼料。微生物飼料是利用微生物的大量繁殖和代謝來(lái)生產(chǎn)和調(diào)制的飼料，菌體蛋白(MBP)飼料是一種高價(jià)值的多功能蛋白飼料［11］，實(shí)現(xiàn)廢棄物的資源回用。與目前國(guó)內(nèi)夕卜采用的餐廚垃圾處理工藝比較，該工藝方案的主要優(yōu)點(diǎn)有：回收了餐廚垃圾中的固體有機(jī)廢棄物，使之變成可重新利用的優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥，實(shí)現(xiàn)科學(xué)方式進(jìn)行餐廚垃圾資源的回收利用，同時(shí)降低了餐廚垃圾粉碎直排對(duì)市政污水處理系統(tǒng)的產(chǎn)生的嚴(yán)重負(fù)擔(dān)；更適于目前國(guó)內(nèi)的現(xiàn)實(shí)情況，通過(guò)餐廚垃圾液相的油脂分離收集與固化處置，避免了餐廚垃圾粉碎直排將大量的廢棄油脂帶入市政管網(wǎng)，解決了〃地溝油”的治理難題，減少油脂等成分對(duì)堆肥的影響，同時(shí)制成的固體油蠟可作為工業(yè)固體燃料進(jìn)行利用，水相用于調(diào)制微生物培養(yǎng)基質(zhì)，可用于生產(chǎn)微生物飼料，實(shí)現(xiàn)了資源回收同時(shí)防止了污染；整個(gè)餐廚垃圾處置過(guò)程簡(jiǎn)單，避免了高額投入費(fèi)用與運(yùn)行維護(hù)成本，易于推廣應(yīng)用。【相關(guān)文獻(xiàn)】［1］ 王星，王德漢，李俊飛，等.餐廚垃圾的厭氧消化技術(shù)現(xiàn)狀分析［J］.中國(guó)沼氣，2006,24(2):35-39.［2］ 付婉霞，孫麗娟，劉英杰.利用食物垃圾生產(chǎn)微生物蛋白飼料的發(fā)展前景［J］.環(huán)境衛(wèi)生工程，2006,6(14):23.［3］ 邢汝明，吳文偉，王建民，等.北京市餐廚垃圾管理對(duì)策探討［J］.環(huán)境衛(wèi)生工程，2006,14(6):58.耿士鎖.食物性有機(jī)垃圾資源化方法[J].貴州環(huán)?？萍?，2002,18(2):15-18.袁玉玉，曹先艷，牛冬杰，趙由才.餐廚垃圾特性及處理技術(shù)[J].環(huán)境衛(wèi)生工程，2006，14(6)：46-49.王向會(huì)，李廣魏，孟虹，等.國(guó)內(nèi)外廚余垃圾處理狀況概述[J].環(huán)境衛(wèi)生工程，2005，13(2)：41-43.黃偉，鄭建軍，徐建華.地溝油的安全快速檢測(cè)研究[J].山東科技大學(xué)學(xué)報(bào)