餐廚垃圾飼料化處理的研究進(jìn)展

袁世嶺 李鴻炫 毛捷 劉華麗

(鄭州大學(xué)化工與能源學(xué)院河南鄭州450001)

0 引言

當(dāng)前國(guó)內(nèi)“地溝油事件”此起彼伏，“餐廚垃圾喂豬”依然隨處可見(jiàn)。盡管各級(jí)政府出臺(tái)各種法規(guī)加大力度打擊非法收購(gòu)餐廚垃圾，最高法最高檢公安部甚至聯(lián)合下發(fā)通知要求依法懲辦“地溝油”犯罪活動(dòng)，但是地溝油地下產(chǎn)業(yè)鏈的高額利潤(rùn)無(wú)法阻止人們的犯罪活動(dòng)，甚至愈演愈烈。國(guó)家發(fā)改委認(rèn)為，加強(qiáng)餐廚廢棄物管理和資源化利用的立法既重要又緊迫。

餐廚垃圾作為生物質(zhì)的重要組成部分，產(chǎn)生較為集中，作集中資源化處理比較容易。餐廚垃圾一般產(chǎn)生于家庭、學(xué)校和單位的食堂以及餐飲行業(yè)。據(jù)資料顯示，目前我國(guó)約有大小餐館470多萬(wàn)家，2012年月餐廚垃圾總產(chǎn)量13.4萬(wàn)噸，數(shù)量巨大。其中北、上、廣等大城市單日餐廚垃圾產(chǎn)量就超過(guò)1000噸，垃圾圍城現(xiàn)象正越發(fā)嚴(yán)重。因此，對(duì)餐廚垃圾的資源化利用不僅能在一定程度上彌補(bǔ)我國(guó)資源的缺口，而且能改善日益嚴(yán)重的環(huán)境衛(wèi)生問(wèn)題，同時(shí)形成新的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈，增加就業(yè)崗位，提高就業(yè)率，可謂一舉三得。

1 餐廚垃圾飼料化處理技術(shù)

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)餐廚垃圾的處理與資源化技術(shù)的研究比較多，歸納起來(lái)主要有：飼料化、肥料化和能源化等方向[1]。飼料化處理的主要問(wèn)題是飼料安全，由于消毒要求的提高，必將導(dǎo)致相應(yīng)設(shè)備、技術(shù)等方面的相應(yīng)調(diào)整，從而增加了處理成本；而堆肥占地面積比較大，處理時(shí)間較長(zhǎng)，易產(chǎn)生大量臭氣，且鹽分比較多，重金屬含量高，從而導(dǎo)致肥效偏低；制備生物柴油時(shí)，甘油等副產(chǎn)品影響產(chǎn)品純度，造成發(fā)動(dòng)機(jī)工作不正常等問(wèn)題，另外，生物柴油雖然具有很大的環(huán)境效益，但生產(chǎn)成本過(guò)高[2]；生物制氫技術(shù)還處于實(shí)驗(yàn)研究階段，且氫氣的比產(chǎn)率、發(fā)酵的連續(xù)性、穩(wěn)定性都較低[3]。

從資源化效益最大化出發(fā)，對(duì)餐廚垃圾的資源化處理，國(guó)內(nèi)有學(xué)者[4]通過(guò)論證得出最佳的資源化層級(jí)原則是“優(yōu)先生產(chǎn)飼料，其余生產(chǎn)肥料”。從實(shí)際出發(fā)，餐廚垃圾中含有大量的有機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分，將其飼料化有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。

從實(shí)際出發(fā)，餐廚垃圾中含有大量的有機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分，將其飼料化具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。而出于安全性考慮，對(duì)于“同源污染”的問(wèn)題，歐盟已經(jīng)全面禁止餐廚垃圾蒸干制成的飼料產(chǎn)品重新進(jìn)入人類(lèi)食物鏈的可能[5]。國(guó)內(nèi)有關(guān)餐廚垃圾的蒸干飼料化應(yīng)用尚未禁止，但相關(guān)應(yīng)用如：沈陽(yáng)市2002年相繼啟動(dòng)處置餐飲廢物示范工程與泔水處理系統(tǒng)，通過(guò)脫水、高溫滅菌、干燥破碎和篩分，使餐飲廢物轉(zhuǎn)化為固體高蛋白飼料；寧波市2006年將餐廚垃圾變成飼料和肥皂，由于技術(shù)的缺乏與認(rèn)知的不成熟，國(guó)內(nèi)基本上都是使用餐廚垃圾蒸干制飼料，無(wú)法逃避“同源污染”的問(wèn)題，制出來(lái)的飼料認(rèn)可度不高，一直得不到全國(guó)范圍內(nèi)的大力推廣。

目前，國(guó)外餐廚垃圾飼料化技術(shù)比較成熟，主流技術(shù)是生化制蛋白，成功案例也較多。在韓國(guó)、我國(guó)臺(tái)灣、新加坡等多有應(yīng)用。當(dāng)前我國(guó)餐廚垃圾生化制蛋白技術(shù)相對(duì)不成熟，國(guó)外投資者已經(jīng)瞄準(zhǔn)這點(diǎn)開(kāi)始這方面的投資。

由此可知，餐廚垃圾的生化制蛋白將是未來(lái)餐廚垃圾飼料化行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，開(kāi)展餐廚垃圾飼料化再生利用技術(shù)的研究即是順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展趨勢(shì)，也是為創(chuàng)造中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)打破國(guó)外壟斷做出貢獻(xiàn)。此外，當(dāng)前餐廚垃圾的生化制飼料化技術(shù)本身在應(yīng)用領(lǐng)域存在不少問(wèn)題。理清當(dāng)前行業(yè)內(nèi)的實(shí)質(zhì)問(wèn)題，研究解決餐廚垃圾飼料化技術(shù)中的諸多問(wèn)題，形成切實(shí)可行的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)，無(wú)疑成了當(dāng)務(wù)之急。

2 飼料化技術(shù)存在的問(wèn)題

2.1 當(dāng)前針對(duì)餐廚垃圾飼料化的主要技術(shù)是生化制蛋白飼料，并且具有很強(qiáng)的可行性，王莉[5]等從生物發(fā)酵法生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白飼料角度對(duì)公共餐廚垃圾飼料化的可行性進(jìn)行了論證，但是行業(yè)內(nèi)仍然存在不少問(wèn)題。

（1）同源污染風(fēng)險(xiǎn)仍然存在。徐長(zhǎng)勇[6]等針對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)典型的加工工藝，指出國(guó)內(nèi)實(shí)際上是將生物蒸干與生物發(fā)酵結(jié)合，由于微生物作用時(shí)間短、處理效率低，導(dǎo)致飼料產(chǎn)品中仍有大量未被降解的餐廚動(dòng)物源性成分，作為動(dòng)物飼料使用時(shí)仍可能存在同源性污染的風(fēng)險(xiǎn)。

（2）周期長(zhǎng)、菌種安全性不高。陳建樂(lè)等[7]將餐廚垃圾等經(jīng)粉碎、脫水等工序后，再混合接種酵母和微生物菌種，最后進(jìn)行固體發(fā)酵等一系列工序生產(chǎn)高鈣多維酵母蛋白飼料。這種方法，投資少，見(jiàn)效快，操作簡(jiǎn)便，但存在菌種的殺毒所需要時(shí)間長(zhǎng)、飼料生產(chǎn)周期長(zhǎng)、菌種管理的安全性不高等問(wèn)題。

（3）菌種發(fā)酵環(huán)境要求高，難于控制。鄔蘇煥[8]等利用固態(tài)發(fā)酵的方法，采用多種酵母和霉菌混合發(fā)酵對(duì)城市餐廚垃圾進(jìn)行處理，制造富含菌體蛋白的飼料。Raghavarao[9]等在利用雙菌固態(tài)發(fā)酵處理餐廚垃圾時(shí)，發(fā)現(xiàn)菌種發(fā)酵效果的好壞，還受到接種量、接種方式、接種比例、發(fā)酵基質(zhì)成分等多方面影響。此外，在餐廚垃圾中往往含有數(shù)量不等的食鹽。微生物生長(zhǎng)需要與之細(xì)胞大致相等的滲透壓，超過(guò)一定的限度和驟然改變參透壓，對(duì)微生物的生長(zhǎng)是有害的，甚至?xí)鹞⑸锏乃劳鯷10-11]。

2.2 此外，生化制蛋白處理工藝還需進(jìn)一步優(yōu)化，處理技術(shù)水平有待進(jìn)一步提高。結(jié)合國(guó)外餐廚垃圾處理技術(shù)，我國(guó)餐廚垃圾飼料化處理需要從以下技術(shù)突破。

（1）通過(guò)篩選、改進(jìn)、再創(chuàng)新國(guó)內(nèi)外的典型工藝技術(shù)，設(shè)計(jì)高效、安全、節(jié)能、環(huán)保的處理流程，并在實(shí)踐中逐步改進(jìn)；

（2）發(fā)酵菌種的篩選、馴化與培育。針對(duì)當(dāng)前生化制蛋白飼料的菌種消化率不高、發(fā)酵速度慢、抗菌能力不強(qiáng)等弱點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)菌種的分離、馴化培養(yǎng)和繁殖等技術(shù)手段，篩選針對(duì)性較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)菌種；

（3）相關(guān)技術(shù)裝備的設(shè)計(jì)、改進(jìn)和制造，根據(jù)菌種的特點(diǎn)與發(fā)酵工藝過(guò)程，研發(fā)相關(guān)的技術(shù)與設(shè)備；

（4）試驗(yàn)及設(shè)備運(yùn)行工藝參數(shù)的確定，通過(guò)現(xiàn)代分析技術(shù)和實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)周期實(shí)驗(yàn)兩種手段，確定溫度、時(shí)間、通風(fēng)、加料量等一系列設(shè)備工藝參數(shù)，進(jìn)行設(shè)備優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3 結(jié)論

綜上所述，目前餐廚垃圾飼料化處理應(yīng)在前期研發(fā)的基礎(chǔ)上，通過(guò)篩選與培育優(yōu)質(zhì)發(fā)酵菌種，根據(jù)具體地區(qū)餐廚垃圾特點(diǎn)，建立菌種發(fā)酵環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)，研究開(kāi)發(fā)高效加工工藝與成套設(shè)備，從而提高發(fā)酵菌種的消化率，保證飼料產(chǎn)品的安全可靠，并大大降低餐廚垃圾處理成本，提高國(guó)內(nèi)飼料化技術(shù)在國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)力。

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[6]徐長(zhǎng)勇,宋薇,趙樹(shù)青,等.餐廚垃圾飼料化技術(shù)的同源性污染研究[J].環(huán)境衛(wèi)生工程.2011,19(1)：9-15.

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