餐廚垃圾預處理技術綜述

陳必鳴

（廣州市城市管理技術研究中心，廣東 廣州 510170）

餐廚垃圾是餐飲垃圾和廚余垃圾的總稱。餐飲垃圾指餐館、飯店、單位食堂等的飲食剩余物以及后廚的果蔬、肉食、油脂、面點等的加工過程廢棄物；廚余垃圾指家庭日常生活中丟棄的果蔬及食物下腳料、剩菜剩飯、瓜果皮等易腐有機垃圾［1］。

1 餐廚垃圾理化性質

1.1 餐飲垃圾特性

餐飲業(yè)和機團單位飯?zhí)檬钱a(chǎn)生餐飲垃圾的主要場所，其主要特性是：①含水率、油脂和鹽分含量較其他垃圾高；②氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素豐富；③富含蛋白質、淀粉、纖維素、脂肪等有機質，具有較高生物能，但易腐敗發(fā)臭；④有毒有害物質(如重金屬)含量少［2］。

1.2 廚余垃圾特性

廚余垃圾的組成和性質受社會經(jīng)濟條件、地區(qū)差異、居民生活習慣的不同而有所差別，但具備如下總體特征［3］：①易腐爛，廚余垃圾中有機物含量高，易腐敗發(fā)臭，孳生病菌，造成疾病傳播；②含水率高，給其收集、運輸和處理都帶來一定的難度；③含雜質多，由于垃圾分類的不充分，廚余垃圾中混有約20%的其他生活垃圾。

2 餐廚垃圾預處理技術

目前，國內餐廚垃圾主要以生物技術處理為主，在生物技術厭氧消化過程中，發(fā)酵底物的理化性質對發(fā)酵效率、發(fā)酵時間、產(chǎn)沼氣質量等有較大的影響。而餐廚垃圾含有一定量的雜質，為了滿足后續(xù)生物技術處理工藝的生產(chǎn)要求，應根據(jù)餐廚垃圾成分對其進行預處理去除雜質。現(xiàn)有預處理技術主要有預分選和生化預處理等措施。

2.1 預分選處理

垃圾的分選是指根據(jù)物質的密度、粒度、磁性、彈性、光電性、摩擦性以及表面潤濕性的差異，采用相應的手段將其分離的過程［4］。針對餐飲垃圾和廚余垃圾進行預分選，其目的是將餐廚垃圾中的塑料袋、木塊、玻璃和金屬等不可降解物或對后續(xù)處理工藝產(chǎn)生不良影響的物質預先分離出來。

2.1.1 破袋

破袋的主要作用是將袋裝的廚余垃圾破碎，使垃圾散落出來，便于后續(xù)的分選處理，同時對尺寸較大的餐廚垃圾進行破碎。其具體工作過程是：垃圾由帶式輸送機輸送進入破袋篩分機內，在旋轉篩筒刮板和螺旋刮板差動轉動下對物料進行剪切，同樣在刮板作用下對塑料、編織袋等軟性物料進行撕裂。

2.1.2 人工分選

人工分選是利用人力把尺寸較大的皮革、織物和無機廢物從垃圾中挑選出來，以防止進入后續(xù)分選設備，造成堵塞、纏繞現(xiàn)象的發(fā)生。人工分選的位置一般集中在垃圾輸送帶兩旁，可對一些無需進一步加工即可回用的物品進行直接回收，同時還可消除可能對后續(xù)處理系統(tǒng)產(chǎn)生事故的固體廢物。對于餐廚垃圾來說，需要人工分選出來的物品主要是塑料瓶、酒瓶、易拉罐、抹布等易與塑料袋分離的物品。

2.1.3 滾筒篩分

滾筒篩是利用作回轉運動的筒形篩體將固體廢物按粒度進行分級，其篩面一般為編織網(wǎng)或打孔薄板，工作時筒形篩體傾斜安裝。進入滾筒篩內的固體廢物隨篩體的轉動作螺旋狀的翻動，且向出料口方向移動，在重力作用下，粒度小于篩孔的固體廢物透過篩孔而被篩下，大于篩孔的固體廢物則在篩體底端排出。滾筒篩能將砂石等粘附在瓜果皮殼、塑料和包裝物中的細小雜質去除。

2.1.4 彈跳分選

彈跳分選是根據(jù)垃圾中各組分摩擦和碰撞系數(shù)的差異，在斜面上運動或與斜面碰撞彈跳時產(chǎn)生不同的運動速度和彈跳軌跡而實現(xiàn)組分分離的一種處理方法［5］。彈跳分選機主要是利用垃圾的粒徑大小與密度差別對垃圾進行分選處理，通過調整篩板傾斜角度、孔徑以及主軸的轉速以適應不同成分的物料分選?？蓪⑸罾譃楹Y上輕質物、篩上重質物和篩下物3個部分，具體篩分程度見表1。

表1 彈跳分選的篩分程度

2.1.5 風力分選

風力分選是以空氣為分選介質的一種垃圾分選方式，其作用是將輕物料從較重物料中分離出來。風選的原理是氣流將較輕的物料向上帶走或從水平方向帶向較遠的地方，而重物料則由于上升氣流不能支承而沉降，或由于慣性在水平方向拋出較近的距離。由于氣流的作用，風力分選容易帶走物料表面的水分，有利于物料烘干。

2.1.6 紅外分選

在餐廚垃圾分離出的硬質無機物中含有一定數(shù)量的碎玻璃，可通過紅外鑒別分選的工藝回收。該工藝技術是一種利用物質表面光反射特性的不同而分離物料的方法。在紅外分選機內，掃描系統(tǒng)對每塊進入的物料進行鑒別，并通過分配器將玻璃分出。

2.1.7 破碎

物理破碎作為預處理步驟，目的是減小餐廚垃圾的粒徑，方便后續(xù)處理。餐廚垃圾破碎的粒徑可根據(jù)后續(xù)處理工藝的不同有所不同，如采用濕法厭氧消化，則需將餐廚垃圾破碎至較小粒徑，以利于提高物料的流動性。如采用干式厭氧工藝或者好氧生物處理工藝，則無需將餐廚垃圾破碎至太小粒徑，以節(jié)省運行費用。

2.2 生化預處理

2.2.1 濕熱處理

濕熱處理主要以濕熱水解為主，是指基于熱水解反應，在適當?shù)暮h(huán)境中，利用熱能對餐飲垃圾進行處理，并改變垃圾后續(xù)加工性能的餐飲垃圾預處理過程。濕熱水解處理一般是利用高溫蒸汽對餐飲垃圾進行加熱蒸煮，主要目的是將以固體形式存在的油脂，通過加熱“溶析”出來，以提高整體工藝的“提油率”。濕熱水解可將其中的大分子難降解有機物水解為易于被動植物吸收的小分子易溶物質，便于后續(xù)厭氧消化降解，也可徹底殺滅垃圾中的病原體和細菌。根據(jù)CJJ184—2012餐廚垃圾處理技術規(guī)范，濕熱水解處理溫度宜為120～160℃，處理時間不應小于20 min。

2.2.2 干熱處理

干熱處理主要是對餐廚垃圾進行干燥脫水、加熱滅菌，由于干熱處理為間接加熱，物料溫度的上升需要一定時間，干熱設備在設計和運行中應滿足物料的溫度和停留時間。根據(jù)CJJ184—2012，干熱處理溫度宜為95～120℃，處理時間不應小于25 min。

2.2.3 生物干化

生物干化預處理技術是采取過程控制手段，利用微生物高溫好氧發(fā)酵過程中有機物降解所產(chǎn)生的熱能，配合強制通風促進水分的蒸發(fā)去除，從而實現(xiàn)垃圾快速干化的預處理工藝。其特點在于無需外加熱源，干化所需能量來源于微生物的好氧發(fā)酵活動，屬于物料本身的生物能［6］。國外研究成果表明，在7～15 d的生物干化后，水和CO2（有機物降解過程中產(chǎn)生的CO2）降低了25%～30%，導致垃圾的含水率小于20%，垃圾低位熱值升高30%～40%［7］。干化處理后的垃圾具有比較好的可分選性，經(jīng)分選后，有機廢物部分可被壓縮成垃圾衍生燃料（RDF）。

2.2.4 生物淋濾

生物淋濾是指利用特定微生物或其代謝產(chǎn)物的氧化、還原、絡合、吸附或溶解作用，將固相中某些難溶性或不溶性物質（如重金屬）分離浸提的一種技術。生物淋濾技術原來主要應用于難浸提礦石或貧礦中金屬的溶出與回收，如20世紀50年代美國就開始利用生物淋濾法浸出銅礦［8］。20世紀80年代，環(huán)境技術專家將生物淋濾技術的研究和應用擴展到環(huán)境污染治理領域，例如，污水污泥中重金屬去除，重金屬污染土壤、河流底泥的生物修復等。

近年來，生物淋濾技術也被引入到餐廚垃圾處理領域，主要是把固體垃圾中的有機物經(jīng)水解酸化轉化入液相中，再對液相進行厭氧消化處理。液相的厭氧反應相對于固相厭氧反應具有技術成熟穩(wěn)定、停留時間短、效率高、占地面積小等優(yōu)勢。

3 結束語

預分選主要以物理分離為主，分選的物料只有在形狀、大小、質量等方面的改變，沒有組分、成分等方面的改變，其作用重點在于將后續(xù)處理工序需要處理的物料有效分離出來，并將此物料的大小粒徑等進行預處理，從而達到后續(xù)運輸和處理的要求。在進行預分選的基礎上，可采用濕熱處理、干熱處理等生化預處理技術，將無機質和有機質進行有效分離，以利于后續(xù)生物技術處理。

［1］ 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.餐廚垃圾處理技術規(guī)范：CJJ 184—2012［S］.2013.

［2］ 陳美珠，陳偉鋒.廣州市餐飲垃圾處理技術研究與探索［J］.廣東科技，2013（6）：134-137.

［3］ 汪群慧，馬鴻志，王旭明，等.廚余垃圾的資源化技術［J］.現(xiàn)代化工，2004，24（7）：56-59.

［4］ 高艷玲.固體廢物處理處置與工程實例［M］.北京：中國建材工業(yè)出版社，2004:31.

［5］ 李兵.生活垃圾深度分選及設備優(yōu)化組合技術研究［D］.上海：同濟大學，2006.

［6］ 吳文偉，馬婧一，李榮平.垃圾處理前沿技術的比較分析［J］.城市管理與科技，2010（1）：18-21.

［7］ 荀方飛，葛亞軍，馬婧一.生活垃圾生物好氧預處理技術研究［J］.工業(yè)安全與環(huán)保，2013，39（6）：63-66.

［8］ 周順桂，周立祥，黃煥忠.生物淋濾技術在去除污泥中重金屬的應用［J］.生態(tài)學報，2002，22（1）：125-133.