嘉興市餐廚廢棄物秋冬理化特性

洪丹丹， 張 濱， 周純純， 劉 輝， 胡萬鵬， 劉 丹， 孫 萍

(嘉興學(xué)院生化學(xué)院，浙江嘉興 314001)

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嘉興市餐廚廢棄物秋冬理化特性

洪丹丹， 張 濱， 周純純， 劉 輝， 胡萬鵬， 劉 丹， 孫 萍*

(嘉興學(xué)院生化學(xué)院，浙江嘉興 314001)

摘要[目的]明確嘉興市餐廚廢棄物秋冬理化特性。[方法]針對(duì)餐廚廢棄物一日三餐隨季節(jié)的變化情況，跟蹤分析其含水率、揮發(fā)性固體(VS)、總固體含量(TS)、氨氮、總氮(TN)、總碳(TC)及pH，分析餐廚廢棄物性質(zhì)變化對(duì)后續(xù)加工處理的要求。[結(jié)果]嘉興市餐廚廢棄物的含水率為70%左右；TS和VS值均為0.1～0.5；TC含量為70～80 mg/L；TN含量為6～16 mg/L；pH略偏酸性(6～7)。[結(jié)論]試驗(yàn)結(jié)果為后續(xù)的餐廚廢棄物的資源化提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞餐廚廢棄物；理化性質(zhì)；處理處置；秋冬季

隨著我國城市化進(jìn)程的日益加快，人民生活水平逐步提高，餐桌上的飲食品種也日益多樣化[1]，并且人民群眾對(duì)于餐桌上食品的來源及質(zhì)量關(guān)注也越來越多。但是很少有人關(guān)注到餐廚廢棄物的產(chǎn)量，按照每人每天在0.10～0.15 kg推算，我國餐廚廢棄物日產(chǎn)量超過7萬t[2-3]。隨著食品種類和成分的增加及餐桌上浪費(fèi)現(xiàn)象的日益嚴(yán)重，導(dǎo)致餐廚廢棄物逐漸成為影響環(huán)境的一個(gè)重要問題，后續(xù)城市生活垃圾的工藝是否也要進(jìn)行相應(yīng)的變革，而且城市生活垃圾的處理也已成為制約我國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的障礙之一，從而引起了廣大研究人員的關(guān)注。目前，城市生活垃圾處理水平已成為反映一個(gè)城市文明程度以及城市管理者的環(huán)境意識(shí)和現(xiàn)代意識(shí)的標(biāo)志，對(duì)生活垃圾的無害化、減量化和資源化的處理已成為當(dāng)前各級(jí)政府與環(huán)保專業(yè)人士共同關(guān)注的熱點(diǎn)，各地政府也出臺(tái)了相應(yīng)政策[4-11]。

餐廚廢棄物作為生物質(zhì)的重要組成部分，其產(chǎn)生相對(duì)集中，易于集中資源化處理，一般產(chǎn)生于企事業(yè)單位、學(xué)校、農(nóng)貿(mào)市場、超市以及餐飲服務(wù)行業(yè)，是城市生活垃圾的重要組成部分(北京37%，天津54%，上海59%，沈陽62%，深圳57%，廣州57%，濟(jì)南41%)[12]。據(jù)報(bào)道，嘉興由餐館產(chǎn)生的餐廚廢棄物產(chǎn)量為163 t/d[13]，如何處理數(shù)量巨大的餐廚廢棄物成為城市管理者面臨的巨大難題。從源頭上了解我國餐桌上飲食成分及其變化特性對(duì)后續(xù)處理工作起著重要作用，但目前國內(nèi)外關(guān)于該方面的研究鮮見報(bào)道。鑒于此，筆者以嘉興市為例，研究了餐廚廢棄物秋冬理化性質(zhì)，旨在為后續(xù)的餐廚廢棄物的資源化提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料三餐廚余的原料均取自嘉興學(xué)院梁林校區(qū)學(xué)生食堂，食堂為滿足廣大師生的營養(yǎng)需求，全年供應(yīng)的餐飲品種全面，所以餐廚廢棄物的總體成分相對(duì)穩(wěn)定。每月選取連續(xù)5 d進(jìn)行取樣，基本是在每餐飯后30 min內(nèi)在食堂內(nèi)泔水桶將其攪拌均勻并進(jìn)行取樣，以便于進(jìn)行成分組成和理化性質(zhì)的比較分析，經(jīng)過簡單分揀，剔除骨頭、塑料袋、筷子等雜物后用食物粉碎機(jī)將其粉碎至粒徑2～5 mm，攪拌均勻，置于-18 ℃冰箱中冷凍保存。

水池取樣時(shí)間大約為集中用餐后的30 min，從而保證各食堂三餐的廚余均已混入泔水池，在取樣前將餐廚垃圾攪混，而且每天會(huì)有專門人員收運(yùn)走當(dāng)天的泔水池中的餐廚廢棄物，取到的樣品可代表當(dāng)天的實(shí)際情況。

1.2方法每個(gè)月連續(xù)采集樣品5 d，早、中、晚三餐分別混合樣品待分析。直接稱量樣品，計(jì)算質(zhì)量百分比。含水率采用烘干法測定；物料的TS、VS均采用烘干減重馬弗爐法測定；pH采用pH計(jì)法測定；TN采用堿性過硫酸鉀-紫外分光光度法測定，取5.0 mL水樣至25.0 mL比色管，加去離子水至10.0 mL刻度處，加2.5 mL鹽酸溶液定容，在220和275 nm紫外光波長下比色；氨氮的測定采用靛酚藍(lán)比色法，取水樣5.0 mL置于25.0 mL比色管中，加去離子水至10.0 mL刻度處，加2.5 mL酚溶液，加2.5 mL次氯酸鈉堿性溶液，顯色1 h，加0.5 mL掩蔽劑定容，于625 nm波長處比色;TC采用LiquiTOCII型總有機(jī)碳分析儀測定。

2結(jié)果與分析

2.1含水率的變化由圖1可知，隨著時(shí)間及一日三餐的變化，含水率的變化不大，含水率與其他固體廢棄物相比較高，基本維持在70%左右，而與廢水相比較，餐廚廢棄物又具有更高的含固率，這也是餐廚廢棄物的特殊性所在。這主要是由于取樣時(shí)基本是在每餐飯后30 min內(nèi)在食堂內(nèi)泔水桶將其攪拌均勻，所以含水量基本維持不變，另一方面從后續(xù)處理上說，餐廚廢棄物由于與固體及液體垃圾性質(zhì)上存在較大差異，所以對(duì)餐廚廢棄物進(jìn)行單獨(dú)處理較合理有效。在工藝上考慮餐廚廢棄物的含水率較高，首先應(yīng)該先將餐廚廢棄物中的水分去除，從而一方面降低了餐廚廢棄物的日處理量，另一方面體積縮小也便于運(yùn)輸和后續(xù)的處理處置。

圖1　餐廚廢棄物含水率測定Fig.1　Moisture content determination of kitchen waste

2.2TS、VS的變化VS/TS的比值可間接表示餐廚廢棄物降解難易的程度。從單獨(dú)的TS和VS的比值上看，一般餐廚廢棄物的TS和VS值均在0.1～0.5(圖2)，即餐廚廢棄物中有機(jī)質(zhì)含量較高，便意味著餐廚廢棄物存在著很高的資源化利用價(jià)值，如能將有機(jī)物從固相轉(zhuǎn)移至液相中去，將大大提升餐廚廢棄物的利用效率，產(chǎn)生甲烷等可燃?xì)怏w進(jìn)而綜合利用。而對(duì)于VS/TS的比值而言，早餐的VS/TS比值相比午餐和晚餐的要低，而午餐和晚餐基本接近，這與國民生活習(xí)慣基本相近，一般早餐主要包括雞蛋、咸菜、粥和包子等，相對(duì)多為淀粉類物質(zhì)，而午餐和晚餐主要含有米飯、面條、蔬菜和魚肉類，相對(duì)含油量較高。VS/TS比值高說明餐廚廢棄物具有較高的資源化利用價(jià)值。因此，早餐的可降解程度相比午餐和晚餐要高，后續(xù)處理技術(shù)可有針對(duì)性地設(shè)置。

2.3TC的變化由圖3可知，餐廚廢棄物的TC含量為70～80 mg/L，碳元素所占的比例較高，如后續(xù)用微生物處理方法加以處理，其碳源有一定的保證。

2.4氨氮、總氮的變化及碳氮比碳、氮均是微生物生長所必需的元素，而餐廚廢棄物中碳和氮的含量也是相對(duì)較高的，這也是原本利用餐廚廢棄物生產(chǎn)飼料的原因之一，從跟蹤測定的結(jié)果上看，總氮含量為6～16 mg/L(圖4)，其后續(xù)資源化利用價(jià)值較大。

圖2　TS、VS和VS/TS比值的測定Fig.2　Detection of TS, VS and VS/TS

圖3　餐廚廢棄物TC測定Fig.3　Total carbon detection in kitchen waste

2.5pH的變化餐廚廢棄物的pH略偏酸性，為6～7(圖5)，又由于餐廚廢棄物中有機(jī)質(zhì)含量高，所以易于酸化腐敗，如果不加以控制，易對(duì)環(huán)境產(chǎn)生惡劣影響，建議后續(xù)處理時(shí)，應(yīng)及時(shí)收集并處理，不能及時(shí)處理的餐廚廢棄物應(yīng)進(jìn)行冷凍保存[14-15]。

3結(jié)論

嘉興市餐廚廢棄物的含水率為70%左右；TS和VS值均在0.1～0.5；TC含量在70～80 mg/L；TN含量為6～16 mg/L；pH略偏酸性(6～7)。餐廚廢棄物含有大量有機(jī)質(zhì)，如果能適當(dāng)處理，具有較大的利用價(jià)值，可實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的共贏。

圖4　氨氮、總氮及碳氮比的測定Fig.4　Detection of total nitrogen in ammonia nitrogen and the ratio of carbon to nitrogen

圖5　餐廚廢棄物pH的測定Fig.5　Detection of pH in kitchen waste

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基金項(xiàng)目浙江省嘉興市科技局項(xiàng)目(2014AY21013)；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(21306062) 。

作者簡介洪丹丹(1995- )，女，浙江寧波人，本科生，專業(yè)：化學(xué)工程與工藝。*通訊作者，講師，碩士，從事水污染控制工程研究。

收稿日期2016-03-25

中圖分類號(hào)X 705

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)0517-6611(2016)14-015-03

Physicochemical Properties of Kitchen Waste in Autumn and Winter in Jiaxing City

HONG Dan-dan, ZHANG Bin, ZHOU Chun-chun, SUN Ping*et al

(College of Biochemistry, Jiaxing University, Jiaxing, Zhejiang 314001)

Abstract[Objective] To research the physicochemical properties of kitchen waste in autumn and winter in Jiaxing City. [Method] According to the seasonal change situation of kitchen waste, we analyzed the moisture content, volatile solid content, total solid content, ammonia nitrogen, total nitrogen, total carbon and pH. Then, the requirements for subsequent processing were analyzed according to the changes of physicochemical properties. [Result] Moisture content of kitchen waste in Jiaxing City was about 70%; TS and VS values were between 0.1 and 0.5; TC content was 70-80 mg/L; TN content was 6-16 mg/L; pH was slightly acidic between 6 and 7. [Conclusion] This research provides theoretical basis for the follow-up treatment of kitchen waste.

Key wordsKitchen waste; Physicochemical properties; Treatment; Autumn and winter