餐廚廢棄物資源化利用技術(shù)研究現(xiàn)狀

羅雨

（內(nèi)蒙古赤峰市紅山區(qū)城市管理綜合執(zhí)法局，內(nèi)蒙古 赤峰 024099）

引言

餐廚廢棄物產(chǎn)生于日常生活，是集資源性和危害性于一體的固體廢物。隨著人們生活水平的提高以及消費(fèi)能力的轉(zhuǎn)變，餐廚廢棄物的產(chǎn)生量在不斷加大。在可持續(xù)發(fā)展與綠色經(jīng)濟(jì)的背景下，采用環(huán)保高效的處理技術(shù)對(duì)餐廚廢棄物進(jìn)行資源化回收，能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益的統(tǒng)一。

一、餐廚廢棄物的產(chǎn)生與處理現(xiàn)狀

餐廚廢棄物(Food Waste)，又稱餐廚垃圾，主要是指學(xué)校、機(jī)關(guān)、企業(yè)等公共食堂以及家庭和餐飲行業(yè)在餐飲加工過(guò)程中產(chǎn)生的飲食剩余物(泔腳)、食物加工下腳料(廚余)，主要包括米面、蔬菜、肉食、果皮以及不可再食用的動(dòng)植物油脂和各類油水混合物[1]。

（一）餐廚廢棄物的特性

資源性。餐廚廢棄物的主要組分是生物有機(jī)質(zhì)，富含油脂、淀粉、蛋白質(zhì)、纖維素等大分子有機(jī)物，以及N、P、K、Ca等各種微量元素[2]。若能采用合適的資源化技術(shù)對(duì)其進(jìn)行處理，可以用作生物有機(jī)肥、動(dòng)物飼料，制取生物質(zhì)能(例如生物質(zhì)柴油、沼氣)等，是一種放錯(cuò)位置的“二次資源”，具有較高的資源利用特質(zhì)。

危害性。餐廚廢棄物成分復(fù)雜，具有產(chǎn)生量大、含水率高等特點(diǎn)，導(dǎo)致其中的有機(jī)質(zhì)易腐爛、變質(zhì)、發(fā)臭。餐廚廢棄物還帶有寄生蟲(chóng)、病原微生物等。若不進(jìn)行妥善處理，不僅會(huì)占用大量土地，污染附近水體以及地下水，還會(huì)產(chǎn)生惡臭、滋生蚊蟲(chóng)，傳播疾病，污染大氣，影響周圍居民的正常生活，對(duì)人體和環(huán)境造成極大危害。

差異性。餐廚廢棄物的差異性主要體現(xiàn)在時(shí)空分布存在差異，餐廚廢棄物的組成成分及性質(zhì)與區(qū)域居民的飲食習(xí)慣和飲食結(jié)構(gòu)具有直接聯(lián)系[3]。不同地點(diǎn)、不同季節(jié)，所產(chǎn)生的餐廚廢棄物主要組分和含量不同。例如北方餐廚廢棄物的含油率較南方而言會(huì)更高一些；陜西、山西等區(qū)域的餐廚廢棄物淀粉含量會(huì)較高；而在沿海地區(qū)，餐廚廢棄物中貝殼類固體廢物較多，含油率就會(huì)相應(yīng)下降。早餐的含油率、含固率以及可揮發(fā)性組分相對(duì)于午餐、晚餐而言較低，而Ca2+、Na+和Cl-的含量又較高。

（二）餐廚廢棄物的處理現(xiàn)狀

在我國(guó)，餐廚廢棄物處理行業(yè)起步較晚，但通過(guò)幾年的探索與發(fā)展，取得了較好成績(jī)。為規(guī)范餐廚廢棄物的管理與處置，我國(guó)頒布了《餐廚垃圾管理?xiàng)l例》《國(guó)家餐廚垃圾管理?xiàng)l例》等條例法規(guī)和《餐廚垃圾資源利用技術(shù)要求》《餐廚廢油資源回收和深加工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》兩項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。山東省、河南省、江蘇省等省份均出臺(tái)了省級(jí)管理辦法，餐廚廢棄物的規(guī)范處置與資源化利用得到較大突破與進(jìn)展。但是處理過(guò)程中還存在一定的問(wèn)題，實(shí)際情況不容樂(lè)觀。居民家庭產(chǎn)生的餐廚廢棄物沒(méi)有得到集中回收，往往摻雜其他生活垃圾被輸送至垃圾填埋場(chǎng)或者焚燒發(fā)電廠，不僅浪費(fèi)了這種“二次資源”的再利用特性，也會(huì)對(duì)填埋場(chǎng)造成負(fù)荷沖擊。

在國(guó)外，很多國(guó)家的餐廚廢棄物處理技術(shù)以及管理方式都比較成熟。在日本，餐廚廢棄物處理達(dá)到35%以上。松下電子公司早在1993年便研制出餐廚垃圾處理機(jī)，日本精工公司于2000年5月成功開(kāi)發(fā)出使用磁控管的餐廚廢棄物處理裝置[1,4]。在美國(guó)，超過(guò)九成的家庭在使用家庭式餐廚垃圾處理機(jī)，集中式的餐廚廢棄物則進(jìn)行資源化處理：采用堆肥工藝制成肥料或加工成飼料。英國(guó)在2011年建設(shè)了全球首個(gè)全封閉式的餐廚廢棄物發(fā)電廠，在業(yè)界引起劇烈反響。韓國(guó)實(shí)行的政策是從源頭控制，做到“減量化”。2013年，首爾在全市25個(gè)區(qū)對(duì)住宅實(shí)施餐廚廢棄物“從量制”收費(fèi)。

二、餐廚廢棄物資源化處理技術(shù)

我國(guó)能源需求量大、環(huán)境污染狀況不容樂(lè)觀，傳統(tǒng)的填埋和焚燒等處理方式已經(jīng)不能滿足當(dāng)前減量化和資源化的需求。餐廚廢棄物集資源性與危害性于一體，采用合適的處理技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)餐廚廢棄物的安全處置和資源化利用。目前，餐廚廢棄物實(shí)現(xiàn)資源化處理的幾種技術(shù)主要包括飼料化工藝、堆肥化技術(shù)、厭氧發(fā)酵技術(shù)等。

（一）飼料化

飼料化處理技術(shù)是將餐廚廢棄物中的淀粉、蛋白質(zhì)、油脂等有機(jī)物質(zhì)，經(jīng)過(guò)生物轉(zhuǎn)化、烘干、滅菌、除鹽等一系列過(guò)程，最終轉(zhuǎn)變?yōu)榭衫玫母叩鞍罪暳?、蛋白粉或飼料添加物[5]。飼料化處理技術(shù)運(yùn)行成本低廉，處理過(guò)程機(jī)械化程度高，工藝簡(jiǎn)單易操作，從餐廚廢棄物到飼料整個(gè)路線中能源和物料損失是最少的，可以實(shí)現(xiàn)資源化循環(huán)利用。但是餐廚廢棄物中攜帶的病原微生物或其他殘存微生物無(wú)法被完全去除，有毒有害物質(zhì)也無(wú)法被降解，用作飼料隨生物鏈傳遞，增加傳播疾病的概率，對(duì)大量生物以及人體健康產(chǎn)生危害。因此餐廚廢棄物飼料化產(chǎn)物利用存在一定的現(xiàn)實(shí)風(fēng)險(xiǎn)。

（二）堆肥化

好氧堆肥法：好氧堆肥的技術(shù)原理是利用自然界廣泛存在的好氧微生物，在有氧的人工條件下，控制微生物將有機(jī)物進(jìn)行降解，分解成簡(jiǎn)單無(wú)機(jī)物，并可以為自身提供生命活動(dòng)所需的能量，最終將餐廚廢棄物轉(zhuǎn)化為高肥力的腐殖質(zhì)[3,6]。餐廚廢棄物中的病原性微生物在堆肥過(guò)程中已經(jīng)被高溫條件殺死，好氧堆肥產(chǎn)生的腐殖質(zhì)在增加土壤肥力的同時(shí)也不會(huì)傳播疾病。

蚯蚓堆肥：蚯蚓堆肥是在好氧堆肥的基礎(chǔ)上，利用蚯蚓消化道的酶系統(tǒng)作用，快速分解餐廚廢棄物，將餐廚廢棄物轉(zhuǎn)化為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，加快堆肥化的穩(wěn)定過(guò)程。蚯蚓堆肥化產(chǎn)生的有機(jī)肥含大量活性物質(zhì)，能夠保持土壤肥力，促進(jìn)農(nóng)作物以及園林植物的生長(zhǎng)。

堆肥化工藝簡(jiǎn)單、運(yùn)行成本也較低，但是堆肥化處理也存在一定的缺點(diǎn)，例如：在堆肥過(guò)程中常伴隨臭氣的產(chǎn)生，影響周邊環(huán)境與人體健康；輔料添加需求大；堆肥化處置場(chǎng)地需要大面積建設(shè)投資，加工處理周期長(zhǎng)，能耗和設(shè)備投資等經(jīng)營(yíng)成本高。

（三）厭氧發(fā)酵技術(shù)

厭氧發(fā)酵技術(shù)是指利用多微生物(厭氧菌)的代謝作用對(duì)有機(jī)固體廢物進(jìn)行封閉厭氧處理的過(guò)程，發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣作為生物質(zhì)能源，分離出的沼渣、沼液可作生物有機(jī)肥，厭氧發(fā)酵處理技術(shù)具有非常廣闊的工程應(yīng)用前景。

目前國(guó)內(nèi)外常用的厭氧發(fā)酵工藝主要為CSTR、UASB、USR及干發(fā)酵。幾種工藝各有所長(zhǎng)，其中，應(yīng)用范圍廣、適應(yīng)性強(qiáng)、效益高的厭氧工藝是CSTR工藝，也是目前餐廚廢棄物產(chǎn)沼氣工程最常用的技術(shù)，適應(yīng)于所有畜禽原料、有機(jī)廢棄物，整體發(fā)酵時(shí)間一般少于30天。厭氧發(fā)酵技術(shù)一般包括水解、酸化、乙酸化和甲烷化四個(gè)基本階段，目前，CSTR已經(jīng)形成一套完整的餐廚廢棄物預(yù)處理、水解、厭氧發(fā)酵、沼氣凈化與暫存的技術(shù)工藝，設(shè)備及工藝已經(jīng)相當(dāng)成熟。CSTR厭氧罐罐體采用防腐鋼板拼接而成，外部做保溫設(shè)施；罐內(nèi)物料攪拌配備沼氣工程專用攪拌機(jī)，自身帶有螺旋破殼功能，隨時(shí)對(duì)液面造成擾動(dòng)，避免結(jié)殼并有效破除結(jié)殼；厭氧罐體底部均設(shè)有排砂管，可以有效解決長(zhǎng)期運(yùn)行的排砂問(wèn)題；并對(duì)罐內(nèi)物料的氨氮累積量、pH值及VFA進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。產(chǎn)生的粗油脂可以售賣(mài)，沼氣可以自用(鍋爐產(chǎn)熱或發(fā)電)，凈化后(脫硫脫碳)做車用燃?xì)猓虬l(fā)電并入電網(wǎng)等，能夠?qū)崿F(xiàn)非?？捎^的經(jīng)濟(jì)效益。

厭氧發(fā)酵技術(shù)能夠?qū)Σ蛷N廢棄物進(jìn)行無(wú)害化處理，產(chǎn)生的生物質(zhì)能源可以緩解我國(guó)能源緊張的問(wèn)題，生產(chǎn)工藝也相當(dāng)成熟，但是也存在一定的缺陷。首先是物料來(lái)源問(wèn)題，投資建設(shè)餐廚廢棄物沼氣工程，要保證每天的原料總量足夠維持運(yùn)行；其次是原料質(zhì)量問(wèn)題，餐廚廢棄物成分不一，含油率以及其他有害成分會(huì)對(duì)發(fā)酵菌種以及整個(gè)產(chǎn)氣過(guò)程產(chǎn)生影響；最后，厭氧發(fā)酵技術(shù)中厭氧罐體以及大中型設(shè)備投資較多，大型沼氣工程一般在6-10年內(nèi)回收成本。

三、結(jié)論與建議

綜上所述，對(duì)餐廚廢棄物進(jìn)行資源化回收處理具有重要的環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)意義以及廣闊的發(fā)展前景。飼料化和堆肥化均存在一定的風(fēng)險(xiǎn)和污染性。厭氧發(fā)酵技術(shù)先進(jìn)可靠，符合我國(guó)的發(fā)展方向和產(chǎn)業(yè)政策，二次污染小，技術(shù)成熟，易于控制，能夠?qū)崿F(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)效益，是餐廚廢棄物資源化處理的首選工藝。

為了更好地推行餐廚廢棄物無(wú)害化和資源化處理，在廢棄物產(chǎn)生的源頭就要進(jìn)行控制，即在收集時(shí)就要對(duì)餐廚廢棄物進(jìn)行組分分離，這不僅有利于餐廚廢棄物厭氧發(fā)酵的整體處理效果，對(duì)整個(gè)餐廚廢棄物資源化利用行業(yè)都是具有重要意義的?；谖覈?guó)基本國(guó)情，實(shí)現(xiàn)良好的踐行效果，還需出臺(tái)相關(guān)法律法規(guī)進(jìn)行約束，要擬定完善的“餐廚廢棄物處理與再利用管理辦法”“餐廚廢棄物資源化再利用標(biāo)準(zhǔn)”等法規(guī)和規(guī)范，從餐廚廢棄物的產(chǎn)生、分類、收運(yùn)、再利用等整個(gè)流程進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化管理?？傊蛷N廢棄物的無(wú)害化和資源化處理需要依托于成熟完善的工藝技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)，構(gòu)建系統(tǒng)的餐廚廢棄物回收利用體系，從根本上解決餐廚廢棄物對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)人體健康的威脅與危害。