餐廚垃圾處理技術(shù)研究

＊辛梓弘

（欽覃（上海）環(huán)境工程有限公司 上海 200232）

1.餐廚垃圾的特性及危害

（1）定義。餐廚垃圾主要包括餐飲垃圾和廚余垃圾，是城市生活垃圾的重要組成部分，約占城市生活垃圾的37%～62%，且所占比例逐年升高，帶來(lái)的問(wèn)題有：污染環(huán)境、影響市容、威脅人體健康、引發(fā)社會(huì)問(wèn)題。隨著我國(guó)垃圾分類進(jìn)程加快，餐廚垃圾問(wèn)題將更加突出和緊迫。怎樣合理安全處置餐廚垃圾，實(shí)現(xiàn)其無(wú)害化、減量化、資源化處置，已成為社會(huì)問(wèn)題和各地政府的沉重負(fù)擔(dān)。

（2）組成及特點(diǎn)。餐廚垃圾含水率高、無(wú)機(jī)鹽含量高、油脂含量較高。餐廚垃圾含有蛋殼、濕瓜果皮、菜根菜葉、米面油、廢棄的動(dòng)物組織以及剩飯菜等，化學(xué)組成復(fù)雜，包括水、無(wú)機(jī)鹽、淀粉、脂肪、蛋白質(zhì)、纖維素等，同時(shí)還含有少量營(yíng)養(yǎng)元素如氮、磷、鉀、鈣等。

①含水率高，約為70%～85%，高含水率使得餐廚垃圾的熱值低，熱值約為2000～3000kcal/kg，給餐廚垃圾收集運(yùn)輸和處理造成不便。

②鹽分含量高。各城市餐廚垃圾鹽分為：北京0.36%、天津0.70%、蘇州0.70%、重慶0.59%、上海2%左右。高鹽度會(huì)抑制微生物生長(zhǎng)，降低微生物代謝的酶活。

③油脂含量高，油脂主要以乳化油、浮油、溶解油、分散油等形式存在。含油率與飲食習(xí)慣有關(guān)，據(jù)調(diào)查：重慶、青島、福州餐廚垃圾中的含油率分別為：29.73%、25.34%、12.88%。過(guò)高含量的油脂會(huì)抑制厭氧發(fā)酵細(xì)微生物（如產(chǎn)甲院細(xì)微生物）的活性。

④成分復(fù)雜，營(yíng)養(yǎng)均衡。餐廚垃圾含蛋白質(zhì)、淀粉、纖維素、脂肪及各種微量元素。盡管地域不同、人群不同、飲食習(xí)慣不同、餐廚垃圾來(lái)源不同，但其成分以淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪、纖維素為主。餐廚垃圾有機(jī)物含量高，有機(jī)質(zhì)含量一般可達(dá)到干物質(zhì)含量的95%～98%左右，具有很好的生化性。

⑤pH低。pH一般介于4.0～6.8之間，呈酸性，這主要是由于餐廚垃圾容易腐爛從而引起酸化。餐廚垃圾的pH對(duì)微生物的生長(zhǎng)繁殖有較大的影響。

2.餐廚垃圾的危害

（1）侵占土地。長(zhǎng)期以來(lái)，填埋是我國(guó)生活垃圾處理的主要方式之一。垃圾傾倒，侵占大量土地；餐廚垃圾中的鹽分會(huì)引起土壤的鹽堿化，含水率和含油量較高的餐廚垃圾覆蓋地表，會(huì)導(dǎo)致局部土壤形成厭氧區(qū)，破壞土壤生物多樣性，導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)惡化，引起板結(jié)。

（2）污染環(huán)境。餐廚垃圾腐敗后散發(fā)惡臭，污染大氣環(huán)境、影響環(huán)境衛(wèi)生、引發(fā)疾病和社會(huì)問(wèn)題；餐廚垃圾在收集、運(yùn)輸中易發(fā)生跑冒滴漏，影響市容環(huán)境和地表水體污染；餐廚垃圾堆放和填埋過(guò)程中產(chǎn)生的滲濾液會(huì)嚴(yán)重污染土壤和地下水，流入地表水體造成水體污染，導(dǎo)致水質(zhì)惡化；垃圾滲濾液導(dǎo)致處理成本和處理難度增加。

（3）傳播疾病。餐廚垃圾腐爛后，滋生蚊蠅及病菌，產(chǎn)生毒素，有沙門氏微生物、金黃色葡萄球微生物、肝炎病毒等多種致病微生物；腐敗后的垃圾被畜禽食用后，病菌在動(dòng)物體內(nèi)富集，誘發(fā)多種疾??；這些禽畜再被人類食用后，毒素會(huì)通過(guò)生物鏈轉(zhuǎn)移到人體內(nèi)，引起交叉感染，引發(fā)各種人畜共患疾病，造成疾病傳播。從食品安全性角度來(lái)講，餐廚垃圾制備蛋白飼料技術(shù)上存在蛋白同源性問(wèn)題，可能會(huì)引發(fā)安全隱患，對(duì)動(dòng)物及人類的生命安全造成威脅。

（4）危害人體健康。餐廚垃圾作為飼料進(jìn)入養(yǎng)殖場(chǎng)，攜帶的各種毒素及病原微生物通過(guò)食物鏈傳遞進(jìn)人體，會(huì)造成人體神經(jīng)、肝臟、免疫系統(tǒng)的損傷?！暗販嫌汀狈欠魅氩妥溃鋽y帶的黃曲霉素、苯并芘等高致癌物質(zhì)，嚴(yán)重危害人體健康。

因此，科學(xué)合理解決餐廚垃圾，實(shí)現(xiàn)餐廚垃圾無(wú)害化、減量化和資源化意義重大。現(xiàn)階段各種技術(shù)不太成熟的情況下，主要是在保證餐廚垃圾無(wú)害化的基礎(chǔ)上，最大限度實(shí)現(xiàn)其減量化和資源化，實(shí)現(xiàn)綜合環(huán)境效益最大化。

3.餐廚垃圾處理技術(shù)對(duì)比

傳統(tǒng)餐廚垃圾處理工藝有填埋、焚燒、堆肥。餐廚垃圾填埋，會(huì)造成土壤和地下水污染，存在安全隱患；因餐廚垃圾高含水率的特點(diǎn)，使其熱值較低，焚燒需增加預(yù)處理，消耗的能量較大，不宜焚燒。由于餐廚垃圾自身特點(diǎn)，導(dǎo)致其不宜采用填埋、焚燒處理工藝，且焚燒、填埋易造成資源浪費(fèi)。

（1）填埋。填埋法是利用各種微生物將垃圾降解消化的處理方法，一般采用填坑和自然填溝等方式。

填埋具有產(chǎn)氣速度較快、操作技術(shù)簡(jiǎn)單、實(shí)施成本低的優(yōu)勢(shì)。但填埋需要占用大量土地資源，選址要求高；填埋產(chǎn)生沼氣的厭氧環(huán)境易燃易爆，存在安全風(fēng)險(xiǎn)；垃圾填埋排放大量的溫室氣體，導(dǎo)致全球變暖；填埋產(chǎn)生大量垃圾滲濾液，處理不當(dāng)，極易造成土壤和地下水污染。餐廚垃圾中有機(jī)質(zhì)含量高，填埋處理在造成大量的資源浪費(fèi)的同時(shí)還增加環(huán)境污染和安全隱患。

（2）焚燒。焚燒技術(shù)是指在焚燒爐內(nèi)經(jīng)過(guò)高溫焚燒，將餐廚垃圾中的有機(jī)物徹底氧化分解，從而達(dá)到無(wú)害化、減量化的目的。

焚燒法占地面積小、減量化、無(wú)害化徹底，垃圾減量化很有效，能夠達(dá)到減量90%或更高。《城市生活垃圾焚燒處理工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》（建標(biāo)142-2010）對(duì)進(jìn)爐垃圾低位熱值的要求是高于5000kJ/kg，而我國(guó)餐廚垃圾含水率高，低位熱值約為2000～3000kcal/kg，需要增加預(yù)處理、降低水分，導(dǎo)致處理成本增加，故不適宜焚燒；高含水率會(huì)導(dǎo)致焚燒不完全，產(chǎn)生二噁英，造成二次污染，危害人體健康。

（3）堆肥。堆肥法是在人工控制的條件下，利用微生物對(duì)餐廚垃圾進(jìn)行穩(wěn)定化的處理過(guò)程。我國(guó)餐廚垃圾有機(jī)質(zhì)含量高，C/N比較低，氮、磷鉀等元素含量較高，營(yíng)養(yǎng)豐富，適合作為堆肥原料進(jìn)行處理。

堆肥法處理工藝簡(jiǎn)單、投資小、資源化程度高；但具有處理周期長(zhǎng)、占地大、環(huán)境衛(wèi)生差等缺點(diǎn)，產(chǎn)生的污水和臭氣會(huì)造成二次污染，堆肥過(guò)程中產(chǎn)生溫室氣體排放也會(huì)對(duì)環(huán)境和氣候造成不利影響；餐廚垃圾堆肥產(chǎn)品進(jìn)入土壤后，重金屬元素、持久性有機(jī)污染物在土壤中累積，造成二次污染；其中鹽分容易引發(fā)土壤鹽漬化，因而堆肥產(chǎn)品銷路不暢、經(jīng)濟(jì)效益差，甚至還有堆肥后的產(chǎn)品又進(jìn)入填埋場(chǎng)，增加處理成本。在有效控制餐廚垃圾中的鹽分和油脂的前提下，才能解決堆肥產(chǎn)品質(zhì)量差和出路難的問(wèn)題。

（4）飼料化。餐廚垃圾富含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和微量元素，符合其作為飼料原料的基本要求。利用餐廚垃圾中含有大量有機(jī)物的特性，通過(guò)高溫烘干、消毒滅菌和微生物發(fā)酵等工藝將其生產(chǎn)成為具有利用價(jià)值的飼料或飼料添加物。

飼料化處理成本低、能耗少，操作簡(jiǎn)便，產(chǎn)品附加值高，餐廚垃圾資源化程度高。由于餐廚垃圾來(lái)源廣、成分雜，存在安全隱患，如生物同源性、病菌、重金屬、有毒有機(jī)物等。飼料化后的產(chǎn)品進(jìn)入食物鏈易造成病原體的傳播和擴(kuò)散，人類長(zhǎng)期食用容易感染人畜共患的各種疾病，還會(huì)導(dǎo)致各種癌癥。地溝油中含有苯并芘、黃曲霉素等有毒有害物質(zhì)，經(jīng)非法渠道流入餐桌，會(huì)引發(fā)慢性疾病甚至癌癥，危害人體健康。為防范風(fēng)險(xiǎn)，餐廚垃圾處理中應(yīng)謹(jǐn)慎選擇飼料化工藝。

（5）厭氧消化。厭氧消化是利用微生物的酶菌將有機(jī)物降解產(chǎn)生沼氣，并在無(wú)氧環(huán)境下進(jìn)行消化代謝。根據(jù)消化物料含固率的不同，分為濕式厭氧消化和干式厭氧消化。

厭氧消化工藝具有資源化利用率高、對(duì)周邊的環(huán)境影響較小、能夠產(chǎn)生清潔高效能源、產(chǎn)品適用性廣等優(yōu)點(diǎn)。但厭氧發(fā)酵投資較大，回收期長(zhǎng)；受多種因素（pH、溫度、鹽分、營(yíng)養(yǎng)元素、氨含量、油脂含量、馴化接種微生物種類等）影響和制約；厭氧發(fā)酵過(guò)程還有很多技術(shù)問(wèn)題尚未解決。沼渣處理仍是難題，通常做法是干化后填埋或重新堆肥，沼渣資源化利用成為影響餐廚垃圾厭氧消化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素之一。Chiew等對(duì)比了使用沼渣制肥和化學(xué)肥料兩者對(duì)土壤環(huán)境的影響，發(fā)現(xiàn)沼渣制肥在富營(yíng)養(yǎng)化潛勢(shì)和酸化潛勢(shì)方面比化學(xué)肥料具有更大的負(fù)面效應(yīng)。

（6）酶解技術(shù)（消滅型）。酶解技術(shù)是在餐廚垃圾處理系統(tǒng)內(nèi)配置有經(jīng)培養(yǎng)馴化的復(fù)合微生物菌種，利用復(fù)合微生物的代謝活動(dòng)，快速降解餐廚垃圾，是一種高效快速的減量化技術(shù)。餐廚垃圾進(jìn)入設(shè)備后，在特定溫濕度環(huán)境下，通過(guò)復(fù)合微生物菌群協(xié)同作用，各菌種分別針對(duì)淀粉、脂肪、纖維素、蛋白質(zhì)進(jìn)行快速降解，最終生成水和二氧化碳。該工藝在世界各國(guó)有廣泛應(yīng)用，能夠極大地解決餐廚垃圾存放和清運(yùn)的問(wèn)題，避免餐廚垃圾清運(yùn)時(shí)產(chǎn)生的二次污染和環(huán)境衛(wèi)生問(wèn)題、避免蚊蠅滋生。該技術(shù)能快速實(shí)現(xiàn)餐廚垃圾源頭減量，適用于機(jī)場(chǎng)、高速服務(wù)區(qū)、景區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校等場(chǎng)所。

消滅型餐廚垃圾處理缺點(diǎn)在于資源轉(zhuǎn)化率較低，但是優(yōu)點(diǎn)突出：減量化、無(wú)害化效果明顯，可實(shí)現(xiàn)減量化95%～97%；設(shè)備布局靈活，可集中處置、也可就地分散處理；設(shè)備安裝便捷、擴(kuò)容速度快、維護(hù)簡(jiǎn)單、運(yùn)維成本低；可以有效避免運(yùn)輸和堆放過(guò)程中的腐敗變質(zhì)、蚊蟲滋生問(wèn)題，改善環(huán)境衛(wèi)生；處理速度快、周期短，當(dāng)天即可完成降解，避免了垃圾存儲(chǔ)過(guò)程中的環(huán)境衛(wèi)生問(wèn)題；無(wú)二次污染和鄰避效應(yīng)，選址要求低；菌群適應(yīng)能力強(qiáng)，各菌種協(xié)同作用，處理效率高、效果顯著、運(yùn)行穩(wěn)定；能有效減少碳排放，綜合環(huán)境效益明顯。

（7）技術(shù)對(duì)比：

表1 餐廚垃圾處理工藝對(duì)比

4.結(jié)論

通過(guò)對(duì)比以上工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，得出如下結(jié)論，供決策者參考選擇。

（1）餐廚垃圾自身有機(jī)質(zhì)含量高的特性決定了不宜填埋，易造成二次污染、資源浪費(fèi)。

（2）餐廚垃圾含水率高，不宜焚燒處理，需增加預(yù)處理降低含水量，導(dǎo)致處理成本增加。

（3）飼料化技術(shù)具有很好的資源化效益，但存在同源性污染及傳播疾病的風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)審慎選擇；適用于來(lái)源穩(wěn)定、安全、單一的餐廚垃圾。

（4）堆肥工藝資源化程度高，但需要解決堆肥產(chǎn)品品質(zhì)差、土壤鹽漬化問(wèn)題，綜合環(huán)境效益差；適用于不含鹽分或脫鹽后的廚余垃圾處理，脫鹽成本高。

（5）厭氧發(fā)酵經(jīng)濟(jì)效益好，但存在發(fā)酵時(shí)間長(zhǎng)、工藝復(fù)雜、限制因素多、沼渣處理不當(dāng)，易造成二次污染的問(wèn)題；在有效解決沼渣和沼液的前提下，該工藝能實(shí)現(xiàn)餐廚垃圾資源最大化利用。

（6）酶解技術(shù)的減量化程度高、無(wú)害化徹底、布局靈活、占地面積小、無(wú)二次污染，適用于就地分散處理，綜合環(huán)境效益明顯，是今后餐廚垃圾處理的主要方式之一。