哈尔滨市阿城区环境卫生作业保障中心 黑龙江哈尔滨 150300
摘 要:餐厨垃圾具有危害性与资源性并存的双重特点。为高效处理餐厨垃圾,并实现其资源化和能源化利用,从餐厨垃圾处理、环境保护、变废为宝的角度出发,论述了餐厨垃圾的基本特性,综合分析餐厨垃圾处理技术的概念、优缺点及研究现状,将常规的处理技术归纳为非生物技术(如卫生填埋、焚烧、机械粉碎直排、脱水饲料化、真空油炸饲料化)和生物技术(如厌氧消化、好氧堆肥、蚯蚓堆肥)两类,并对餐厨垃圾处理新技术进行了展望。
关键词:餐饮垃圾;厨余垃圾;非生物;生物;综合利用
随着我国国民经济的持续增长、城市化进程的加快和人民生活水平的提高,城市餐饮业日益繁荣。由于我国人民有聚餐的习惯和部分不良的饮食风气,致使城市餐厨垃圾的产量日益增大。本文介绍了餐厨垃圾的基本特性,分析了国内外常用餐厨垃圾处理技术的优缺点及研究现状,为我国餐厨垃圾的高效处理和资源化、能源化利用提供参考。
1.餐厨垃圾基本概况
1.1餐厨垃圾的概念
根据住建部于2013年起实施的《餐厨垃圾处理技术规范》标准,餐厨垃圾是指餐饮垃圾和厨余垃圾的总称。餐饮垃圾是指“饭店、宾馆、单位食堂等的饮食剩余物以及后厨的肉食、油脂、果蔬、面点等加工过程废弃物。厨余垃圾是指家庭日常生活中丢弃的果蔬及食 物下脚料、剩菜剩饭、果皮等易腐有机垃圾。一般情况下,餐厨垃圾包括饭店、宾馆、企事业单位食堂、食品加工厂、家庭等加工、消费食物过程中形成的下脚料、残羹剩饭、过期食品、废料等废弃物,属于有机垃圾的一种,是城市垃圾的重要组成部分,居民区、饭店、各种企事业单位的食堂是餐厨垃圾集中排放的场所。
1.2餐厨垃圾的理化特性
餐厨垃圾是城市固体垃圾中有机垃圾的重要组成部分。从其成分上看,餐厨垃圾主要由蛋白质、脂类、淀粉、纤维素和无机盐等组成,其理化特点可用“四高”来描述,即油脂含量高、有机质含量高、盐分含量高、含水率高。通过分析某大学餐厅餐厨垃圾的基本理化性质,结果显示该餐厨垃圾的 pH 为 6.8、含水率高达 73.03%,蛋白质、脂肪、糖类、盐分、总糖含量分别为 12.16%、6. 23%、4.16%、1.24%、13.95%,不适合直接焚烧处理;提供分析某城市餐厨垃圾的成分特性,结果显示该城市餐厨垃圾有机质含量高达 62.26%,其中 粗蛋白、粗脂肪和粗纤维含量分别达到 13.46%、17.30% 和 6.56% ,具有含水率和盐分含量高等特点。
1.3餐厨垃圾的资源性
餐厨垃圾除含有大量的有机物外,还有丰富的氮、磷、钾、钙等大、中量营养元素和各种微量营养元素。经过合理处理后的餐厨垃圾是制备动物饲料、有机肥料和生物能源的重要资源,是一种高价值的生物资源和能源。
2.餐厨垃圾处理技术
2.1非生物处理技术
卫生填埋是一种很好的处理方式。卫生填埋是将餐厨垃圾埋入地下,利用微生物将生物大分子充分降解为小分子的过程。
由于餐厨垃圾中含有大量可降解组分,稳定时间短,有利于垃圾 填埋场地的反复使用,且卫生填埋处理成本低,操作简便,适合各种垃圾,因此应用比较普遍。但是填埋法存在重大的安全隐患,容易污染地下水、产生甲烷等爆炸性气体,同时资源回收利用率基本为零、占地面积大,不适合用地紧张的地区。因此,无论在欧美、日本还是中国,餐厨垃圾的填埋率都呈下降的趋势,有些国家已经禁止餐厨垃圾进入填埋场处理。
餐厨垃圾焚烧法是将垃圾放在特制的焚烧炉中,用1000 ℃以上高温将餐厨垃圾的有机成分彻底氧化分解,使固体垃圾减量 50%~80%,焚烧产生的能量可以用来取暖、发电,剩余的灰分可能含有大量的重金属及有毒物质,一般在高温下加入 SiO2 等辅料作烧结、玻璃化处理或生产水泥、瓷砖等建筑材料。焚烧法具有处理时间短、减量化显著、占地面积小、场地选择易、无害化较彻底以及余热可回收等优点。但由于餐厨垃圾的特殊性,即含水率高、热值较低,燃烧时会增加燃料消耗,且会导致焚烧炉内燃烧不完全,促进二恶英的生成。同时,焚烧还会产生大量的有害气体及粉尘。
2.2 生物处理技术
餐厨垃圾的厌氧消化是利用兼性厌氧微生物的代谢作用在无氧条件下将复杂的有机物分解为简单的小分子有机物及无机物,在这过程中实现对餐厨垃圾的 减容减量处理以及资源化利用。厌氧消化技术可以根据需要通过控制消化条件和消化程度来产生多种产物,但目前的研究主要集中在甲烷和氢气等能 源物质的生产。氢气是一种非常理想的载能载体,具有高能量密度,高热转化效率,清洁无污染的特点,最有可能成为化石燃料的替代能源;甲烷也是一种理想的优质燃料,可以作为汽车燃料,也可用来供热和发电,有较高的经济利用价值,而且通过厌氧消化产生具有利用价值的氢气和甲烷,耗能低,对环境无污染 或污染较小,因而越来越受到重视。厌氧消化技术通过微生物降解来实现餐厨垃圾的 减容减量和回收利用,自动化程度较高,所需要人力较少,容易控制恶臭气味的散发,且产品具有多样化、经济价值较高等优点。但是微生物对酸碱度要求高,处理技术也很复杂,反应器内生物启动时间长。同时,餐厨垃圾中的盐分和油脂含量过高会导致过度碱化,使消化过程 pH 偏高,抑制了菌体生长,不利于持续并稳定地降解餐厨垃圾;与此同时厌氧发酵产生的沼渣需要进一步处理,通常需干化处理后填埋,或重新堆肥后制成有机肥。
好氧堆肥是指利用好氧微生物在有氧条件下对堆 积于地面或者专门发酵装置中的有机物进行生物降解,最终形成稳定的高肥力腐殖质,其实质就是一个有机质稳定化的过程。好氧堆肥虽然操作技术简单,便于推广,但是需要较大面积的处理场地,堆肥过程会产生臭气,经济效益不高。此外,需要注意的是餐厨垃圾中含有大量盐分,长期使用餐厨垃圾堆肥品可能会 加剧土壤的盐碱化。另外,餐厨垃圾的高油脂和高盐分会抑制微生物生长,延长处理周期和降低堆肥产品的品质,如任连海分析了餐厨垃圾含油量对堆体温度、pH 值、含水率、可溶性碳氮比等好氧过程参数的影响规律,结果表明,含油量较高时好氧堆肥反应速率较慢,反应体系所达最高温随含油量的增高而下降,当含油量达到8%时,堆料最高温度始终达不到 55 ℃,不利于灭菌。同时,油脂会在堆料表面形成一层膜,导致堆料出现厌氧现象,不利于堆肥微生物的生长。
除以上处理技术外,还有部分学者研究各种微生物技术,如:利用餐厨垃圾生产生物柴油、提取生物可降解塑料等。甚至有的学者还研究餐厨废弃物发电技术和生物农药生产技术。但是,这些处理技术技术含量要求较高,经济投入较大,难以推广,有些技术还只处于初步的实验室研究阶段。我们相信,在经济全球化、社会资源大消耗乃至出现资源短缺的背景下,这些技术的开发应用具有广阔的前景,符合我国循环经济发展和可持续发展战略的要求。
3.结语
餐厨垃圾的资源化和能源化处理大多都离不开微生物的分解,而餐厨垃圾的高油脂和盐分含量会抑制微生物的生长,从而降低餐厨垃圾的降解,并且盐分含量对餐厨垃圾处理产品质量有着重要影响。因此,今后需要深入研究餐厨废弃物中高盐和油脂含量对生物降解产品的影响规律,并为此提出恰当的解决方法。