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餐厨垃圾处理的现状及处理工艺介绍
餐厨垃圾具有高水分、高盐分、高有机质含量、组分时空差异明显、危害性与资源性并存的特点。目前常用的餐厨垃圾处理技术如焚烧、卫生填埋、生态饲料、厌氧消化、好氧堆肥和蚯蚓堆肥等,通常存在着资源化利用效率低、经济效益不够理想的缺陷。餐厨垃圾资源化处理上存在“行政瓶颈”和“技术瓶颈”两大方面的问题:“行政瓶颈”的解决之道在于完善管理及处理体系,各级政府部门切实重视、加大投入,强力推进垃圾分类投放;而对于“技术瓶颈”,除综合运用多种现有处理技术外,开发新技术提高餐厨垃圾的资源化循环利用程度,是关键所在。
餐厨垃圾是一个外延非常广泛的概念,Priceet等认为食物生产、运输、分配及消费中产生的废弃部分都属于餐厨垃圾。而根据中国住房和城市建设部制定的《餐厨垃圾处理技术规范》(征求意见稿),餐厨垃圾是指“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残羹剩饭、过期食品、下脚料、废料等废弃物。包括家庭厨余垃圾、市场丢弃的食品和蔬菜垃圾、食品厂丢弃的过期食品和餐饮垃圾等”。在通常的观念及论述里面,餐厨垃圾则基本上专指家庭厨房、公共食堂及餐饮行业的食物废料和食物残余,这种专指用“厨余垃圾”(在部分文献中将餐厨垃圾等同于厨余垃圾)来称呼可能会更为恰当。
在美国、日本、韩国及欧盟等国,餐厨垃圾资源化处理早已法制化和企业化,成为了一项成熟的环保产业,而国内对于餐厨垃圾资源化处理尚处在起步阶段。本文对中国餐厨垃圾处理的现状、问题和对策进行了综述,首先介绍了餐厨垃圾的基本特点,评述了国内外常用餐厨垃圾处理技术,然后较为全面地阐述了国内餐厨垃圾处理的现状及存在的瓶颈问题,最后对两个瓶颈问题进行了对策思考。试图对我国餐厨垃圾的处理现状有一个比较全面而正确的介绍,为我国餐厨垃圾的高效处理和资源化利用提供参考意见。
1.1、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,其理化特点是高水分、高盐分和高有机质含量,并且油脂含量远远高于其他有机垃圾。潘爱丽等[2]分析了吉林大学餐厅餐厨垃圾的基本理化性质,该餐厨垃圾微酸性,pH值为6.8;主要营养成分——水分、蛋白质、脂肪、糖类和盐分的含量分别为73.03%、12.16%、6.23%、4.16%、1.24%;灰分为1.75%,总碳含量13.95%,不适合直接焚烧处理。
餐厨垃圾有机质含量高,产量大、产地分散,极易腐败发酸发臭、滋生有害生物,若收集转运过程中发生泄漏则会污染空气、土壤及水源,严重干扰人们的正常生活,具有危害性的一面。中国大部分地区习惯上将餐厨垃圾作为廉价饲料直接饲喂畜禽。但是城市餐厨垃圾除了含有金属物、牙签及塑料等尖硬物体会伤及畜禽消化道,还含有大量病原微生物、寄生虫及其虫卵,饲喂畜禽后易引起人畜共患疾病。此外,餐厨垃圾直接饲喂畜禽存在食物链危险:一是病原微生物所产生的生物毒素在畜禽体内富集,进而通过食物链转移到人体;二是餐厨垃圾含有大量所饲喂畜禽的同源性蛋白,存在重大安全隐患,如目前普遍认为疯牛病(牛海绵状脑病)大规模爆发主要原因是牛食用了患有羊痒症的羊肉骨粉,因此加拿大、美国、日本、韩国及欧盟等国已立法严禁使用反刍动物蛋白提炼动物饲料或者使用动物源性蛋白饲料喂养同种动物。中国农业部亦出台了《动物源性饲料产品安全卫生管理办法》,明文禁止使用动物源性饲料饲喂反刍动物。
填埋处理是一种简单而且普遍的垃圾处理方法。但会局限垃圾资源的综合回收利用,而且占用大量土地,污染环境。
2、焚烧法
将餐厨垃圾与生活垃圾混在一起进行焚烧处理或建立垃圾焚烧厂,通过垃圾焚烧产生的热量进行发电。
3、堆肥法
依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物,在人工控制的条件下,将餐饮废渣的水分蒸发掉,经干燥后磨碎,把餐饮废渣通过一系列处理工序转变为可供农业生产使用的有机复合肥,防止产生有害气体。
堆肥化处理主要包括:好氧堆肥,蚯蚓堆肥。
厌氧工艺是指利用垃圾生产沼气并将其转化为电能与燃气,对厌氧消化罐中产出的残渣进行二次发酵堆肥处理。国际上常用的有干式、湿式两种工艺。
餐厨垃圾进行厌氧消化可得到沼气、氢气、乙醇或乳酸等。
工艺流程如下图:
生物柴油是指以动植物油脂为原料,通过酯交换生产的柴油,也称之为再生燃油。地沟油通过酸、碱两步法、分离反应法、完全催化法等工艺制得生物油。
工艺流程如下图:
选取自然界生命活力和增殖能力强的高温复合微生物菌种,在生化处理设备中,对食品、餐厨垃圾等有机废弃物进行高温高速发酵,使各种有机物得到降解和转化。
7、饲料化技术
餐厨垃圾中含有大量的有机营养成分,其饲料化具有相当的优势。饲料化可分为生物法和物理法。
生物法:利用微生物菌体处理餐厨垃圾,利用微生物的生长繁殖和新陈代谢,积累有用的菌体、酶和中间体,经烘干后制成蛋白饲料。
物理法:直接将餐厨垃圾脱水后进行干燥消毒,粉碎后制成饲料。脱水方法有常规高温脱水、发酵脱水、油炸脱水。
根据技术选择的要求,设计出一种以餐厨垃圾为原料生物发酵制蛋白饲料的生产工艺流程,
如图: