乾貨！我國餐廚垃圾的特性 主流處理技術分析及展望

根據住建部於2013年實施的《餐廚垃圾處理技術規範》標準，餐廚垃圾是指餐飲垃圾和廚餘垃圾的總稱。而餐飲垃圾是指「飯店、賓館、單位食堂等的飲食剩餘物以及后廚的肉食、油脂、果蔬、面點等加工過程廢棄物;廚餘垃圾是指「家庭日常生活中丟棄的果蔬及食物下腳料、剩菜剩飯、果皮等易腐有機垃圾」。

一般餐廚垃圾包括飯店、賓館、企事業單位食堂、食品加工廠、家庭等加工、消費食物過程中形成的下腳料、殘羹剩飯、過期食品、廢料等廢棄物。它屬於有機垃圾的一種，是城市垃圾的主要組成部分，居民區、飯店、各種企事業單位的食堂是餐廚垃圾集中排放的場所。

1餐廚垃圾的基本特性

1.1餐廚垃圾的基本理化特性

餐廚垃圾是城市固體垃圾中有機垃圾的重要組成部分。從其化學成分上看，餐廚垃圾主要由蛋白質、脂類、澱粉、纖維素和無機鹽等組成，其理化特點可用「四高」來描述，即油脂含量高、有機質含量高、鹽分含量高、含水率高。潘愛麗等分析了某大學餐廳餐廚垃圾的基本理化性質，該餐廚垃圾的pH為6.8、水分含量高達73.03%，蛋白質、脂肪、糖類、鹽分、總糖含量分別為12.16%、6.23%、4.16%、1.24%、13.95%，不適合直接焚燒處理。符瞰等分析了海南某一城市餐廚垃圾的成分特性，該城市餐廚垃圾有機質含量高達62.26%，其中粗蛋白、粗脂肪和粗纖維含量分別達到 13.46%、17.30% 和 6.56% ，且具有含水率和鹽分含量高等特點。

1.2 餐廚垃圾的時空差異性

由於餐廚垃圾的組成成分、性質和產量受到居民生活習慣、飲食結構、地方經濟、地區差異、季節變化等各種因素的影響，因此餐廚垃圾的組成成分以及各成分的含量和比例具有明顯的地域或時空差異性。在每日三餐中所產生的餐廚垃圾在理化性質上有明顯的差異性，如李榮平分析了某學校的早餐、中餐、晚餐餐廚垃圾的總固體、揮發性固體、脂肪、蛋白質、碳水化合物含量以及無機鹽離子濃度，結果表明早餐餐廚垃圾總固體量、揮發性固體、VS/TS比值和脂肪含量明顯低於午餐和晚餐的餐廚垃圾，Na+、Ca2+和Cl-含量，特別是Cl-含量，顯著高於後兩者。此外，由於南北方的居民生活習慣和飲食結構不同，因此不同地區的餐廚垃圾組成成分及含量有所差異。

1.3 餐廚垃圾的危害性

由於餐廚垃圾中養分成分和含量豐富，含水率較高，因此極易腐敗發酸發臭，且容易滋生有害生物，如果不及時處理或者處理不當不僅會造成空氣污染和水污源，還會嚴重干擾人們的正常生活，具有危害性的一面。

2 餐廚垃圾的處理技術

目前國內外餐廚垃圾處理技術，按照處理的媒介可以分為非生物處理技術和生物處理技術兩大類。其中非生物處理技術是指傳統的垃圾處理方法，如焚燒和衛生填埋，此外還有新興的機械粉碎直排、脫水飼料化、真空油炸飼料化等;而生物處理技術主要包括厭氧消化和好氧堆肥、蚯蚓堆肥。各處理技術均有優缺點，在實際應用過程中應根據當地的基本情況、經濟條件、餐廚垃圾的特性等因素綜合考慮，多種處理技術綜合使用，以達到更好的處理效果和產生更大的經濟和環境效益。

2.1 非生物處理技術

2.1.1 衛生填埋

衛生填埋是將餐廚垃圾埋入地下，利用各種微生物將生物大分子充分降解為小分子的過程。由於餐廚垃圾中含有大量可降解組分，穩定時間短，有利於垃圾填埋場地的反覆使用，且衛生填埋處理成本低，操作簡便，適合各種垃圾，因此應用比較普遍。但是填埋法存在重大的安全隱患，容易污染地下水、產生甲烷等氣體可能發生爆炸，同時資源回收利用率基本為零、佔地面積大，不適合用地緊張的地區。因此，無論在歐美、日本還是，餐廚垃圾的填埋率都呈下降的趨勢，有些國家已經禁止餐廚垃圾進入填埋場處理。

2.1.2 焚燒

餐廚垃圾焚燒法是將垃圾放在特製的焚燒爐中，用1000℃以上高溫將餐廚垃圾的有機成分徹底氧化分解，使固體垃圾減量化50%~80%，焚燒產生的能量可以用來取暖、發電，剩餘的灰分可能含有大量的重金屬及有毒物質，一般在高溫下加入二氧化硅等輔料作燒結或玻璃花處理，或生產水泥、瓷磚等建築材料。焚燒法具有處理時間短、減量化顯著、佔地面積小、場地選擇易、無害化較徹底以及餘熱可回收等優點。但是由於餐廚垃圾的特殊性質，即含水率高、熱值較低，燃燒時會增加燃料消耗;且會導致焚燒爐內燃燒不完全，促進二噁英的生成;同時焚燒還會產生大量的有害氣體及粉塵，破壞生態環境，危害人類健康。

2.1.3 機械粉碎直排

機械粉碎直排法就是指利用垃圾處理機將餐廚垃圾粉碎後排入下水道，其實質就是利用污水處理系統來降解有機質。這樣可以防止直接排放而使下水道堵塞和在室內發臭等問題。但是由於餐廚垃圾中的油脂含量高且容易凝結成塊，因此直排容易造成排水管堵塞，大大降低城市下水道的排水能力和排水量，而且高油脂含量等特性也增加了城市污水處理廠的負荷，同時更不可避免產生二次污染。

2.1.4 脫水飼料化

脫水飼料化法就是將餐廚垃圾置於密閉容器中並加入適量的水，然後進行加熱處理，反應后固液分三層，從上到下分別是油脂、水和固體物質，將下層物質脫水乾燥粉碎后得到飼料的方法。通過該方法處理餐廚垃圾而獲得的產品，明顯提高了飼用價值，既是良好的飼料原料，又方便回收油脂;且生產工藝簡單，處理周期短，可針對具體的情況對處理設備進行重組調整，適用範圍較廣，是一種極具潛力的處理技術。但該技術本身也有缺陷，如加熱很難去除霉桿黴菌等菌種，若提高溫度，又會破壞下層固體物質的營養成分，導致飼料產品的安全隱患。

2.1.5 真空油炸飼料化

真空油炸飼料化法也稱為減壓油溫脫水法，指的是以油為熱媒體，在減壓(或真空等特定的條件下進行油炸餐廚垃圾，所用油可以是飯店或食品工廠等用過的廢食用油。通過採用減壓(或真空)處理后，餐廚垃圾的氧化大大減少，這樣不僅保證減少所獲飼料的營養成分的流失，而且也同時進行了真空消毒處理。此外，在真空油炸過程中還可以迅速降低了餐廚垃圾中的水分含量。經過油炸后獲得的產品完全可以作為一種比較理想的綠色飼料，也易於儲存和運輸。該技術的缺點就是成本投資大，技術要求高，不適合資金有限的地區。

目前，這兩種飼料化處理方式也存在一些主要問題：

第一是由餐廚垃圾處理得出的飼料中的動物蛋白被同種動物食用后可能引起潛在的、不確定性的疾病的風險，即同源污染。

第二是飼料含鹽量大於1.8%時，就會對於成年畜禽的生長、發育有一定的影響，而由這兩種方式獲得的飼料鹽分含量一般是該值的2倍以上。

由此可見，這兩種種方式得到的飼料產品質量保障性低，安全性不易控制，存在難以控制的安全隱患。

2.2 生物處理技術

2.2.1 厭氧消化

餐廚垃圾的厭氧消化是指利用兼性厭氧微生物的代謝作用在無氧條件下將複雜的有機物分解為簡單或小分子有機物及無機物，在這過程中實現對餐廚垃圾的減容減量處理以及資源化利用的方法。厭氧消化技術可以根據需要通過控制消化條件和消化程度來產生多種產物，但目前的研究主要集中在甲烷和氫氣等能源物質的生產。氫氣是一種非常理想的載能載體，具有很高的能量密度，熱轉化效率高，清潔無污染的特點，被認為是最有可能成為化石燃料的替代能源;甲烷也是一種理想的優質燃料，可以作為汽車燃料，也可用來供熱和發電，有較高的經濟利用價值，而且通過厭氧消化產生具有利用價值的氫氣和甲烷，耗能低，對環境無污染或污染較小，因而越來越受到人們的重視。

厭氧消化技術通過微生物降解來實現餐廚垃圾的減容減量和回收利用，其自動化程度較高，所需要人力較少，容易控制惡臭氣味的散發，且產品具有多樣化、經濟價值較高等優點。但是微生物對酸鹼度要求高，處理技術也很複雜，反應器內生物啟動時間長;同時餐廚垃圾中的鹽分和油脂含量過高會導致過度鹼化，使消化過程pH偏高，抑制菌體生長，不利於持續並穩定地降解餐廚垃圾;與此同時厭氧發酵產生的沼渣，需要進一步處理，通常需干化處理后填埋，或重新堆肥后製成有機肥。

2.2.2 好氧堆肥

好氧堆肥是指利用好氧微生物在有氧條件下對堆積於地面或者專門發酵裝置中的有機物進行生物降解，最終形成穩定的高肥力腐殖質，其實質就是一個有機質穩定化的過程。好氧堆肥雖然操作技術簡單，便於推廣，但是需要較大面積的處理場地，堆肥過程會產生難聞氣味，經濟效益不高。此外，需要注意的是由於餐廚垃圾中含有大量鹽分，長期使用餐廚垃圾堆肥品可能會加劇土壤的鹽鹼化。

另外，餐廚垃圾的高油脂和高鹽分會抑制微生物生長，延長處理周期和降低堆肥產品的品質，如任連海分析了餐廚垃圾含油量對堆體溫度、pH值、含水率、可溶性碳氮比等好氧過程參數的影響規律，結果表明含油量較高時好氧堆肥反應速率較慢，反應體系所達最高溫隨含油量的增高而下降，當含油量達到8%時，堆料最高溫度始終達不到55℃不利於滅菌。同時，油脂會在堆料表面形成一層膜，導致堆料出現厭氧現象，不利於堆肥微生物的生長。

2.2.3 蚯蚓堆肥

蚯蚓堆肥法是指在好氧堆肥的基礎上投入蚯蚓，利用蚯蚓自身豐富的酶系統，將餐廚垃圾的有機物質轉化為自身或其他生物易於利用的營養物質，加速堆肥化的穩定過程 ，又稱蚯蚓生物穩定化技術。蚯蚓消化道分泌的澱粉酶、蛋白酶、脂肪分解酶、纖維素酶、幾丁質酶及腸道內微生物群落可以加速分解基質纖維素及蛋白質成分，能有效地分解餐廚垃圾，同時還能降低甚至抑制堆肥過程中臭味的產生。此外，蚯蚓代謝活動還可以產生大量的活性物質，有利於作物生長和品質改善;蚯蚓堆肥不僅可以降低碳氮比和重金屬含量，提高堆肥肥效，而且蚯蚓糞便也是髙肥效生物肥。因此蚯蚓堆肥技術具有較高的生態效益和經濟效益，利用蚯蚓處理餐廚垃圾，不僅工藝簡單，不需要特殊設備，還可以促進垃圾資源化利用和良性循環，實現可持續發展。

但是蚯蚓對其生長環境要求很高，需要有適合的溫度、濕度、氧氣濃度、pH等，而餐廚垃圾的高水分、高鹽含量等特性均不利於該項技術的進行，且堆肥過程中產生的甲烷和其他臭氣也不利於蚯蚓的生存。此外，蚯蚓是一種低等動物，它在處理垃圾過程中容易逐步退化，且餐廚垃圾中油脂和鹽含量高的特性也會影響蚯蚓的生長。

2.3 其他處理技術

除以上處理技術外，還有部分學者研究各種微生物技術如制生物柴油、提取生物可降解塑料等，甚至有的學者還研究餐廚廢棄物的產電技術和生產生物農藥。但是這些處理技術技術含量要求較高，經濟投入較大，難以推廣，甚至有些還只處於初步的實驗室研究階段。但是在經濟全球化、社會資源大消耗乃至出現資源短缺的社會背景下，這些技術的開發應用具有廣闊的前景，同時也符合循環經濟發展的要求和可持續發展戰略。

3 展 望

餐廚垃圾處理技術的多樣化，說明了餐廚垃圾的合理及時處理在城市垃圾處理中的重要性，特別是近年餐廚垃圾資源化技術大量研究，也說明將餐廚垃圾變廢為寶具有廣闊的發展前景。但是本文前面所介紹的幾種技術都必須把餐廚垃圾集中收集運輸到一個固定場所，然後才進一步處理使之資源化。這樣不僅增加了餐廚垃圾的收集難度，運輸成本高，也難免會在運輸過程中出現泄露現象而污染環境，且佔用大量面積土地。所以有學者提出餐廚垃圾原位減量技術，該技術的核心部分就是微生物菌種的選育和設備參數的優化以及菌種的控制，其對人體和社會的安全性不容忽視。因此，這將是今後餐廚垃圾處理技術的研究熱點之一。

文章來源北極星環保網：