張曉宏　劉德江　劉盛林

(1.新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術學院，新疆 昌吉　831100；

2.新疆石河子西域牧歌農(nóng)業(yè)科技公司，新疆 石河子　832000)

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我國餐廚垃圾厭氧處理技術的現(xiàn)狀及發(fā)展前景

張曉宏1劉德江1劉盛林2

(1.新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術學院，新疆 昌吉831100；

2.新疆石河子西域牧歌農(nóng)業(yè)科技公司，新疆 石河子832000)

【摘要】本文闡述了餐廚垃圾的成分和特征，針對目前國內(nèi)餐廚垃圾的六種處理方法，對比其優(yōu)缺點，指出厭氧發(fā)酵處理技術相對較好，它實現(xiàn)了餐廚垃圾的資源化處理和沼氣化利用。通過分析我國餐廚垃圾厭氧處理的優(yōu)勢和兩個典型案例，指出厭氧發(fā)酵工藝在處理餐廚垃圾方面具有廣闊的發(fā)展前景。

【關鍵詞】餐廚垃圾；厭氧發(fā)酵；處理；發(fā)展前景

餐廚垃圾是指人們用餐后所排放的食品類有機廢棄物，它主要來源于大中型酒店餐飲業(yè)、單位及學校食堂、小型餐館及夜市、家庭居民等產(chǎn)生的有機廢棄物。餐廚垃圾的主要成分為糧食類、肉魚及骨頭類、果蔬類及油類物質(zhì)等，就其化學組成而言，餐廚垃圾主要有碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂類、無機鹽及水分等物質(zhì)組成。

據(jù)統(tǒng)計：我國每年產(chǎn)生的餐廚垃圾約900萬t以上，其中可降解的有機物垃圾占到了500萬t。這部分垃圾的可生化性強、易降解，若能被資源化利用，如此龐大數(shù)量的餐廚垃圾將會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。目前，我國餐廚垃圾的主要用于生產(chǎn)飼料，其次是生物柴油或生產(chǎn)地溝油，還有一少部分用來積制堆肥。如何資源化處理、能源化利用餐廚垃圾，實現(xiàn)高效處理、高值利用，已經(jīng)成為世界各國共同探討的問題。

1餐廚垃圾的特征及處理方法

1.1餐廚垃圾的特征

1.1.1生物質(zhì)含量較高

我國餐廚垃圾的生物質(zhì)含量平均值在16%～22%，據(jù)李榮平等人[1]測定北京某高校食堂的餐廚垃圾的成分，其中碳水化合物含量高達40%～60%，蛋白質(zhì)含量為15%～17%，脂類含量為6%～24%。因此，餐廚垃圾的可生物、降解能力強，具有很高的開發(fā)利用價值。

1.1.2含水量及雜質(zhì)成分高

由于餐廚垃圾產(chǎn)生源頭管理不規(guī)范，從而造成含有較多的雜質(zhì)。另外，餐廚垃圾的含水量也很高，一般在75%～93%。因此，它極易酸敗腐爛，產(chǎn)生惡臭性氣味。這不僅造成了收運及輸送設備選取的困難，而且厭氧處理工藝選擇的范圍較小，同時還增加了前處理的難度。

1.1.3脂類及鹽類物質(zhì)含量較高

餐廚垃圾中含有較高的油脂類物質(zhì)，如油酸甘油酯、脂肪酸甘油酯等，還含有較多的氯化鈉及Ca2+等無機鹽，這對資源化的產(chǎn)品品質(zhì)具有明顯的影響。由于沼氣發(fā)電上網(wǎng)困難，國家對新能源的補貼較少等原因，而回收廢棄油脂制取生物柴油獲利較多，因此更多的業(yè)主選擇將餐廚垃圾進行油脂分離后制取生物柴油，很少有人采用餐廚垃圾為原料生產(chǎn)沼氣[2]。

1.2餐廚垃圾處理的方法

目前，我國餐廚垃圾處理的方法主要有六種：

1.2.1物理破碎法

是指在餐廚垃圾產(chǎn)生點直接對其進行破碎、粉碎處理，然后采用水力沖刷，將其排入城市市政下水管網(wǎng)，與城市污水合并進入污水處理廠進行集中處理。應用較多的城市有北京、上海等一線大城市。該法的優(yōu)點是經(jīng)濟性強，占地面積少，方便操作；其缺點是用水量較大，會產(chǎn)生二次污染，容易堵塞管道，還增加了污水中有機物的濃度及處理負荷。

1.2.2焚燒法

是將餐廚垃圾放在特制焚燒爐中，加熱至1000℃以上高溫將其中的有機成分徹底氧化分解，可將固體減量50%～80%，應用較多的城市有東莞、杭州等二線城市。該法的優(yōu)點是減量化、無害化；但缺點上需要加助燃劑，經(jīng)濟性差，工藝要求嚴格，還會產(chǎn)生二噁英等有毒氣體，污染環(huán)境。

1.2.3衛(wèi)生填埋法

衛(wèi)生填埋是將垃圾埋入地下，利用各類微生物將生物大分子充分降解為小分子的生化過程。為了防止填埋過程中產(chǎn)生的滲濾液污染土壤和地下水，填埋場需要建設相應的收集和處理系統(tǒng)。該法的優(yōu)點是處理成本低，技術簡單，適合各種垃圾；缺點是容易產(chǎn)生滲濾液而污染地下水、占地面積大，資源回收率幾乎為零。

1.2.4好氧堆肥法

采用高溫好氧處理技術將其生產(chǎn)堆肥，應用較多的城市是上海。該法的優(yōu)點是操作簡單，運行成本低；缺點是需要進行有機質(zhì)預篩選，需要好氧環(huán)境和去除油脂，同時還會產(chǎn)生惡臭性氣味，經(jīng)濟效益不高。

1.2.5飼料加工法

采用一定的工藝流程和添加劑，將餐廚垃圾加工成動物飼料，應用較多的城市主要是西寧。該法的優(yōu)點工藝簡單，經(jīng)濟投資少、回收大；缺點是需要進行有機質(zhì)預篩選，疾病傳染率高，還需要補充添加劑。

1.2.6厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣

以餐廚垃圾為原料，采用厭氧發(fā)酵技術產(chǎn)生沼氣，應用較多的城市為北京。該法的優(yōu)點是清潔高效，實現(xiàn)了生物質(zhì)能源的回收利用，產(chǎn)生的沼氣是清潔能源可作燃料，產(chǎn)生的沼液、沼渣是優(yōu)質(zhì)有機肥可用于農(nóng)田肥料，且自動化程度高；缺點是沼氣工程投資成本高，操作安全性要求高，還要進行原料的分選、油水分離等預處理。

綜合比較以上六種方法的優(yōu)、缺點，只有厭氧發(fā)酵技術不會對環(huán)境產(chǎn)生二次污染，還能高效地回收利用生物質(zhì)能源，實現(xiàn)了餐廚垃圾的無害化處理、沼氣化利用。因此，該工藝技術逐漸成為世界各國餐廚垃圾處理的熱點。

2我國餐廚垃圾厭氧處理的現(xiàn)狀

由于采用的核心處理技術不同，我國餐廚垃圾處理形成了“四大模式”：“北京模式”多以厭氧消化技術為中心，“西寧模式”以飼料化技術為主，“上海模式”則采用動態(tài)好氧消化——此技術多用于污水處理，而“寧波模式”則生產(chǎn)菌體蛋白、飼料添加劑和工業(yè)油脂。

2.1厭氧消化處理技術

厭氧消化又叫沼氣發(fā)酵，是指有機物質(zhì)在一定的水分、溫度和厭氧條件下，通過種類繁多、功能不同的各類微生物的分解代謝，最終產(chǎn)生甲烷和二氧化碳等混合氣體(沼氣)的復雜的生物化學過程。發(fā)酵原料生成沼氣是通過一系列復雜的生物化學反應過程來實現(xiàn)的。一般認為可分為三個階段：

2.2濕法厭氧消化處理技術

沼氣發(fā)酵按原料中干物質(zhì)含量的高低分為濕式發(fā)酵(TS小于20%)和干式發(fā)酵(TS大于20%)兩種類型，我國多采用前者，而德國等北歐國家多采用后者。

圖1　濕式厭氧消化處理工藝流程圖

由于餐廚垃圾含水量較高，干物質(zhì)尤其是有機干物質(zhì)含量相對較少，因此，適宜采用濕式發(fā)酵，不建議干式發(fā)酵。以北京董村生活垃圾綜合處理廠項目為例，處理量為每天200t餐廚垃圾。采用Biomax濕式厭氧消化工藝處理餐廚垃圾[4]，其工藝流程詳見圖1所示。此工藝優(yōu)點是具有較高的有機負荷承載能力，能回收生物質(zhì)能，較好地實現(xiàn)餐廚垃圾處理的“無害化、減量化及資源化”的要求；缺點是工程投資大，工藝較復雜，產(chǎn)生的沼液、沼渣量較大，運營成本高。

2.3智能化厭氧發(fā)酵處理技術

這是近年來計算機及互聯(lián)網(wǎng)技術在沼氣工程中的應用，通過安裝探頭、電腦軟件等設備，實現(xiàn)了沼氣發(fā)酵工程的在線監(jiān)測和自動化控制等多種智能。目前我國半數(shù)以上的大中型沼氣工程都采用了智能化控制技術，運行管理效果良好。

以泰安餐廚垃圾資源化利用項目為例，項目點緊鄰泰安市垃圾處理場。采用CSTR厭氧發(fā)酵工藝，日處理餐廚垃圾等廢棄物200t，日產(chǎn)沼氣15000m3。該項目的核心技術是：原料預處理+油水分離+CSTR中溫厭氧發(fā)酵工藝。有機質(zhì)收集率及雜質(zhì)去除率均在95%以上，實現(xiàn)了自動進料、自診斷、自調(diào)整和遠程監(jiān)控、實時狀態(tài)查詢等智能化。該項目集成了物聯(lián)網(wǎng)、智能化平臺、預處理分選等多種技術，是“互聯(lián)網(wǎng)+”應用到餐廚垃圾處理中的成功典型。

我國自2010年以來，啟動了城市餐廚廢棄物資源化利用和無害化處理試點工作，截至目前，全國已有83個試點城市，在建和已建成的處理廠90%采用的都是厭氧發(fā)酵技術，該技術路線不僅單一，而且投資成本高、運行管理要求嚴格。據(jù)調(diào)查，全國已建成的餐廚垃圾處理廠能正常運行的不超過10個。因此，如何提高已建處理廠的運行效益是亟待解決的問題。

3我國餐廚垃圾厭氧處理的優(yōu)勢及前景

3.1杜絕地溝油流向餐桌

近年來，地溝油事件頻發(fā)，嚴重危害了人們的身心健康。而地溝油的源頭主要為餐廚垃圾。如果能有效處理好餐廚垃圾，就從源頭上杜絕了地溝油流向餐桌。在目前幾種餐廚垃圾的處理方法中，唯有厭氧發(fā)酵處理工藝實現(xiàn)了廢棄物的無害化、資源化處理和能源化利用，還不會對環(huán)境產(chǎn)生二次污染。

3.2防止產(chǎn)生二次污染

餐廚垃圾含水率及油脂含量高，處理不當容易產(chǎn)生滲濾液等二次污染物，污水亂流向馬路，造成道路油滑，嚴重影響交通。此外，餐廚垃圾在堆放期間會產(chǎn)生惡臭氣體，不僅污染大氣環(huán)境，還影響了居民的身心健康。餐廚垃圾的高油脂、高鹽分、堆置后pH值變低，更容易發(fā)酸敗而污染環(huán)境[5]。

3.3有利于發(fā)展CDM項目

對餐廚垃圾進行厭氧發(fā)酵處理的同時產(chǎn)生具有較高能源品位的沼氣，符合國家鼓勵發(fā)展可再生能源的戰(zhàn)略目標，此外沼氣利用還是碳減排項目，在以CDM項目為主的國際碳減排活動以及國內(nèi)的溫室氣體減排行動中發(fā)揮了積極作用。因此，應大力發(fā)展此項目。

3.4厭氧處理技術前景廣闊

餐廚垃圾通過厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣、沼液和沼渣，再以“三沼”的綜合利用為紐帶，促進餐廚垃圾在處理過程中的能源化利用，將成為高效處理利用餐廚垃圾的一個重要發(fā)展方向[6]。我國現(xiàn)有665座城市，若每一個城市至少建成一座餐廚垃圾處理場，并且均采用厭氧發(fā)酵處理工藝，將具有廣闊的市場前景。

參考文獻：

[1]李榮平，等.餐廚垃圾特性及其厭氧消化性能的研究[J].可再生能源，2010，28(1)：76-80.

[2]尤宇嘉，楊軍華.德國厭氧沼氣工程技術在我國餐廚垃圾處理中的應用[J]，環(huán)境衛(wèi)生工程，2011，19(6)：52-54.

[3]張存勝.厭氧發(fā)酵技術處理餐廚垃圾產(chǎn)沼氣的研究[D].北京化工大學博士學位論文，2013，05，30.

[4]王梅.餐廚垃圾的綜合處理工藝及應用研究[D].西北大學碩士學位論文，2008：5-13.

[5]王星，王德漢，張玉帥.國內(nèi)外餐廚垃圾的生物處理及資源化技術進展[J].環(huán)境衛(wèi)生工程，2005，2(13)：25-29.

[6]胡新軍，張敏等.中國餐廚垃圾處理的現(xiàn)狀、問題和對策[J].生態(tài)學報，2012，3(13)：21-24.

《環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展》已成為對外宣傳

我國環(huán)境保護成就和研究成果的重要窗口

根據(jù)知網(wǎng)《2015年發(fā)行與傳播統(tǒng)計報告》：我刊機構用戶總計近5000個，分布于11個國家和地區(qū)，如美國國會圖書館、代頓ITS公司、美國海軍軍事學院、法國國防部、牛津大學、韓國最高法院、韓國最高檢察院、日本國會圖書館、新加坡國家圖書館、伊士曼化學公司、陶氏化學、NSD生物技術咨詢、南澳大利亞大學等國外機構，我刊業(yè)已成為對外宣傳我國環(huán)境保護成就和研究成果的重要窗口。

The Present Situation and Development Prospect of Food Waste Anaerobic Treatment Technology in China

ZHANG Xiaohong1LIU Dejiang1LIU Shenglin2

(1.Xinjiang Agricultural Vocational and Technical College，Xinjiang Changji 831100；2.Xinjiang Shihezi Xiyu Pastoral Agricultural Company，Xinjiang Shihezi 832000)

Abstract：This paper describes the composition and characteristics of food waste.After comparing advantages and disadvantages，It notes that anaerobic fermentation technology is relatively good in current six domestic food waste treatment method，which implements the food waste and biogas reuse.The status quo and two typical cases of food waste anaerobic treatment analysis，Indicate that anaerobic fermentation process has broad prospects for development in the processing of food waste.

Keywords：Food waste；anaerobic fermentation；dispose；development prospect

中圖分類號：X21

文獻標識碼：A

文章編號：1673-288X(2016)02-0105-03

通訊作者：劉德江，教授，碩士，主要從事沼氣技術領域的研究工作

作者簡介：張曉宏，講師，碩士，主要從事資源環(huán)境方面的教學與研究工作

項目來源：新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術學院科研項目(XJNZYKJ2016012)

引用文獻格式：張曉宏等.我國餐廚垃圾厭氧處理技術的現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2016，41(2)：105-107.