餐厨垃圾处理及资源化利用
呼斯冷+刘峻珲+贾挨兵+谷清宏
摘要：阐述了餐厨垃圾的特性、危害及餐厨垃圾处理的主要工艺技术路线，通过餐厨垃圾的预处理-厌氧消化-资源化利用等关键环节，最终达到餐厨垃圾的减量化、无害化、资源化目的。
关键词：餐厨垃圾；厌氧处理；资源化利用
中图分类号：X799.3 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）01-0067-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.01.038
Food waste treatment and resource utilization-Take Wushen Banner food waste treatment plant as an example
Husileng 1，2， Liu Junhui 1，2， Jia Aibing 1，2， Gu Qinghong 1，2
（1. Wushen banner Hengtai Solid Waste Treatment Institute， Ordos Inner Mongolia 017000，China；
2. Wushen banner Chen Yang Renewable Resources Limited Liability Company， Ordos Inner Mongolia 017000，China）
Abstract： The characteristics and hazards of food waste and the main process technology of food waste disposal are described. Through the key steps such as pretreatment of food waste - anaerobic digestion - utilization of resources， the reduction of food waste is finally achieved ， Harmless， resource-oriented purposes.
Key words： Food waste； Anaerobic treatment； Resource utilization
餐厨垃圾是指居民日常生活以外的食品加工、餐饮服务、单位供餐等活动中产生的剩菜剩饭等垃圾（泔水）和废弃食用油脂，俗称泔脚、泔水或潲水。餐厨垃圾因其自身特点，易造成环境污染，产生大量恶臭物质。由于其油脂含量高，如收运处置不进行严格控制，易造成食品卫生安全隐患等一系列问题。
1 餐厨垃圾的基本特性
1.1 基本理化特性
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：含固约为 15 %～20 % ，易腐垃圾约为 60 %～80% 左右；盐分含量高、含水率高：厨余垃圾含水率在 75%～85% ，餐饮含水率可达 93% 以上[1]。
1.2 危害性
由于餐厨垃圾中营养成分含量丰富，含水率较高，因此极易腐败发酸发臭，且容易滋生有害生物，如果不及时处理或者处理不当不仅会造成空气污染和水污源，还会严重干扰人们的正常生活。其危害性主要表现在以下两个方面：1）影响居住环境：餐厨垃圾影响人们的嗅觉和视觉的舒适感以及生活卫生，甚至滋生病菌，造成疾病传播；餐厨垃圾能够加剧填埋场的产气和渗滤液的析出，而垃圾渗滤液可以通过地表径流和渗漏作用，给地表水和地下水造成污染。2）影响人们身心健康：在我国大部分地区，人们习惯上将餐厨垃圾直接用来饲喂畜禽，但是餐厨垃圾含有大量病原微生物、寄生虫及其虫卵，饲喂畜禽后容易引起人畜共患疾病[2]。
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 餐厨垃圾的处理技术
目前国内外餐厨垃圾处理技术，按照处理媒介可以分为非生物处理技术和生物处理技术两大类。其中非生物处理技术是指传统的垃圾处理方法，如焚烧和卫生填埋，此外还有新兴的机械粉碎直排、脱水饲料化、真空油炸饲料化等；而生物处理技术主要包括厌氧消化和好氧堆肥、蚯蚓堆肥。各处理技术均有优缺点，在实际应用过程中应根据当地的基本情况、经济条件、餐厨垃圾的特性等因素综合考虑，多种处理技术综合使用，以达到更好地处理效果和经济、环境效益[3]。
3 乌审旗餐厨垃圾处理项目为例
餐厨垃圾处理工艺图
3.1 接料及预处理
餐厨垃圾水分含量大，有机质含量高，油脂丰富，在进行厌氧消化之前需进行预处理，主要通过预处理选出大件物和玻璃，然后通过挤压螺旋设备固液分离、油水分离，最终油回收利用，再磁选机设备选出废金属等再生物资，有机物部分通过破碎均浆工艺与设备进行厌氧消化。通过工艺优化和设备完善，使项目的分选效率提高到95%，资源化利用率达到85%[4]。
3.2 餐厨垃圾厌氧消化
厌氧发酵系统是餐厨垃圾处理工艺的关键部分，通过对厌氧发酵各影响因素研究，完善餐厨垃圾厌氧发酵工艺，提高处理效率：研究各级反应器的pH值、温度、碱度、进料方式、消化液（沼液）回流比等因素对有機酸浓度、氨氮浓度的影响，建立系统运行参数与控制指标之间的相应关系，在中小试验研究的基础上建成安全稳定的厌氧消化装置和设备，厌氧消化的有机物降解率达到58%以上，容积产气率提高20%，发酵周期缩短至20天左右。
3.3 厌氧消化产物资源梯度利用
基于厌氧消化产物—沼渣的物理、化学和微生物特性以及北方地区不同的应用需求，制备有机颗粒肥，用于开展荒漠治理、园林绿化、基质育苗等不同层次和水平的沼渣梯度利用技术研究。确定不同梯度的利用技术对沼渣特性和施用方式、水平的要求，以及对产品品质和土壤环境的影响[5]。基于厌氧消化产物—沼液回用脱氮处理，通过沼液循环回用，替换水以调节原料的发酵进料浓度，可以达到节水和减少沼液外排的目的，是较为经济有效地沼液减量处理方式。此外，沼液回用还能起到热量回收、增加系统微生物总量、提高系统缓冲能力和产气量的作用。但沼液循环回用过程中会遇到氨氮、挥发性脂肪酸浓度累积抑制厌氧微生物，难降解物质无效循环等一系列问题。针对这些问题，对沼液回用技术进行系统研究。
基于厌氧消化产物—沼气提纯，沼气进入沼气净化系统，通过传统的湿法-干法脱硫设备脱硫、PSA去除沼气中H2S和CO2，将沼气中的甲烷提纯至97%以上。提纯后的沼气制备CNG（车载燃料），为天然气燃料动力车加气或者制作清洁燃料用户做饭[6]。
4 本项目的创新点
本项目通过餐厨垃圾预处理的关键设备研发，包括挤压螺旋固液分离、油水分离、生物质分离、磁选、破碎均浆工艺与设备。通过工艺优化和设备完善，使本项目的分选效率提高到95%，实现了餐厨垃圾厌氧消化处理。
本项目厌氧消化处理后产出物的资源化利用，沼渣制作有机颗粒肥，用于荒漠化治理、园林绿化等。对产生的沼液进行脱氮处理后生产回用，沼气提纯净化为高附加值的清洁燃料及CNG等，资源化利用率达到85%[7]。
5 结语
餐厨垃圾处理项目的实施有利于城市环境的改善，提高城市的环境质量 ，可保 障餐厨垃圾无害化、资源化和减 量化处理处理，保证餐厨垃圾得到合理处置，避免再次进入人们的餐桌，保证了食品安全。减轻城市由餐厨垃圾带来的环境污染，大大减轻了由于餐厨垃圾处理而带来的大气、土城、地下水等方面的环境污染 ， 值得推广和应用。餐厨垃圾处理技术尚属摸索尝试阶段，受前段餐厨垃圾收运体系影响大。建议完善餐厨收运系统、政府给予合理补偿、加强资金监管，以激励企业进行技术创新[8]。
参考文献
[1]刘红霞，何亮，餐厨垃圾预处理工艺研究[J].绿色科技，2016，（10）：12-13.
[2]华云，王丽莉，张波.我国餐厨垃圾处理现状及主要处理技术应用情况[J].城市管理技术，2009， （2）：60-63.
[3]季竹.天津市餐厨垃圾管理现状及对策[J].环境卫生工程，2011，19（1）：25-26.
[4]农传江，徐智，汤利，张发宝，餐厨垃圾特性及处理技术分析[J].环境工程，2014，（32）：15-16.
[5]王攀，任连海，甘筱.城市餐厨垃圾产生现状调查及影响因素分析[J].环境科学与技术，2013，36（3）：181-185.
[6]胡新军，张敏，余俊锋等.中国餐厨垃圾处理的现状、问题和对策[J].生态学报，2012，32（14）：4575-4584.
[7]李荣平，葛亚军，王奎升等，餐厨垃圾特性及其厌氧消化性能研究[J].可再生能源，2010，28（1）：76-80.
[8]陈锷，顾向阳，餐厨垃圾处理与资源化技术进展[J].环境研究与监测，2012，25（3）：57-61.
收稿日期：2018-01-04
作者簡介 ：呼斯冷（1986-），男，研究方向为固体废弃物的研究。
摘要：阐述了餐厨垃圾的特性、危害及餐厨垃圾处理的主要工艺技术路线，通过餐厨垃圾的预处理-厌氧消化-资源化利用等关键环节，最终达到餐厨垃圾的减量化、无害化、资源化目的。
关键词：餐厨垃圾；厌氧处理；资源化利用
中图分类号：X799.3 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）01-0067-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.01.038
Food waste treatment and resource utilization-Take Wushen Banner food waste treatment plant as an example
Husileng 1，2， Liu Junhui 1，2， Jia Aibing 1，2， Gu Qinghong 1，2
（1. Wushen banner Hengtai Solid Waste Treatment Institute， Ordos Inner Mongolia 017000，China；
2. Wushen banner Chen Yang Renewable Resources Limited Liability Company， Ordos Inner Mongolia 017000，China）
Abstract： The characteristics and hazards of food waste and the main process technology of food waste disposal are described. Through the key steps such as pretreatment of food waste - anaerobic digestion - utilization of resources， the reduction of food waste is finally achieved ， Harmless， resource-oriented purposes.
Key words： Food waste； Anaerobic treatment； Resource utilization
餐厨垃圾是指居民日常生活以外的食品加工、餐饮服务、单位供餐等活动中产生的剩菜剩饭等垃圾（泔水）和废弃食用油脂，俗称泔脚、泔水或潲水。餐厨垃圾因其自身特点，易造成环境污染，产生大量恶臭物质。由于其油脂含量高，如收运处置不进行严格控制，易造成食品卫生安全隐患等一系列问题。
1 餐厨垃圾的基本特性
1.1 基本理化特性
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：含固约为 15 %～20 % ，易腐垃圾约为 60 %～80% 左右；盐分含量高、含水率高：厨余垃圾含水率在 75%～85% ，餐饮含水率可达 93% 以上[1]。
1.2 危害性
由于餐厨垃圾中营养成分含量丰富，含水率较高，因此极易腐败发酸发臭，且容易滋生有害生物，如果不及时处理或者处理不当不仅会造成空气污染和水污源，还会严重干扰人们的正常生活。其危害性主要表现在以下两个方面：1）影响居住环境：餐厨垃圾影响人们的嗅觉和视觉的舒适感以及生活卫生，甚至滋生病菌，造成疾病传播；餐厨垃圾能够加剧填埋场的产气和渗滤液的析出，而垃圾渗滤液可以通过地表径流和渗漏作用，给地表水和地下水造成污染。2）影响人们身心健康：在我国大部分地区，人们习惯上将餐厨垃圾直接用来饲喂畜禽，但是餐厨垃圾含有大量病原微生物、寄生虫及其虫卵，饲喂畜禽后容易引起人畜共患疾病[2]。
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 餐厨垃圾的处理技术
目前国内外餐厨垃圾处理技术，按照处理媒介可以分为非生物处理技术和生物处理技术两大类。其中非生物处理技术是指传统的垃圾处理方法，如焚烧和卫生填埋，此外还有新兴的机械粉碎直排、脱水饲料化、真空油炸饲料化等；而生物处理技术主要包括厌氧消化和好氧堆肥、蚯蚓堆肥。各处理技术均有优缺点，在实际应用过程中应根据当地的基本情况、经济条件、餐厨垃圾的特性等因素综合考虑，多种处理技术综合使用，以达到更好地处理效果和经济、环境效益[3]。
3 乌审旗餐厨垃圾处理项目为例
餐厨垃圾处理工艺图
3.1 接料及预处理
餐厨垃圾水分含量大，有机质含量高，油脂丰富，在进行厌氧消化之前需进行预处理，主要通过预处理选出大件物和玻璃，然后通过挤压螺旋设备固液分离、油水分离，最终油回收利用，再磁选机设备选出废金属等再生物资，有机物部分通过破碎均浆工艺与设备进行厌氧消化。通过工艺优化和设备完善，使项目的分选效率提高到95%，资源化利用率达到85%[4]。
3.2 餐厨垃圾厌氧消化
厌氧发酵系统是餐厨垃圾处理工艺的关键部分，通过对厌氧发酵各影响因素研究，完善餐厨垃圾厌氧发酵工艺，提高处理效率：研究各级反应器的pH值、温度、碱度、进料方式、消化液（沼液）回流比等因素对有機酸浓度、氨氮浓度的影响，建立系统运行参数与控制指标之间的相应关系，在中小试验研究的基础上建成安全稳定的厌氧消化装置和设备，厌氧消化的有机物降解率达到58%以上，容积产气率提高20%，发酵周期缩短至20天左右。
3.3 厌氧消化产物资源梯度利用
基于厌氧消化产物—沼渣的物理、化学和微生物特性以及北方地区不同的应用需求，制备有机颗粒肥，用于开展荒漠治理、园林绿化、基质育苗等不同层次和水平的沼渣梯度利用技术研究。确定不同梯度的利用技术对沼渣特性和施用方式、水平的要求，以及对产品品质和土壤环境的影响[5]。基于厌氧消化产物—沼液回用脱氮处理，通过沼液循环回用，替换水以调节原料的发酵进料浓度，可以达到节水和减少沼液外排的目的，是较为经济有效地沼液减量处理方式。此外，沼液回用还能起到热量回收、增加系统微生物总量、提高系统缓冲能力和产气量的作用。但沼液循环回用过程中会遇到氨氮、挥发性脂肪酸浓度累积抑制厌氧微生物，难降解物质无效循环等一系列问题。针对这些问题，对沼液回用技术进行系统研究。
基于厌氧消化产物—沼气提纯，沼气进入沼气净化系统，通过传统的湿法-干法脱硫设备脱硫、PSA去除沼气中H2S和CO2，将沼气中的甲烷提纯至97%以上。提纯后的沼气制备CNG（车载燃料），为天然气燃料动力车加气或者制作清洁燃料用户做饭[6]。
4 本项目的创新点
本项目通过餐厨垃圾预处理的关键设备研发，包括挤压螺旋固液分离、油水分离、生物质分离、磁选、破碎均浆工艺与设备。通过工艺优化和设备完善，使本项目的分选效率提高到95%，实现了餐厨垃圾厌氧消化处理。
本项目厌氧消化处理后产出物的资源化利用，沼渣制作有机颗粒肥，用于荒漠化治理、园林绿化等。对产生的沼液进行脱氮处理后生产回用，沼气提纯净化为高附加值的清洁燃料及CNG等，资源化利用率达到85%[7]。
5 结语
餐厨垃圾处理项目的实施有利于城市环境的改善，提高城市的环境质量 ，可保 障餐厨垃圾无害化、资源化和减 量化处理处理，保证餐厨垃圾得到合理处置，避免再次进入人们的餐桌，保证了食品安全。减轻城市由餐厨垃圾带来的环境污染，大大减轻了由于餐厨垃圾处理而带来的大气、土城、地下水等方面的环境污染 ， 值得推广和应用。餐厨垃圾处理技术尚属摸索尝试阶段，受前段餐厨垃圾收运体系影响大。建议完善餐厨收运系统、政府给予合理补偿、加强资金监管，以激励企业进行技术创新[8]。
参考文献
[1]刘红霞，何亮，餐厨垃圾预处理工艺研究[J].绿色科技，2016，（10）：12-13.
[2]华云，王丽莉，张波.我国餐厨垃圾处理现状及主要处理技术应用情况[J].城市管理技术，2009， （2）：60-63.
[3]季竹.天津市餐厨垃圾管理现状及对策[J].环境卫生工程，2011，19（1）：25-26.
[4]农传江，徐智，汤利，张发宝，餐厨垃圾特性及处理技术分析[J].环境工程，2014，（32）：15-16.
[5]王攀，任连海，甘筱.城市餐厨垃圾产生现状调查及影响因素分析[J].环境科学与技术，2013，36（3）：181-185.
[6]胡新军，张敏，余俊锋等.中国餐厨垃圾处理的现状、问题和对策[J].生态学报，2012，32（14）：4575-4584.
[7]李荣平，葛亚军，王奎升等，餐厨垃圾特性及其厌氧消化性能研究[J].可再生能源，2010，28（1）：76-80.
[8]陈锷，顾向阳，餐厨垃圾处理与资源化技术进展[J].环境研究与监测，2012，25（3）：57-61.
收稿日期：2018-01-04
作者簡介 ：呼斯冷（1986-），男，研究方向为固体废弃物的研究。
