餐厨垃圾处理的有关工程技术探讨

　　餐厨垃圾作为生活垃圾的一部分，具有数量巨大、分布广泛、种类繁多、组分复杂等特点，由于缺乏垃圾源头总量控制和分类储存、收集和适宜的加工处置办法，它将引起环境的恶化和对人类健康的威胁。在国家颁发的《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》（2004年12月29日修订通过，自2005年4月1日起施行）中虽然没有对餐厨垃圾处理提出明确要求，但随着时代进步和社会发展需要，国家发改委等四部委于2010年5月颁布了《关于组织开展城市餐厨废弃物资源化利用和无害化处理试点工作的通知》（发改办环资[2010]1020号），在此文颁发之前后期间，国内部分大中城市也相应对餐厨垃圾的处理采取地方立法并建立工业化示范项目，2010年7月由国务院办公厅颁布了《关于加强地沟油整治和餐厨废弃物管理的意见》（国办发〔2010〕36号），此《意见》中明确提出要组织开展城市餐厨垃圾资源化利用和无害化处理试点工作，到2015年年底前，36个大城市（省会城市和计划单列市）实现餐饮行业餐厨垃圾集中收集和处理。

　　随着一系列政策的出台，标志着餐厨垃圾的处理已经引起人们高度重视，本文就餐厨垃圾的收集、储运、加工和项目运行，从废弃污染物防治的减量化、资源化、无害化和稳定化方面进行分析，对于有关的工程技术问题予以探讨。

一、餐厨垃圾的分类及危害

　　餐厨垃圾多数以半固态存在，按照其来源分为食品加工业固体废物和部分生活垃圾等。食品加工业固体废物主要由动植物为原料加工食物过程中产生的下脚料、废料、过期食品等废弃物；生活垃圾是指与人们吃穿住行等日常相关活动中产生的废弃物，餐厨垃圾中涉及的部分生活垃圾主要指以人们饮食业为范畴而产生的不再食用的饭菜或泔水。

　　由于食物多以粮食及瓜果蔬菜（以碳水化合物形式组成的有机物）、动物肉类（蛋白质）、动植物油脂、食品添加剂、可食用的其他类生物或微生物及其衍生产品（如淀粉借助菌种发酵产生的酒精等）、水等成分构成，食物废弃物形成的餐厨垃圾含有极高的水分与糖分、盐类、蛋白质、脂肪等，此类垃圾很容易腐败变质导致环境恶臭及蚊蝇孳生，在水体中可能造成严重污染和病菌产生，同时此部分垃圾一旦被人们误用或滥用，如未经合格的工艺处理直接用于家禽饲料或提取食用油脂，造成垃圾猪及地沟油的持续危害问题是在所难免的。

二、餐厨垃圾的组分及特点

　　由于人们的饮食习惯不同，餐厨垃圾的组分有较大的异同，从食物的构成来分析，餐厨垃圾中含水量通常超过70%以上，其干物质中含有蔬菜、谷物、动物和水产品的蛋白类肉质、动物与植物油脂以及食品添加剂，每100kg餐厨垃圾中（半固态）通常含有约8～14kg的蛋白质、4～8kg的脂肪、2～4kg糖分以及0.8～1.2kg盐分，多以可降解的碳水化合物形式存在，干基热值一般在2000～3000kcal/kg。

　　由于餐厨垃圾具有极易腐败变质的特点，在高于20℃的气候环境下，其放置时间一般不宜超过24小时，否则工业化加工及形成预期产品将成为难题，及时收集和加工此类垃圾是特别重要的控制环节。

　　根据餐厨垃圾的资源特性，可以从餐厨垃圾中提取油脂和蛋白类物质，经过固液过滤处理后，废液中因含有无机盐和可溶性的有机物质，有机成分一般占75%以上，此类废液中含有C、N、P和部分金属离子，可以利用废水处理技术处理固体污染物、需氧污染物、营养性污染物、油类污染物、生物污染物等污染物种，如采用生物厌氧处理技术制取沼气，经过处理的废水指标做到达标排放或零排放，在不增加过度的能源消耗的前提下，实现资源化利用。

三、餐厨垃圾的工业化处理

　　1.工业化处理原则

　　从工艺技术角度分析，使餐厨垃圾变废为宝将牵涉到固体、液体和气体废物的综合处理技术，在国家颁布的环境保护政策框架下，实现餐厨垃圾处理的资源化、经济性（取决于工艺技术的先进性）、安全可靠性（减少或不引起次生污染）是工业化处理的原则。

　　2.餐厨垃圾工程设计要素

　　根据餐厨垃圾中的组分和区域中形成的可用加工总量，设计适宜的工艺路线和处理装置，通常考虑以下若干要素：

　　（1）餐厨垃圾的来源和日处理量。

　　餐厨垃圾来自于家庭厨房、组织机构内部设立的食堂、宾馆酒店和餐饮服务业及食品加工业等渠道，鉴于垃圾源较分散和垃圾的组分变化较大，以及可用餐厨垃圾处理的时效性，应充分评估区域内可以收集的垃圾总量，然后对指定的垃圾源的样本进行单独及混批分析，确定垃圾的有效组分，将垃圾中的物理成分和化学成分分别测定对应的指标，对固体物质过滤后测定废液中的有机质含量。

　　（2）餐厨垃圾处理的工艺技术类型。

　　对于餐厨垃圾的固液分离处理是必须考虑的步骤，为保证有机质被充分利用，应首先对不可降解物质进行分选去除，然后采取有机固体物质和废液分离。

　　所谓有机固体物质，通常由动物骨骼、水产品的骨翅、肉皮或筋、植物的残渣或叶等，此类固废处理可以采取两条工艺路线：其一，这些物质可以在油脂含量得到适当控制后，采取干燥、破碎等工序制成蛋白饲料粉，干燥的目的使病原菌得到杀灭，其杀灭率一般控制在大于99.99%的水平，破碎成规定的饲料规格后进行检验，必要时采取添加其他物料，使蛋白质含量在20%以上，符合《饲料卫生标准》（GB13078）；其二，也可以采取好氧堆肥工艺，对此类固体物质进行脱水、脱油、脱盐及控制C/N比（通常为20∶1～30∶1）后制取颗粒废料，其肥料质量指标应符合《城市生活垃圾好氧静态堆肥处理技术规程》（CJJ/T52）。在有机固体物质与废液的分离过程中，考虑有大量油脂存在，一是对废液中的油脂进行脱脂处理，二是对含有较高油脂的固体物质表面进行脱脂处理，经过脱脂后的废液，可以采取两种工艺路线：其一是将脱脂后的混合液添加一定量的甘薯渣、果渣、酒糟、油菜渣等饲料产物进行发酵，制取发酵蛋白饲料，具体可以参阅文献[1]中阐述的工艺与设备要求；其二是对混合废液进行厌氧消化处理，可以按照废液中的有机质组成，采取不同的厌氧消化制取沼气工艺，其工艺流程可以参照文献[2]中的论述，对于沼气制取过程中的参数控制可以借鉴文献[3]所述，诸如适当添加部分生物质，使发酵原料的有机质中C∶N∶P∶S的比例范围最好控制在500-1000∶15-20∶5∶3或COD∶N∶P∶S的比例为800∶5∶1∶0.5，沼渣及沼液的处理也可遵循该资料介绍的工艺路线，环境许可时可以添加人禽粪便等生物质，使区域内的各类垃圾配比使用，实现资源综合利用。

　　关于废液厌氧发酵制取沼气的装置，是使用上流式厌氧生物反应器（UASB工艺）还是采用多级内循环厌氧生物反应器（IC工艺），应综合考虑废液中CODCr和BOD5两个水质污染指标，根据测试和工程验算，此类废水的BOD5/CODCr大于0.3，如果混合废液中CODCr大于10000mg/l，建议采取IC装置可以节省建造与运行成本。

　　（3）处理效果和经济性。

　　无论采取何种组合工艺，首先应该从物质的投入与产出关系考虑最终的固体、气体、液体等物质符合对环境的影响要求和使用要求，再充分考虑设计系统的制造成本和经济运行性。

　　如果采取从餐厨垃圾中提取油脂和饲料工艺技术与装备，通常可以生产6%的一次性饲料蛋白粉、10%～12%的发酵饲料和3%～6%的油脂，这意味着1000kg餐厨垃圾可以产生约300～400元的价值，考虑规模、运行成本及折旧等因素，吨餐厨垃圾固定资产投资以20万元为保本线。如果利用废液生产沼气或进一步延伸发电项目，同样可以推算出运行的经济性。根据调研和数据推算，目前国内已有的试点装置，其先期投入的成本偏高，很多环节有待于进一步探索和优化，多少存在入不敷出的障碍，同时可能存在餐厨垃圾资源整合问题，餐厨垃圾通过其他渠道流失，实际运行满足不了整体装置的设计能力。

　　3.因地制宜

　　由于餐厨垃圾组分、来源及形成过程不同，有一定的区域性特点，工艺路线的优化选择和装置的设计，应根据垃圾自身资源的具体情形开展设计工作，同时应特别关注区域性法规和政策的执行力度以及未来的政策趋势，照搬某套工艺技术或装备，往往可能引发诸多问题。

四、讨论与建议

　　餐厨垃圾是城市生活垃圾的重要组成部分，就我国环境公报近年来显示的数据来看，餐厨垃圾已经超过40%的比例并呈上升趋势，其目前的年清收运输量已经接近6000吨，有资料提出城市居民人日均产餐厨垃圾量0.1kg/（天•人），根据抽样调查发现，其实际数据远高于上述值。

　　餐厨垃圾最不宜采取填埋技术，也不适用于作为燃料直接发电，更不可以随意丢弃于环境中，否则对水体的污染、土壤的破坏和饮食的毒害，毕竟会造成不可估量的损失。

　　笔者建议各级政府在加快立法进程中，应注重公共环境的配套政策和财政投入，减少餐厨垃圾总量是资源化利用的最佳方式，长期开展对人们的素质教育显得尤为重要；在财政投入方面，注重增加垃圾分类存放、收集、运输的补贴费用和科研项目的试验费用，加大源头整治和投入，减少已经运行的项目过于依赖财政补贴，否则不利于节能降耗和技术革新；应鼓励新建项目采取BOT运行方式[4]，即鼓励项目承包商直接负责餐厨垃圾处理项目的融资、设计、建造和运行，政府对于此类工程性管理公司表现突出的，可以加大奖励力度并能有效推进该产业的快速成长。

参考文献
[1]郭维烈，郭庆华.新型发酵蛋白饲料〔M〕.第3版.北京：科学技术文献出版社，2005.135~165.
[2]杨岳平，徐新华，刘传富.废水处理工程及实例分析〔M〕.北京：化学工业出版社，2003.104~115.
[3]马德金，孔宪迪，唐根生.生物质制沼气的相关技术参数分析[J].科技传播，2010，8（24）∶135~136.
[4]马德金.中小型工程公司的国际化成长模式[J].工程建设与设计，2010，（12）∶100~103.