餐厨垃圾集中处理技术研究进展及存在的问题

餐厨垃圾集中处理技术研究进展及存在的问题摘要：分析了餐厨垃圾的特点和处理现状，从填埋、焚烧、饲料化、堆肥等四个方面阐述了餐厨垃圾集中处理技术的特点和不足，就处理方式、运输、二次污染等提出了存在的问题，并对于餐厨垃圾集中处理产业化发展提出了建议。关键词：餐厨垃圾、集中处理、填埋、焚烧、饲料化、堆肥、二次污染1.餐厨垃圾现状餐厨垃圾（或称厨余垃圾）的定义包括两个部分，其一是厨房里食品加工过程中产生的废料，其二是餐桌上吃剩的食品。目前我国大部分地区餐厨垃圾与普通垃圾一起送至填埋场或焚烧炉处理。由于餐厨垃圾占垃圾总量的比例大（50%左右）且含水率高（80~90%），因此填埋会造成不易压实、渗沥液处理量增大等问题；焚烧则会消耗大量能源用于水分蒸发。经济发达地区已经开始重视这些问题，例如韩国汉城市自2003年7月起未经处理的餐厨垃圾不得进入垃圾填埋场填埋；韩国全国则于2005年起所有填埋场不再接受餐厨垃圾。餐厨垃圾与普通市政垃圾分开收集是趋势所在。我国部分城市已经出台相关政策，对于餐厨垃圾处理作出规定：深圳2005年至2010年的城市垃圾分类率将达到60％至90％，其中宾馆、酒楼、饭店和单位食堂的餐厨垃圾单独收集、运输。2003年12月，北京市政府发布了《北京市生活垃圾治理白皮书》。针对目前日产餐厨垃圾约1050吨的现状（2008年将达到1200吨）提出：规范餐厨垃圾的集中收集、运输和处理。2004年内将出台《北京市餐厨垃圾管理办法》，并且在大兴区魏善庄、朝阳区高安屯、通州区董村、海淀区六里屯建设餐厨垃圾集中处理厂，届时达到日处理能力1200吨的规模。上海市早在2001年就颁布了《关于加强上海市餐厨垃圾处置和管理工作的实施意见》《上海市餐厨垃圾处理和管理试行办法》，并且选择复旦大学、上海大厦、锦江饭店、南新雅大酒店、沪纺大厦、和平饭店、上海卷烟厂和陆家嘴美食城等8家单位进行分散处理试点，选择卢湾区开平路码头（20吨／日）和徐汇区龙水路码头（25吨／日）进行集中处理试点。相关政策的出台推动了餐厨垃圾处理技术，尤其是集中处理技术的发展。2.餐厨垃圾集中处理技术目前，已经被应用到实际中的餐厨垃圾集中处理技术主要包括填埋、焚烧、饲料化和堆肥。2.1填埋处理填埋是大量消纳城市生活垃圾的有效方法，也是所有垃圾处理工艺剩余物的最终处理方法，目前，我国餐厨垃圾普遍采用与其它生活垃圾混合直接填埋法。所谓直接填埋法是将垃圾填入已预备好的坑中盖土压实，使其发生生物、物理、化学变化，分解有机物，达到减量化和无害化的目的。天津市在水上公园南侧用垃圾堆山，营造人工环境，变害为利，工程占地近80万平方米，以垃圾与工程废土按1:1配合后作为堆山土源，对于渗滤液和发酵产生的沼气和山坡的稳定性等，都采取了必要的措施。填埋处理方法是一种最通用的垃圾处理方法，它的最大特点是处理费用低，方法简单。但由于在餐厨垃圾中含有大量的水分和容易腐烂的物质,所以，填埋时产生的大量渗沥液易污染土壤和地下水，造成二次环境污染。而且由恶臭、渗沥液、病原菌等问题而导致填埋地的逐渐减少，以及城市垃圾量的增加，靠近城市的适用的填埋场地愈来愈少，开辟远距离填埋场地又大大提高了垃圾运输费用，并且随之产生了安全和可靠性问题。如上所述，一些发达地区已经开始逐步禁止填埋餐厨垃圾。2.2焚烧处理焚烧是一种对城市生活垃圾进行高温热化学处理的技术。将生活垃圾作为固体燃料送入炉膛内燃烧，在800~1000℃的高温条件下，城市生活垃圾中的可燃组分与空气中的氧进行剧烈的化学反应，释放出热量并转化为高温的燃烧气体和少量的性质稳定的固体残渣。当生活垃圾有足够的热值时，生活垃圾能靠自身的能量维持自燃，而不用提供辅助燃料。垃圾燃烧产生的高温燃烧气体可作为热能回收利用，性质稳定的残渣可直接填埋处理。经过焚烧处理，垃圾中的细菌、病毒等能被彻底消灭，各种恶臭气体得到高温分解，烟气中的有害气体经处理达标后排放。但是因餐厨垃圾中含有大量的水分（含水率一般在80~90%），故焚烧所消耗的热量很大程度上被用于水分的蒸发上，运行费用高，在经济上不合理。而且在焚烧过程中产生环境荷尔蒙—dioxin(毒性很强的有机氯化物)，如果处理不完全，dioxin与空气中水分相混合溶解于土壤里，进而被吸收到植物根茎中，在草食动物体内富积，最终积累于人体内，可以起到类似荷尔蒙般的作用，导致癌症的发生。2.3饲料化处理餐厨垃圾经分选、脱水、脱脂、烘干、破碎，可制成高营养的动物饲料，蛋白质含量在20-30%，可供猪、鸡或宠物食用。制造饲料的设备、设施、工艺已基本成熟，国外如德国、芬兰、古巴等国家将餐厨垃圾经适当处理与饲料配合使用，使其资源化。我国饲料蛋白质短缺，部分以进口鱼粉弥补，餐厨垃圾资源化正好可以部分补充饲料蛋白质的短缺。上海已经进入餐厨垃圾饲料化的应用阶段。餐厨垃圾集中饲料化处理工艺流程简图然而，餐厨垃圾有机物含量高，所以容易腐烂。从餐厨垃圾的排放到加工成饲料的一系列过程中，储运是一个关键问题。因为在加工成饲料之前餐厨垃圾处于厌氧状态，病菌大量增殖，处置不当容易引起家畜感染疾病。此外本身成分的问题也影响到饲料化处理的推广。就韩国为例，餐厨垃圾饲料化政策的推广得不到养殖业主的支持，纠其原因有如下几点：（1）缺少微量元素在当作饲料使用时，微量元素对畜禽的成长影响极大。餐厨垃圾饲料由于缺少微量元素可能造成家畜交货期的延迟。固定筛脱水脱脂烘干餐橱垃圾成品饲料截流的玻璃、金属等物品回收综合利用水处理系统达标排入市政管网废液调节池粉碎（2）饲料对畜禽发育的影响餐厨垃圾饲料中含有大量的盐分，家畜吃了这种饲料，会产生盐分中毒,导致肉质降低,生长迟缓。以猪为例，在发肥后期脂肪比例高；以鸭子为例，采用普通饲料45天后可以出栏，而采用餐厨垃圾饲料需90天。（3）其它餐厨垃圾饲料有可能造成畜禽吸收少排粪多，粪便处理费用增加。此外由于畜禽最终将进入人类食物链中，饲料的安全性和可靠性也是需要关注的问题。2.4堆肥处理餐厨垃圾集中堆肥资源化处理技术工艺流程如下：餐厨垃圾集中堆肥资源化处理工艺流程简图含水率80~90%的餐橱垃圾由专用收集车运至集中处理厂，首先进入固定筛粗选，被截流的玻璃、金属等物品由人工清理回收综合利用；之后自流进入贮存池，在贮存池设置带切碎功能的污泥泵，餐橱垃圾经粉碎提升后进入脱水机，经过脱水机处理后进入到发酵装置进行好氧堆肥，如果使用高温快速发酵在定时投加菌种的前提下经过24~48小时发酵就可以产出成品。脱水机排放的废液进入调节池，经泵提升进入水处理系统处理后，达标排入市政管网。好氧堆肥过程是有机物在有氧的条件下，利用好氧微生物所分泌的外酶将有机固体废物分解为溶解性有机物质，再渗入到细胞中。微生物通过代谢活动，把其中一部分有机物氧化成简单的无机物，为生物生命活动提供所需的能量，另一部分有机物转化为生物体所必需的营养物质，形成新的细胞体，使微生物不断增殖，其机理如下图所示。固定筛贮存池脱水好氧发酵餐橱垃圾成品肥截流的玻璃、金属等物品回收综合利用水处理系统达标排入市政管网废液调节池堆肥（发酵）机理图堆肥反应是利用微生物使有机物分解、稳定化的过程，因此微生物在堆肥过程中起着十分重要的作用。堆肥微生物可以来自自然界，也可利用经过人工筛选出的特殊菌种进行接种，以提高堆肥反应速度。堆肥微生物主要有细菌、真菌和放线菌等，而在堆肥过程中堆肥微生物的数量和种群不断发生变化。堆肥过程大致可分以下几个阶段。堆肥初期常温细菌（或称中温菌）分解有机物中易分解的糖类、淀粉和蛋白质等产生能量，使堆层温度迅速上升，称为升温阶段。但当温度超过50℃时，常温菌受到抑制，活性逐渐降低，呈孢子状态或死亡，此时嗜热性微生物逐渐代替了常温性微生物的活动。有机物中易分解的有机质除继续被分解外，大分子的半纤维素、纤维素等也开始分解，温度可高达60~70℃，称为高温阶段。温度超过70℃时，大多数嗜热性微生物已不适宜，微生物大量死亡或进入休眠状态，堆肥过程在高温持续一段时间后，易分解的或较易分解的有机物已大部分分解，剩下的是难分解的有机物和新形成的腐殖质。此微生物氧气水分蛋白质氨基酸脂肪碳水化合物纤维素木质素灰份无机态氮微生物堆肥（腐殖质）中间代谢物热CO2+H2O能量脱氮固定时，微生物活动减弱，产生的热量减少，温度逐渐下降，常温微生物又成为优势菌种，残余物质进一步分解，堆肥进入降温和腐熟阶段。堆肥技术相对成熟且安全，但餐厨垃圾堆肥处理也存在一些问题：（1）堆肥质量因餐厨垃圾含水量不均，因而前段水分调节是影响堆肥质量的关键，并且发酵时间应得到保证，根据情况可能需要二次发酵，因而需要后处理和储藏仓库。（2）堆肥销售目前我国农资领域实行国家监管体制，因此，在国家政策调整之前大规模销售不十分现实，生产出肥料只能用于土壤改良使用。(3)起不了堆肥的作用餐厨垃圾堆肥最大问题是盐分含量过多（大约3%）。如果将盐分含量超标的堆肥撒在农作物或土壤上，会造成土地板结；而为了降低堆肥中的盐分含量而过多地使用粉煤灰,又会失去肥效。3.需注意的几点问题3.1分散处理与集中处理关系问题餐厨垃圾采用分散处理还是集中处理的问题，目前还存在争议。分散处理减少了运输中存在的泄露危险，尤其使对于运输路程过远的情况下，分散处理存在着优越性。但分散处理效率低、处理不彻底、单位投资和运行费用高、管理不便，尤其对于饲料化或堆肥处理不适用于分散处理。3.2集中处理的运输问题实现集中处理关键是收集和运输。收集主要依靠政府部门的行政手段和居民的素质来保证，而运输则需要特殊的运输技术手段，目前我国还没有专用的餐厨垃圾运输车辆，而其环卫它专用运输车辆在收集和倾倒等方面不能完全适应餐厨垃圾的特点，因此在运输手段和安全可靠性方面还应加强研发。3.3资源化过程的安全和二次污染问题垃圾处理应遵循“减量化、资源化、无害化”原则，其中无害化要求一方面是垃圾本身无害化，另一方面要求整个处理过程无害化，不产生二次污染。餐厨垃圾含水率高、有机物含量高，易腐烂变质，在处理过程中产生大量污水和臭气。这就要求餐厨垃圾处理技术必须考虑到二次污染问题和解决办法。此外餐厨垃圾处理系统应提高自动化水平，以实现现场无人化管理，确保操作人员的身体健康。4.结语综上所述，餐厨垃圾的处理是一项系统工程，涉及固废、水、气等处理领域。由于其本身特点要求分类收集、单独处理。处理工艺的选择应该根据本地实际情况，依照安全、高效、消除二次污染的原则进行。此外，在目前餐厨垃圾集中技术尚不完备，而现实又十分严峻的情况下，应该从管理和技术两方面入手，尽快解决制约餐厨垃圾处理的瓶颈问题，尽快实现餐厨垃圾集中处理的产业化。