餐廚垃圾的無害化處理及資源化利用

餐廚垃圾的無害化處理及資源化利用

摘要：隨著垃圾分類逐漸在各大城市開展，餐廚垃圾分出量逐漸增多，收集管理困難且成本高，同時餐廚垃圾的末端處理能力不足，餐廚垃圾無害化處理的應(yīng)用是緩解當(dāng)前局面的一個有效途徑。關(guān)鍵詞：餐廚垃圾；無害化處理；資源化利用引言隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口增長，餐廚垃圾產(chǎn)生量快速增長，然而傳統(tǒng)垃圾處理方式的弊端日漸凸顯，難以適應(yīng)新形勢下餐廚垃圾的處理處置。餐廚垃圾處置不當(dāng)會給社會和環(huán)境帶來了諸多問題，目前餐廚垃圾的處理面臨著巨大挑戰(zhàn)。但是餐廚垃圾同時也是可以利用的資源，實現(xiàn)餐廚垃圾的無害化處理與資源利用已是刻不容緩。1.餐廚垃圾研究意義自垃圾分類實施以來，濕垃圾的分出量逐漸增多，特別是家庭餐廚垃圾由于來源分散，數(shù)量巨大，單獨管理相對困難，同時占據(jù)餐廚垃圾很大一部分。例如，在深圳，它占餐廚垃圾總量的73%。但是餐廚垃圾末端處理能力難以匹配實際需求處理量。傳統(tǒng)的填埋和焚燒早已不適應(yīng)新形勢下濕垃圾的處理，且都與干濕分離的最終目標(biāo)差異過大，粉碎直排會給污水處理系統(tǒng)帶來管道阻塞等諸多問題，為了達(dá)到減量化、資源化的目的，堆肥無疑成為一個理想的選擇。2.餐廚垃圾的無害化處理及資源化利用分析2.1厭氧消化利用厭氧消化處理餐廚垃圾等有機固體廢物，逐漸被廣泛應(yīng)用。厭氧消化技術(shù)發(fā)展迅速，尤其是在處理有機固體廢物和污泥方面。中國作為世界上最大的農(nóng)業(yè)國之一，在農(nóng)村地區(qū)廣泛使用以動物糞便和作物秸稈為基質(zhì)的厭氧消化技術(shù)。目前，它也是解決城市生活垃圾日益增多所帶來的環(huán)境破壞、土地稀缺等問題的合理技術(shù)。同時，厭氧消化產(chǎn)生的沼氣可以作為爐灶和熱機的能源物質(zhì)，而剩余的殘渣可以轉(zhuǎn)化為肥料用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。餐廚垃圾由于其高生物降解性和快速水解的特性，在厭氧消化過程中具有很高的可再生能源生產(chǎn)潛力。但是餐廚垃圾的快速水解往往會產(chǎn)生一些抑制因素，影響厭氧消化的穩(wěn)定性和可持續(xù)性，其主要抑制因素為氨和VFA，鹽分和油脂等物質(zhì)也可能對厭氧消化產(chǎn)生一定的抑制作用。2.2好氧堆肥好氧堆肥技術(shù)由于運行簡便、發(fā)展成熟、成本低，以及產(chǎn)物可以用作肥料等優(yōu)勢，得到了廣泛的應(yīng)用。堆肥是一種具有生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益的產(chǎn)品，主要通過物理、化學(xué)和生物活動在土壤富集過程中發(fā)揮著重要作用。由于其化學(xué)成分，它在恢復(fù)種植過程中消耗的基本元素方面發(fā)揮著重要作用。通過吸附作用，它最大限度地減少污染物向環(huán)境中的遷移。從物理學(xué)角度看，堆肥可以增加土壤滲透性、避免土壤侵蝕、保持濕度、減緩有機物質(zhì)的分解作用等。據(jù)觀察，砂質(zhì)/多孔土壤的吸收能力較高，而粘土則優(yōu)化了水的滲透性。從生物學(xué)角度看，堆肥提高了植物的氮吸收能力（即促進(jìn)土壤礦化水平），并提高了植物對土壤中自然成分的吸收能力，這主要是因為大量微生物的存在。此外，腐生微生物的存在使土壤對最終致病微生物的定殖具有特殊抵抗力。新鮮堆肥是高溫階段的中間產(chǎn)物，而腐熟堆肥是穩(wěn)定階段的最終產(chǎn)物。新鮮堆肥可用于農(nóng)業(yè)，在土壤中進(jìn)一步分解和穩(wěn)定，對改善土壤結(jié)構(gòu)、增加微生物活性和通過礦化逐漸釋放養(yǎng)分產(chǎn)生有益影響。腐熟堆肥可被視為通用有機肥料，完全適合在土壤上施用。好氧堆肥通常被定義為：在受控條件下，幾乎任何性質(zhì)廢物中有機成分的生物氧化分解。如上所述，由于堆肥是一種分解有機物質(zhì)的生物過程，因此需要特有的條件，特別是溫度、濕度、通風(fēng)、pH值和C/N比，這與該過程各個階段的最佳生物活性有關(guān)。好氧堆肥的主要產(chǎn)物是二氧化碳、水、礦物離子和穩(wěn)定的有機物，這些穩(wěn)定的有機物通常被稱為腐殖質(zhì)。該過程通過不同階段完成，即易降解成分分解的初始階段，微生物通過其高生物氧化活性降解纖維素和類似物質(zhì)的高溫階段，以及成熟和穩(wěn)定階段。好氧堆肥雖有諸多優(yōu)勢，但也面臨著挑戰(zhàn)。如傳統(tǒng)的大中型好氧堆肥過程周期較長且占地面積較大。餐廚垃圾組成因其來源不同而變化很大，并在很大程度上取決于居民的飲食習(xí)慣，不同地域甚至不同家庭產(chǎn)生的餐廚垃圾組分差異巨大，除此之外餐廚垃圾的產(chǎn)生具有一定的季節(jié)性。盡管科學(xué)家們在實驗室進(jìn)行了許多成功的堆肥實驗，但是大多數(shù)實驗使用的是合成的餐廚垃圾，即使采用實際產(chǎn)生的餐廚垃圾，代表性也可能不夠。因此，這些實驗結(jié)果都需要在較大范圍內(nèi)進(jìn)行實際的驗證。此外，不管最初的有機組分或工藝條件如何，氣味都是堆肥過程中產(chǎn)生的固有副產(chǎn)品。氣味顯然會增加堆肥設(shè)施對環(huán)境的不利影響，并引起社會關(guān)注，在許多情況下導(dǎo)致工廠關(guān)閉或停改。調(diào)理劑是影響餐廚垃圾生物降解的重要因素。適宜的載體材料能夠有效調(diào)節(jié)物料的C/N比、含水率、透氣性，以及減少臭味的產(chǎn)生，保證堆肥快速高效地進(jìn)行。在好氧堆肥過程中，調(diào)理劑可以保證微生物在適宜的條件下進(jìn)行降解活動，對餐廚垃圾的降解效果具有決定性作用，未添加調(diào)理劑可能導(dǎo)致微生物難以發(fā)揮作用以及堆肥的失敗。調(diào)理劑對于餐廚垃圾降解效果影響顯著。通過添加木屑等調(diào)理劑改善了堆肥的通風(fēng)狀況，減少了餐廚垃圾堆肥過程中H2S和NH3的排放。在餐廚垃圾堆肥中添加了菌糠，結(jié)果表明該調(diào)理劑可加快堆肥進(jìn)程、促進(jìn)腐熟以及增強抑臭保氮效果。2.3飼料化處理餐廚垃圾的飼料化處理是通過對其粉碎、脫水、發(fā)酵、軟硬分離后，將垃圾轉(zhuǎn)變?yōu)閯游镲暳?。根?jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織統(tǒng)計，大約33%（8.408億噸）和5~6%（約1.43億噸）的谷物分別用于動物飼養(yǎng)和生物燃料生產(chǎn)。更好地利用浪費的食物以及非食用部分作為飼料資源，還將減少食物-飼料-燃料的競爭，擴(kuò)大飼料資源基礎(chǔ)。餐廚垃圾本身可以直接飼喂動物，但其儲存收運過程中可能滋生病原體，必須經(jīng)過處理以滿足飼料安全和營養(yǎng)要求。處理方法主要有干熱法、微生物發(fā)酵和昆蟲飼養(yǎng)等。微生物發(fā)酵目前處于實驗室研發(fā)階段，黑水虻幼蟲飼養(yǎng)適用于中小規(guī)模處理，而干熱法技術(shù)成熟，可大規(guī)模應(yīng)用，但其產(chǎn)物的飼喂對象受限。干熱處理步驟包括除雜破碎、脫水脫油、高溫干燥、制粒膨化等。

2.4生物處理餐廚垃圾生物處理機是借助微生物制劑來分解有機垃圾，使其實現(xiàn)垃圾在源頭的就地處理，最后剩余的部分即為有機肥，設(shè)備內(nèi)設(shè)有加熱、攪拌及氣體凈化裝置。餐廚垃圾生物處理機的應(yīng)用是一種從源頭減量的資源化方法，它將實現(xiàn)易腐敗發(fā)臭的餐廚垃圾單獨收集，減少對環(huán)境和人體健康的影響，同時使垃圾體積減少，大大降低收集和運輸?shù)某杀?，可獲得較為優(yōu)質(zhì)的土壤改良劑和有機肥料，它還有利于居民自主將餐廚垃圾與其他不可用于堆肥的生活垃圾分開收集，有利于垃圾分類的實施及餐廚垃圾的資源化利用?？紤]到不同地域及不同家庭產(chǎn)生的餐廚垃圾組分差異較大，需要餐廚垃圾生物處理機具有處理組分差異較大的餐廚垃圾的能力，特別是對油脂和鹽分含量較高的餐廚垃圾處理的能力，這將有助于餐廚垃圾生物處理機推廣到更多的家庭中。此外，考慮到餐廚垃圾生物處理機在實際應(yīng)用中，居民幾乎每天都要投加垃圾到處理機中。因此，如何實現(xiàn)在連續(xù)投加過程中較好地控制堆肥進(jìn)程中相關(guān)指標(biāo)的變化，是處理機穩(wěn)定、高效、長期運行的關(guān)鍵，這需要在堆肥技術(shù)和機器設(shè)計方面雙重發(fā)力。結(jié)語伴隨著群眾生活水平的不斷提高，餐廚垃圾的產(chǎn)生量也呈現(xiàn)出遞增的趨勢，在城市生活垃圾中所占比例高達(dá)30%～50%，若得不到合理的收集與處置，不但降低了居住環(huán)境的質(zhì)量、影響了市容市貌，而且還威脅人們的身體健康，因此我國應(yīng)該積極推行餐廚垃圾的無害化與資源化利用技術(shù)，但是當(dāng)前我國這方面的技術(shù)還不夠成熟，還需要引進(jìn)更多先進(jìn)處理技術(shù)，減