餐廚垃圾是指居民日常生活以及食品加工、飲食服務(wù)、單位供餐等活動中產(chǎn)生的剩飯剩菜等垃圾和廢棄食用油脂,餐廚垃圾不僅來自大型食堂、餐飲酒店等相對集中源,而且還來源于千萬家庭,其產(chǎn)生量巨大,按月產(chǎn)生系數(shù)為1噸/萬人估算,全國13.4 億人口,餐廚垃圾月產(chǎn)生量預計達到13.4萬噸。
如果不加處理,餐廚垃圾極易變質(zhì)、腐爛、發(fā)酵,滋生蚊蠅,產(chǎn)生大量毒素及散發(fā)惡臭氣體,從而污染水體和大氣。餐廚垃圾作為城市有機生活垃圾的主要成分,因其高水分、高油脂、高鹽分以及易腐發(fā)臭、易生物降解等特點,不宜直接填埋和焚燒。當前餐廚垃圾處理主要以資源化為導向,經(jīng)多年的探索和發(fā)展,出現(xiàn)了飼料化、好氧堆肥化和厭氧發(fā)酵能源化等技術(shù)工藝。本文餐廚垃圾處理工藝的研究進展進行了綜述,分析了各種技術(shù)存在的優(yōu)缺點,并就當前技術(shù)存在的短板,提出了今后改進和發(fā)展的方向。
1.餐廚垃圾飼料化兩種方式:
餐廚垃圾飼料化是目前國內(nèi)常用的處理方法之一。餐廚垃圾飼料化有物理和生物兩種途徑:
①物理途徑———直接將餐廚垃圾脫水(餐廚垃圾脫水機)后進行干燥(餐廚垃圾干燥設(shè)備)消毒,粉碎后制成飼料;
②生物途徑———利用微生物菌體將廚余垃圾進行發(fā)酵,并通過微生物不斷地生長繁殖和新陳代謝,使發(fā)酵體積累有用的菌體、酶和中間體,而后將這些發(fā)酵體烘干后制成蛋白飼料。
2.餐廚垃圾堆肥化
餐廚垃圾堆肥化也是一個微生物的轉(zhuǎn)化過程,即利用微生物對餐廚垃圾中的有機質(zhì)實現(xiàn)降解的過程,最終生成穩(wěn)定的富含腐殖質(zhì)的有機肥料。從養(yǎng)分分析,餐廚垃圾含有較高的有機質(zhì)、低碳氮比,是一種極易降解腐熟的物料。但餐廚垃圾堆肥也受到物料自身特性的影響,體現(xiàn)為含水率高、容重高、鹽分高 ( 即三高) 的特點。
餐廚垃圾堆肥技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)較為成熟,但由于油分、鹽分及其他雜質(zhì)成分在餐廚垃圾堆肥產(chǎn)品中的殘留,導致堆肥產(chǎn)品的利用價值降低,對作物甚至土壤存在不同程度的負面影響,從而也間接影響到堆肥產(chǎn)品的出路。因此,如何提高餐廚垃圾堆肥品質(zhì),如何培育堆肥產(chǎn)品綠色利用市場,以及明確產(chǎn)品消化途徑和消化主體是當前迫切需要解決的問題。然而,結(jié)合當前技術(shù)和管理發(fā)展趨勢,技術(shù)上應該能夠做到逐步提高餐廚垃圾堆肥產(chǎn)品的質(zhì)量,至于產(chǎn)品的出路,在前期階段還是應依賴政府的推動甚至需要財政的補貼,到后期逐步實現(xiàn)各方利益的平衡,形成一個健康的綠色產(chǎn)品市場。
3.餐廚垃圾厭氧發(fā)酵
餐廚垃圾的厭氧發(fā)酵是密閉厭氧的條件下,利用厭氧微生物將餐廚垃圾有機部分降解,其中一部分碳元素物質(zhì)轉(zhuǎn)換為甲烷和二氧化碳。與其它技術(shù)相比,餐廚厭氧發(fā)酵技術(shù)優(yōu)勢明顯,該處理反應不受供氧限制,機械能損失少; 可以產(chǎn)生具有利用價值的甲烷,發(fā)酵后沼液、沼渣可以利用; 反應在密閉容器中進行,不易產(chǎn)生臭氣等污染物,對環(huán)境影響較小。
餐廚垃圾的厭氧發(fā)酵由傳統(tǒng)而簡單的沼氣池發(fā)展起來,經(jīng)過多年的改進和摸索,目前發(fā)展成為兩大塊主流技術(shù): 一是高自動化程度的集成化餐廚垃圾處理技術(shù); 另一個是餐廚垃圾厭氧發(fā)酵制氫高新技術(shù)。
3. 1 厭氧產(chǎn)甲烷
目前國內(nèi)外關(guān)于厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣研究的文獻報道屢見不鮮,研究者主要從物料配比、接種、預處理、鹽度等因子對厭氧產(chǎn)甲烷的影響進行了深入的研究和探討。
3. 2 厭氧制氫氣
隨著對厭氧發(fā)酵的深入研究,科研人員不滿足于現(xiàn)狀,轉(zhuǎn)而對厭氧發(fā)酵的中間產(chǎn)物———氫氣日益引起了他們的關(guān)注,有文獻報道表明,接種物、基質(zhì)種類、pH 值、反應溫度等因素對厭氧制氫均有顯著的影響。
餐廚垃圾處理方法各有特點,也各有短板,如何揚長避短,發(fā)揮技術(shù)的優(yōu)勢是今后推進技術(shù)發(fā)展與應用的關(guān)鍵。未來發(fā)展需要解決包括源頭減量和純化、副產(chǎn)品出路、技術(shù)進一步完善和集成等重要問題。那么,解決這些問題的總體措施就需要從宣傳著手,告別不良飲食習慣,持續(xù)灌輸餐廚垃圾源頭細分類的方法; 提倡采用多元的處理工藝和模式,把餐廚垃圾加工成附加值高的不同副產(chǎn)品,實現(xiàn)餐廚垃圾多樣化處理同時,也減少了副產(chǎn)品的市場風險。在技術(shù)層面,應在前期研究的基礎(chǔ)上,以改良傳統(tǒng)工藝為主,結(jié)合我國實際,加強厭氧制沼氣和好氧堆肥技術(shù) (包括菌種的分離和馴化、菌種活性、效率、穩(wěn)定性和抗逆性的提高等方面)的基礎(chǔ)研究,繼續(xù)加大對餐廚垃圾大型沼氣和堆肥工程方面的研發(fā)力度,加強與國內(nèi)外同行專家的交流及合作,研發(fā)一批低成本、低運行費,安全可靠、自動化水平高的,具有自主知識產(chǎn)權(quán)的餐廚垃圾處理設(shè)備。