餐厨垃圾资源化处理工艺研究

摘要：为了寻找一种对餐厨垃圾进行无害化、资源化的处理工艺，在调查研究分析国内外各种技术的基础上，采用高温蒸煮消毒、微生物固-液发酵等综合处理的工艺将餐厨垃圾中的油生产生物柴油、水中水回用或排放、微生物发酵产生沼气、沼渣转化成为高蛋白饲料或生物肥料。从而真正的实现了餐饮垃圾的无害化、资源化、减量化，并将大大推动社会、经济和生态各方面的可持续发展。
关键词：餐厨垃圾；资源化；微生物发酵
中图分类号:X7文献标识码:B文章编号:1674-4829（2011）S2-0119-03
１概述
　　餐厨垃圾包括家庭产生的易腐性厨余垃圾和饭店、单位食堂等产生的易腐性餐饮垃圾。我国餐厨垃圾的数量巨大且成分复杂，易腐烂变质，其在运输与处理的过程中不仅滋生蚊虫，而且污染水体和大气[1]。随着人民生活水平的提高，餐厨垃圾的产量剧增，给市政、环卫部门以及人们的健康带来了巨大的压力。
　　餐厨垃圾中油脂和水分的含量比较高，与生活垃圾混合焚烧往往会降低焚烧的热能利用，同时其中的脂类物质在重金属的催化下成为产生二噁英的重要因子；而填埋处理则会产生大量沼气及渗滤液，对环境造成二次污染[2]。可见，研究开发适合我国国情的餐厨垃圾理技术，并对其中的餐厨垃圾进行无害化、资源化处理，可减少城市垃圾的清理、储运量；降低填埋、焚烧等处理成本；消除或减轻因餐厨垃圾产生的黑臭液、恶臭气等；具有重大的经济、社会、经济效益[3]。
2资源化处理工艺
　　目前国内外餐厨废物资源化处理工艺技术形式各样，经分析研究，为实现餐厨垃圾的“零排放”，国内外餐厨垃圾资源化处理工艺大多如图1，餐厨垃圾中的油生产生物柴油，水经过污水处理，中水回用或排放；固体残渣通过微生物发酵产生大量沼气；发酵残留物——沼渣，通过一定的处理方式成为高蛋白饲料或生物肥料。

图1国内外餐厨垃圾资源化处理一般工艺
2.1餐厨垃圾前处理
　　餐厨垃圾中含水率高达90％以上，水中富含大量有机质，干物质中脂肪质量分数为28％，油脂的酸败与微生物腐败将成为餐厨垃圾处理中的主要问题[4]。餐厨垃圾通过高温蒸煮、酶解、挤压过滤等处理，将分为固体成分和液体成分2部分，固体部分也就是渣，液体部分由油和水组成，油水部分通过蒸煮、分层等处理分离开来。福州市天泰环保[5]污油处理有限公司将污油回收进沉淀池，通过高温处理，让油渣分离。
2.2生物柴油制备
　　前处理出来的废弃油脂成分复杂，水分含量和酸值过高，不能直接用于碱催化酯交换制备生物柴油[6]。目前常见的油脂脱酸方法有碱炼中和、有机溶剂萃取、蒸馏精炼、酸催化和预酯化等，这5种方法都容易造成目标产品的损失。
　　目前工业生产生物柴油主要应用酯交换法。各种天然的植物油和动物脂肪以及食品工业的废油，都可以作为酯交换生产生物柴油的原料。可用于酯交换的醇包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和戊醇，其中最常用的是用甲醇。国内在杭州市有过此类餐厨垃圾处理制备生物柴油的项目[7]：杭州对餐厨垃圾进行集中处理后，将由各城区城管办负责收集全市所有的餐厨垃圾，并运到天子山填埋场，在填埋场对垃圾进行分离干化和无害消毒，同时从中提炼生物柴油用作工业用油[8]。
2.3厌氧发酵制生物气
　　厌氧发酵制生物气是指有机质在无氧条件下受微生物作用而生成可燃气体。厌氧发酵制生物气回收法目前比较先进的方法采用的是两段法产氢气、甲烷。两段法综合了相分离、反应器及批序式模式[9]。杨占春等[10]利用餐饮废渣采用半连续厌氧发酵进行产氢的研究，最终得到氢气的体积分数可达60％，氢气的产生速率为5.49m/(m3•d)。
2.4饲料化
　　餐厨废物饲料化的基本要求是实现杀毒灭菌，达到饲料卫生标准，并最大限度的保留营养成分[11]。
　　制作饲料技术主要有高温消毒法（物理法）和微生物发酵法（生物法）。
　　微生物发酵利用微生物菌体将餐厨废物发酵，利用微生物的生长繁殖和新陈代谢，积累有用的菌体、酶和中间体，经过烘干后制成蛋白饲料[12]。采用的发酵方式主要有固态发酵和液态发酵2种工艺体系。固态发酵是以气相为连续相的生物反应过程，是指在没有或几乎没有自由水存在的条件下，在有一定湿度的水不溶性固体基质中，用1种或几种微生物进行发酵的一个生物反应过程。由于固态发酵具有产率高、周期短、能耗低等特点，因而日益受到重视。该方法具有蛋白消化吸收率高，适口性好等优点，避免了传统工艺缺乏的对废渣中的有机物和营养物质更深入的研究和利用等问题，是开辟蛋白质饲料资源的一条重要途径。韩国通常采用微生物菌种集中处理餐厨废物来制作饲料。高温消毒是直接将餐厨废物脱水后进行干燥消毒，粉碎后制成饲料[13]。日本主要通过该方法将处理后的垃圾直接作为饲料[14]。