眾所周知，關(guān)于餐廚垃圾的處理方式各種各樣，種類(lèi)繁多：有機(jī)肥料發(fā)酵、廚余垃圾發(fā)電、發(fā)酵、粉碎、干燥處理后填埋、直接進(jìn)行填埋等。

餐廚垃圾是我國(guó)生活垃圾的主要成分,分離處理既可解決生活垃圾處理量大、含水率高等問(wèn)題,又可提高其內(nèi)含有機(jī)物資源化效率。針對(duì)校園餐廚垃圾產(chǎn)量大,產(chǎn)生時(shí)間集中,組分相對(duì)單一的特性,在比較現(xiàn)有餐廚垃圾處理技術(shù)基礎(chǔ)上﹐認(rèn)為集中規(guī)?；幹?如堆肥和厭氧消化等，是校園餐廚垃圾處理的可行方法。厭氧消化產(chǎn)沼發(fā)電可對(duì)接可持續(xù)發(fā)展校園的建設(shè),但需要注意沼氣貯氣罐的安全問(wèn)題;就地堆肥則需要注意脫鹽和脫水﹐特別要外接良好的堆肥市場(chǎng)。為保證餐廚垃圾后續(xù)處理工藝的正常運(yùn)行,破碎、脫水和脫油是必要的預(yù)處理單元,其中熱干燥壓濾脫水脫油可滿足處理需求。

高校作為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立,而人數(shù)又非常集中的場(chǎng)所,餐廚垃圾產(chǎn)量恒定可控。據(jù)統(tǒng)計(jì)[,2013年全國(guó)普通高等學(xué)校在校人數(shù)24680726萬(wàn)人，如果按每人每天約Q 1 kg 餐廚廢棄物計(jì)算,一年至少在95萬(wàn)t以上。針對(duì)校園餐廚垃圾主要依靠混合處理的現(xiàn)狀,選擇合適的無(wú)害化和資源化處理途徑,是降低環(huán)境影響的重要出路。本文在分析餐廚垃圾現(xiàn)有處理技術(shù)基礎(chǔ)上,結(jié)合校園餐廚垃圾特點(diǎn),探討合適的校園餐廚垃圾源頭減量、分類(lèi)處理方法,期望對(duì)校園廚余垃圾的處理提供參考。

為提高餐廚垃圾在厭氧體系中的碳轉(zhuǎn)化率，進(jìn)行了大量餐廚垃圾厭氧消化工藝的研究,包括低固體或液態(tài)發(fā)酵,高固體或半固體厭氧消化,單相、兩相發(fā)酵工藝等。有研究表明[8單獨(dú)的餐廚垃圾不足以提供厭氧消化所需的微生物﹐當(dāng)餐廚垃圾接種30%污泥(體積比),在55℃高溫下,產(chǎn)氣率最高。物料濃度在15～25 gvs/L,第二相厭氧消化溫度控制在 35~～37℃,餐廚垃圾CH產(chǎn)量能達(dá)到450 mL/ gvs,產(chǎn)氣中CH濃度高達(dá)70%。但發(fā)酵過(guò)程需考慮酸化影響,由于餐廚垃圾中含有大量由長(zhǎng)鏈脂肪酸與甘油以醚鍵連接而形成的聚合物脂肪﹐而長(zhǎng)鏈脂肪酸的降解又因乙酸和氫氣積累而受到抑制﹐從而造成揮發(fā)性脂肪酸(VFAs)積累。Kang等[10]發(fā)現(xiàn):發(fā)酵初期產(chǎn)生的VFAs將引起系統(tǒng)pH值急劇下降,抑制甲烷化。即使初始pH在中性范圍、接種率30%條件下,餐廚垃圾也不易快速達(dá)到甲烷化。這反過(guò)來(lái)又積累大量的長(zhǎng)鏈脂肪酸﹐進(jìn)一步抑制微生物生長(zhǎng),而長(zhǎng)鏈脂肪酸毒性比揮發(fā)性脂肪酸要大,酸化后恢復(fù)非常困難。因此，減少和避免酸抑制的產(chǎn)生,是保證厭氧發(fā)酵穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵,而調(diào)配底物物料合適C/N比和提高接種率是一種可行的方法。選擇合適的物料配比是實(shí)現(xiàn)厭氧發(fā)酵穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。

1.3資源化處理

餐廚垃圾的資源化包括好氧消化制肥料和通

過(guò)各種處理后的飼料化。

餐廚垃圾由于有機(jī)物含量高,C/N比低﹑營(yíng)養(yǎng)元素全面,可利用好氧微生物的新陳代謝將內(nèi)含有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化為堆肥。但堆肥過(guò)程受操作條件影響較大，一般環(huán)境溫度對(duì)堆肥過(guò)程影響最為顯著,其次為含水率﹑固態(tài)顆粒的大小和通風(fēng)量。采用高溫好氧工藝對(duì)餐廚垃圾進(jìn)行堆肥小試,通過(guò)控制風(fēng)量和物料投加,發(fā)現(xiàn)在55~65℃時(shí)可達(dá)到最大減量率,最佳參數(shù)范圍如下: pH=60～68,含水率=45%~55%,COD與有機(jī)氨之比為19.1~22.1,其中餐廚垃圾與廚余投加混合比為2∶1～10∶1(干基質(zhì)量比),工藝最大處理負(fù)荷為Q 10 kg · (kg · d)-'(每日投加量/反應(yīng)物料容量)。在通風(fēng)量為0 2 m3/h,處理量為0. 6 kg/d 時(shí),工藝能耗低﹐反應(yīng)速度快﹐減重效果好。餐廚垃圾的高含水率和有機(jī)質(zhì),導(dǎo)致堆肥升溫慢﹑容積效率較低﹑顆粒機(jī)械穩(wěn)定性,為加速堆肥,席北斗等通過(guò)添加蓬松劑技術(shù),如鋸末、樹(shù)葉﹑秸桿和干馬糞等促進(jìn)其通風(fēng),發(fā)現(xiàn)添加蓬松劑后,堆料所能達(dá)到的高溫及停留時(shí)間、好氧速率和產(chǎn)CO。能力均優(yōu)于對(duì)照組。蓬松劑有利于加速氧和有機(jī)物傳輸速率,改善了好氧堆肥微環(huán)境。但餐廚垃圾的高油脂和鹽分會(huì)影響微生物的活性﹐甚至造成毒害作用。Kwon等甚至認(rèn)為餐廚垃圾堆肥的有機(jī)物轉(zhuǎn)化率低于城市生活垃圾轉(zhuǎn)化率。關(guān)注了餐廚垃圾好氧堆肥過(guò)程中溫室氣體排放﹐發(fā)現(xiàn)即使在強(qiáng)制通風(fēng)下,堆肥堆體內(nèi)仍存在缺氧和厭氧環(huán)境﹐釋放部分CH及NO?？傮w來(lái)說(shuō),好氧堆肥工藝相對(duì)簡(jiǎn)單﹐良好品質(zhì)的堆肥產(chǎn)品具有一定的農(nóng)用價(jià)值。但堆肥前需先除雜﹐降低餐廚垃圾的玻璃和塑料袋等含量,同時(shí)需注意單純餐廚垃圾堆肥出來(lái)的肥料可能﹐因高含鹽量而導(dǎo)致土壤酸化和損害作物根系,需控制使用量。堆肥過(guò)程由于易造成局部缺氧而產(chǎn)生惡臭,利用機(jī)械化的標(biāo)準(zhǔn)操作流程,可有效避兔該過(guò)程的發(fā)生,特別對(duì)于一些家庭和小型化的餐廚垃圾處理廠,發(fā)展餐廚垃圾裝備化是其重要出路。

2校園餐廚垃圾處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

校園餐廚垃圾是一種典型的單位垃圾,通過(guò)對(duì)部分高校餐廚垃圾進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析發(fā)現(xiàn)校園餐廚垃圾富含有機(jī)物﹐固相部分其脂肪含量一般在16%,纖維素和蛋白質(zhì)含量分別在09%、17%左右,還原糖含量則一般少于10%。液相成分主要是水和廢油脂的混合物。與其他垃圾相比,校園餐廚垃圾的特性表現(xiàn)在﹔①含水率高﹐一般在70%~95%,高含水率給后續(xù)處理造成重大危害﹔存在大量易腐有機(jī)物,其固相成分中有機(jī)質(zhì)含量在90%以上,這些有機(jī)物是各種病原微生物及攜帶病原微生物蠅蟲(chóng)的良好繁殖場(chǎng)所,容易導(dǎo)致疾病傳播;研究顯示[:餐廚垃圾在自然狀態(tài)下放置24 h,其細(xì)菌總數(shù)可達(dá) 108個(gè)/g樣品;3油類(lèi)(1%~3%)和鹽類(lèi)物質(zhì)含量偏高(Q8%~1.5%),其中油脂主要為可浮油、分散油、乳化油、溶解油等,前三者可通過(guò)機(jī)械等分離方式得到去除﹐而溶解油則以分子狀態(tài)分散于水中,與水形成均相體系,分離較難;鈉鹽含量大約在Q. 79%~0.99%,低于毒害畜禽的18%,可用于飼料化﹔4營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富﹐含有大量淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)、脂類(lèi)等以及少量氮、磷、鉀、鈣、鈉、鎂、鐵等微量元素,可作為動(dòng)物飼料等;5組成相對(duì)較簡(jiǎn)單，有毒有害物質(zhì)(如重金屬等)含量少。

針對(duì)餐廚垃圾的組分特點(diǎn)和已有的工藝分析可以看出,餐廚垃圾處理需盡可能的利用所含的高有機(jī)物,將其轉(zhuǎn)化為能源或資源?，F(xiàn)有技術(shù)工藝研究很多,也有不少成熟的工藝,但對(duì)于餐廚垃圾的規(guī)模處理,其過(guò)程主要還是受制于預(yù)處理過(guò)程以及制備出產(chǎn)品后的出路問(wèn)題。因此,我們認(rèn)為需結(jié)合餐廚垃圾的特點(diǎn)﹐強(qiáng)化前段的破碎、脫水、脫油和殺菌處理,選擇合適的后續(xù)工藝,通過(guò)試點(diǎn)示范來(lái)解決校園餐廚垃圾的出路。

破碎和pH值調(diào)節(jié)

餐廚垃圾由于內(nèi)含骨頭、一次性筷子以及一些面巾紙,在進(jìn)入裝置前需通過(guò)破碎均質(zhì)裝置,從而提高后續(xù)工藝的流動(dòng)性和連續(xù)性,但目前的破碎裝置等受到腐蝕和卡殼等現(xiàn)象的困擾。收集到餐廚垃圾pH值一般都之7.0,pH 值變化范圍在4。4～52,呈酸性或弱酸性,主要是因?yàn)樵陂e置過(guò)程中易導(dǎo)致餐廚垃圾的快速厭氧酸化,形成部分酸積累﹐從而降低了系統(tǒng)的pH,這對(duì)于后續(xù)的堆肥以及厭氧消化而言﹐都需調(diào)節(jié) pH值至6.5～85范圍。因此,減少收運(yùn)和堆置時(shí)間,對(duì)于餐廚垃圾的處理處置和二次污染控制都具有重要作用。

脫水處理

脫水可有效降低餐廚垃圾含水率﹐減少垃圾體積,節(jié)約垃圾運(yùn)輸和后續(xù)處理成本,是餐廚垃圾快速減量的最直接手段。餐廚垃圾中包括大量易脫除的自由水和存在于膠體顆粒細(xì)隙和毛細(xì)管中的間歇水,也包括由淀粉﹑蛋白質(zhì)等膠體顆粒表面張力作用而吸附的結(jié)合水,根據(jù)脫水的難易程度,宜對(duì)前者利用機(jī)械方式去除,后者由于直接脫除較為困難,通過(guò)加熱等方式脫除。常用的機(jī)械脫水主要采用螺旋擠壓脫水技術(shù),經(jīng)處理后的含水率基本在75%以上,能滿足后續(xù)堆肥含水率〈60%和焚燒〉3 350 kJ/kg 熱值的要求,而且對(duì)于擠壓和離心產(chǎn)生的污水需額外處理,能完全達(dá)到餐廚垃圾預(yù)處理的目的。

3校園餐廚垃圾解決之道

分析校園餐廚垃圾的組分特點(diǎn)﹐并結(jié)合現(xiàn)有餐廚垃圾處理關(guān)鍵環(huán)節(jié),校園作為相對(duì)獨(dú)立的一個(gè)管理與運(yùn)行實(shí)體,其餐廚垃圾的處理應(yīng)充分將管理和技術(shù)進(jìn)行融合﹐以“整體推進(jìn)、條塊結(jié)合、試點(diǎn)示范”的原則,在技術(shù)方法的選擇與應(yīng)用的同時(shí),建立健全餐廚垃圾處理規(guī)范、實(shí)施有效的管理與運(yùn)行體系,確保建成的設(shè)施設(shè)備安全、穩(wěn)定﹑持續(xù)、正常運(yùn)作。

(1)規(guī)范實(shí)施、完善運(yùn)行管理體系。餐廚垃圾的處理是一個(gè)連續(xù)過(guò)程,有效、規(guī)范地處理對(duì)校園環(huán)境的治理至關(guān)重要,因此,從學(xué)校層面來(lái)說(shuō)必須建立長(zhǎng)效的監(jiān)管機(jī)制,健全安全運(yùn)行管理體系，并通過(guò)數(shù)字化后勤管理的手段實(shí)現(xiàn)各處理點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集﹑統(tǒng)計(jì)分析和有效調(diào)度。對(duì)各使用點(diǎn)而言，必須配備專門(mén)的操作人員,明確崗位職責(zé),建立操作檔案﹐并對(duì)接學(xué)校主管部門(mén),建立對(duì)口聯(lián)絡(luò)機(jī)制。

(2）統(tǒng)籌規(guī)劃.分布式就地處理。校園餐廚垃圾產(chǎn)量大,包括校園內(nèi)的各個(gè)餐廳﹑食堂與接待中心,單獨(dú)收集校園餐廚垃圾保證了組分相對(duì)單一。根據(jù)餐廚垃圾產(chǎn)生點(diǎn)的規(guī)模和分布情況,可采用條塊結(jié)合,選擇性地進(jìn)行分布式的就地處理。一方面是由于餐廚垃圾高含水率﹑高鹽分,高有機(jī)物以及易腐敗等特點(diǎn)﹐使得其處理過(guò)程首先需減少堆放和收運(yùn)時(shí)間﹐降低在堆放和收運(yùn)過(guò)程中造成的病菌﹑惡臭等二次污染風(fēng)險(xiǎn);另一方面結(jié)合學(xué)校各餐廚垃圾點(diǎn)進(jìn)行分布式配置,可有效降低處理成本和收運(yùn)成本。

(3)合理利用、資源化路徑選擇。能源化和資源化是校園餐廚垃圾的主要選項(xiàng)。從理論上分析,厭氧消化產(chǎn)氣、高溫好氧堆肥以及物料轉(zhuǎn)化飼料化等三種途徑都可有效利用餐廚垃圾有機(jī)組分,并避免餐廚垃圾一些致病菌等的影響。結(jié)合校園的特點(diǎn)從應(yīng)用實(shí)際分析﹐厭氧消化產(chǎn)氣存在較大的安全性風(fēng)險(xiǎn),在實(shí)際運(yùn)行中需盡量避免﹔餐廚垃圾飼料化的技術(shù)路線相對(duì)較長(zhǎng),技術(shù)相對(duì)復(fù)雜,是一個(gè)備選方案;脫水后的高溫堆肥對(duì)于有苗圃等綠化需求的高校,是非常好的途徑,但需發(fā)展規(guī)?；臋C(jī)械設(shè)備﹐并將整個(gè)操作過(guò)程控制在一定范圍內(nèi).減少環(huán)境污染。

(4)因校制宜、有效減量技術(shù)應(yīng)用。從餐廚垃圾減量化處理的整個(gè)流程來(lái)說(shuō)﹐前段的脫水脫油脂一方面可大幅度地減少體積,迅速減量,另一方面減少含水率,調(diào)節(jié)生物活性對(duì)餐廚垃圾的儲(chǔ)運(yùn)和后續(xù)的集中處理都有作用。高含水率已成為制約收運(yùn)和后續(xù)利用的重要因素,因此,在關(guān)鍵技術(shù)的選擇過(guò)程中,就地干燥脫水技術(shù)的應(yīng)用是其必要選項(xiàng),大部分油脂可通過(guò)脫水同時(shí)得到分離，而氣浮方式也是進(jìn)一步脫油的重要保障;破碎除雜設(shè)施是提高餐廚垃圾均質(zhì)度和接觸面積的重要一環(huán),從而有利于后續(xù)反應(yīng)的順利進(jìn)行。

餐廚垃圾處理是現(xiàn)在的研究熱點(diǎn)﹐尤其是餐廚垃圾的資源化利用方面。①制定完善的相關(guān)政策法規(guī)。隨著依法治國(guó)大政方略的實(shí)施﹐需進(jìn)一步完善相關(guān)的政策法規(guī),這是開(kāi)展合理而科學(xué)的環(huán)保工作的基礎(chǔ)。②生物處理過(guò)程中的除臭技術(shù)。發(fā)酵過(guò)程中氨基酸等有機(jī)物經(jīng)微生物的分解而產(chǎn)生臭味,雖然采用了電離、光解等技術(shù),但要徹底解決還相當(dāng)困難,因此如何高效、經(jīng)濟(jì)的解決除臭問(wèn)題有待進(jìn)一步的研究。3餐廚垃圾中鹽分﹑油脂對(duì)堆肥品質(zhì)的影響。堆肥的品質(zhì)在一定程度上受到餐廚垃圾中油脂含量、鹽分含量等因素影響,高鹽分的堆肥產(chǎn)品將抑制植物的生長(zhǎng)-如果長(zhǎng)期使用還會(huì)導(dǎo)致土壤的鹽堿化。因此如何降低鹽分在堆肥產(chǎn)品中的含量以及其對(duì)植物的影響還有待進(jìn)一步的研究。④加快實(shí)施廚余垃圾分類(lèi)收集進(jìn)程,著重提高分類(lèi)收集的質(zhì)量。無(wú)論是堆肥、厭氧消化、加工制飼料,還是制取生物柴油,為了提高處理效果以及產(chǎn)品的質(zhì)量﹐都必須保證進(jìn)料的純度,盡可能減少異物含量。

相關(guān)設(shè)備能處理不同垃圾種類(lèi)，如廚余、園林廢棄物、秸稈、禽畜糞便等，都可以用來(lái)進(jìn)行好氧發(fā)酵制成有機(jī)肥料。在廚余垃圾的處理上，整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)水、氣、渣綜合治理，實(shí)現(xiàn)廚余垃圾資源化、無(wú)害化、減量化。

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