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

餐廚垃圾是我國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、含水率高等問題,又可提高其內(nèi)含有機物資源化效率。針對校園餐廚垃圾產(chǎn)量大,產(chǎn)生時間集中,組分相對單一的特性,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)模化處置,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。為保證餐廚垃圾后續(xù)處理工藝的正常運行,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。

高校作為一個相對獨立,而人數(shù)又非常集中的場所,餐廚垃圾產(chǎn)量恒定可控。據(jù)統(tǒng)計[,2013年全國普通高等學(xué)校在校人數(shù)24680726萬人，如果按每人每天約Q 1 kg 餐廚廢棄物計算,一年至少在95萬t以上。針對校園餐廚垃圾主要依靠混合處理的現(xiàn)狀,選擇合適的無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,探討合適的校園餐廚垃圾源頭減量、分類處理方法,期望對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)量能達到450 mL/ gvs,產(chǎn)氣中CH濃度高達70%。但發(fā)酵過程需考慮酸化影響,由于餐廚垃圾中含有大量由長鏈脂肪酸與甘油以醚鍵連接而形成的聚合物脂肪﹐而長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到甲烷化。這反過來又積累大量的長鏈脂肪酸﹐進一步抑制微生物生長,而長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現(xiàn)厭氧發(fā)酵穩(wěn)定運行的關(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

過各種處理后的飼料化。

餐廚垃圾由于有機物含量高,C/N比低﹑營養(yǎng)元素全面,可利用好氧微生物的新陳代謝將內(nèi)含有機物分解轉(zhuǎn)化為堆肥。但堆肥過程受操作條件影響較大，一般環(huán)境溫度對堆肥過程影響最為顯著,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餐廚垃圾進行堆肥小試,通過控制風(fēng)量和物料投加,發(fā)現(xiàn)在55~65℃時可達到最大減量率,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,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質(zhì),導(dǎo)致堆肥升溫慢﹑容積效率較低﹑顆粒機械穩(wěn)定性,為加速堆肥,席北斗等通過添加蓬松劑技術(shù),如鋸末、樹葉﹑秸桿和干馬糞等促進其通風(fēng),發(fā)現(xiàn)添加蓬松劑后,堆料所能達到的高溫及停留時間、好氧速率和產(chǎn)CO。能力均優(yōu)于對照組。蓬松劑有利于加速氧和有機物傳輸速率,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程中溫室氣體排放﹐發(fā)現(xiàn)即使在強制通風(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。總體來說,好氧堆肥工藝相對簡單﹐良好品質(zhì)的堆肥產(chǎn)品具有一定的農(nóng)用價值。但堆肥前需先除雜﹐降低餐廚垃圾的玻璃和塑料袋等含量,同時需注意單純餐廚垃圾堆肥出來的肥料可能﹐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。堆肥過程由于易造成局部缺氧而產(chǎn)生惡臭,利用機械化的標(biāo)準(zhǔn)操作流程,可有效避兔該過程的發(fā)生,特別對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,通過對部分高校餐廚垃圾進行監(jiān)測分析發(fā)現(xiàn)校園餐廚垃圾富含有機物﹐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﹔存在大量易腐有機物,其固相成分中有機質(zhì)含量在90%以上,這些有機物是各種病原微生物及攜帶病原微生物蠅蟲的良好繁殖場所,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 108個/g樣品;3油類(1%~3%)和鹽類物質(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,前三者可通過機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營養(yǎng)價值豐富﹐含有大量淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)、脂類等以及少量氮、磷、鉀、鈣、鈉、鎂、鐵等微量元素,可作為動物飼料等;5組成相對較簡單，有毒有害物質(zhì)(如重金屬等)含量少。

針對餐廚垃圾的組分特點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物,將其轉(zhuǎn)化為能源或資源。現(xiàn)有技術(shù)工藝研究很多,也有不少成熟的工藝,但對于餐廚垃圾的規(guī)模處理,其過程主要還是受制于預(yù)處理過程以及制備出產(chǎn)品后的出路問題。因此,我們認(rèn)為需結(jié)合餐廚垃圾的特點﹐強化前段的破碎、脫水、脫油和殺菌處理,選擇合適的后續(xù)工藝,通過試點示范來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,在進入裝置前需通過破碎均質(zhì)裝置,從而提高后續(xù)工藝的流動性和連續(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,主要是因為在閑置過程中易導(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,減少收運和堆置時間,對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,宜對前者利用機械方式去除,后者由于直接脫除較為困難,通過加熱等方式脫除。常用的機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,而且對于擠壓和離心產(chǎn)生的污水需額外處理,能完全達到餐廚垃圾預(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﹐并結(jié)合現(xiàn)有餐廚垃圾處理關(guān)鍵環(huán)節(jié),校園作為相對獨立的一個管理與運行實體,其餐廚垃圾的處理應(yīng)充分將管理和技術(shù)進行融合﹐以“整體推進、條塊結(jié)合、試點示范”的原則,在技術(shù)方法的選擇與應(yīng)用的同時,建立健全餐廚垃圾處理規(guī)范、實施有效的管理與運行體系,確保建成的設(shè)施設(shè)備安全、穩(wěn)定﹑持續(xù)、正常運作。

(1)規(guī)范實施、完善運行管理體系。餐廚垃圾的處理是一個連續(xù)過程,有效、規(guī)范地處理對校園環(huán)境的治理至關(guān)重要,因此,從學(xué)校層面來說必須建立長效的監(jiān)管機制,健全安全運行管理體系，并通過數(shù)字化后勤管理的手段實現(xiàn)各處理點的數(shù)據(jù)采集﹑統(tǒng)計分析和有效調(diào)度。對各使用點而言，必須配備專門的操作人員,明確崗位職責(zé),建立操作檔案﹐并對接學(xué)校主管部門,建立對口聯(lián)絡(luò)機制。

(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)的各個餐廳﹑食堂與接待中心,單獨收集校園餐廚垃圾保證了組分相對單一。根據(jù)餐廚垃圾產(chǎn)生點的規(guī)模和分布情況,可采用條塊結(jié)合,選擇性地進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,高有機物以及易腐敗等特點﹐使得其處理過程首先需減少堆放和收運時間﹐降低在堆放和收運過程中造成的病菌﹑惡臭等二次污染風(fēng)險;另一方面結(jié)合學(xué)校各餐廚垃圾點進行分布式配置,可有效降低處理成本和收運成本。

(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。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)合校園的特點從應(yīng)用實際分析﹐厭氧消化產(chǎn)氣存在較大的安全性風(fēng)險,在實際運行中需盡量避免﹔餐廚垃圾飼料化的技術(shù)路線相對較長,技術(shù)相對復(fù)雜,是一個備選方案;脫水后的高溫堆肥對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)模化的機械設(shè)備﹐并將整個操作過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流程來說﹐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)生物活性對餐廚垃圾的儲運和后續(xù)的集中處理都有作用。高含水率已成為制約收運和后續(xù)利用的重要因素,因此,在關(guān)鍵技術(shù)的選擇過程中,就地干燥脫水技術(shù)的應(yīng)用是其必要選項,大部分油脂可通過脫水同時得到分離，而氣浮方式也是進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)的順利進行。

餐廚垃圾處理是現(xiàn)在的研究熱點﹐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)。隨著依法治國大政方略的實施﹐需進一步完善相關(guān)的政策法規(guī),這是開展合理而科學(xué)的環(huán)保工作的基礎(chǔ)。②生物處理過程中的除臭技術(shù)。發(fā)酵過程中氨基酸等有機物經(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)濟的解決除臭問題有待進一步的研究。3餐廚垃圾中鹽分﹑油脂對堆肥品質(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-如果長期使用還會導(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植物的影響還有待進一步的研究。④加快實施廚余垃圾分類收集進程,著重提高分類收集的質(zhì)量。無論是堆肥、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，如廚余、園林廢棄物、秸稈、禽畜糞便等，都可以用來進行好氧發(fā)酵制成有機肥料。在廚余垃圾的處理上，整個系統(tǒng)通過水、氣、渣綜合治理，實現(xiàn)廚余垃圾資源化、無害化、減量化。

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