餐厨垃圾饲料化处理的研究进展

袁世岭 李鸿炫 毛捷 刘华丽

(郑州大学化工与能源学院河南郑州450001)

0 引言

当前国内“地沟油事件”此起彼伏，“餐厨垃圾喂猪”依然随处可见。尽管各级政府出台各种法规加大力度打击非法收购餐厨垃圾，最高法最高检公安部甚至联合下发通知要求依法惩办“地沟油”犯罪活动，但是地沟油地下产业链的高额利润无法阻止人们的犯罪活动，甚至愈演愈烈。国家发改委认为，加强餐厨废弃物管理和资源化利用的立法既重要又紧迫。

餐厨垃圾作为生物质的重要组成部分，产生较为集中，作集中资源化处理比较容易。餐厨垃圾一般产生于家庭、学校和单位的食堂以及餐饮行业。据资料显示，目前我国约有大小餐馆470多万家，2012年月餐厨垃圾总产量13.4万吨，数量巨大。其中北、上、广等大城市单日餐厨垃圾产量就超过1000吨，垃圾围城现象正越发严重。因此，对餐厨垃圾的资源化利用不仅能在一定程度上弥补我国资源的缺口，而且能改善日益严重的环境卫生问题，同时形成新的经济产业链，增加就业岗位，提高就业率，可谓一举三得。

1 餐厨垃圾饲料化处理技术

目前国内外对餐厨垃圾的处理与资源化技术的研究比较多，归纳起来主要有：饲料化、肥料化和能源化等方向[1]。饲料化处理的主要问题是饲料安全，由于消毒要求的提高，必将导致相应设备、技术等方面的相应调整，从而增加了处理成本；而堆肥占地面积比较大，处理时间较长，易产生大量臭气，且盐分比较多，重金属含量高，从而导致肥效偏低；制备生物柴油时，甘油等副产品影响产品纯度，造成发动机工作不正常等问题，另外，生物柴油虽然具有很大的环境效益，但生产成本过高[2]；生物制氢技术还处于实验研究阶段，且氢气的比产率、发酵的连续性、稳定性都较低[3]。

从资源化效益最大化出发，对餐厨垃圾的资源化处理，国内有学者[4]通过论证得出最佳的资源化层级原则是“优先生产饲料，其余生产肥料”。从实际出发，餐厨垃圾中含有大量的有机营养成分，将其饲料化有相当的优势。

从实际出发，餐厨垃圾中含有大量的有机营养成分，将其饲料化具有相当的优势。而出于安全性考虑，对于“同源污染”的问题，欧盟已经全面禁止餐厨垃圾蒸干制成的饲料产品重新进入人类食物链的可能[5]。国内有关餐厨垃圾的蒸干饲料化应用尚未禁止，但相关应用如：沈阳市2002年相继启动处置餐饮废物示范工程与泔水处理系统，通过脱水、高温灭菌、干燥破碎和筛分，使餐饮废物转化为固体高蛋白饲料；宁波市2006年将餐厨垃圾变成饲料和肥皂，由于技术的缺乏与认知的不成熟，国内基本上都是使用餐厨垃圾蒸干制饲料，无法逃避“同源污染”的问题，制出来的饲料认可度不高，一直得不到全国范围内的大力推广。

目前，国外餐厨垃圾饲料化技术比较成熟，主流技术是生化制蛋白，成功案例也较多。在韩国、我国台湾、新加坡等多有应用。当前我国餐厨垃圾生化制蛋白技术相对不成熟，国外投资者已经瞄准这点开始这方面的投资。

由此可知，餐厨垃圾的生化制蛋白将是未来餐厨垃圾饲料化行业的发展趋势，开展餐厨垃圾饲料化再生利用技术的研究即是顺应时代的发展趋势，也是为创造中国自主知识产权打破国外垄断做出贡献。此外，当前餐厨垃圾的生化制饲料化技术本身在应用领域存在不少问题。理清当前行业内的实质问题，研究解决餐厨垃圾饲料化技术中的诸多问题，形成切实可行的技术和产业，无疑成了当务之急。

2 饲料化技术存在的问题

2.1 当前针对餐厨垃圾饲料化的主要技术是生化制蛋白饲料，并且具有很强的可行性，王莉[5]等从生物发酵法生产单细胞蛋白饲料角度对公共餐厨垃圾饲料化的可行性进行了论证，但是行业内仍然存在不少问题。

（1）同源污染风险仍然存在。徐长勇[6]等针对当前国内典型的加工工艺，指出国内实际上是将生物蒸干与生物发酵结合，由于微生物作用时间短、处理效率低，导致饲料产品中仍有大量未被降解的餐厨动物源性成分，作为动物饲料使用时仍可能存在同源性污染的风险。

（2）周期长、菌种安全性不高。陈建乐等[7]将餐厨垃圾等经粉碎、脱水等工序后，再混合接种酵母和微生物菌种，最后进行固体发酵等一系列工序生产高钙多维酵母蛋白饲料。这种方法，投资少，见效快，操作简便，但存在菌种的杀毒所需要时间长、饲料生产周期长、菌种管理的安全性不高等问题。

（3）菌种发酵环境要求高，难于控制。邬苏焕[8]等利用固态发酵的方法，采用多种酵母和霉菌混合发酵对城市餐厨垃圾进行处理，制造富含菌体蛋白的饲料。Raghavarao[9]等在利用双菌固态发酵处理餐厨垃圾时，发现菌种发酵效果的好坏，还受到接种量、接种方式、接种比例、发酵基质成分等多方面影响。此外，在餐厨垃圾中往往含有数量不等的食盐。微生物生长需要与之细胞大致相等的渗透压，超过一定的限度和骤然改变参透压，对微生物的生长是有害的，甚至会引起微生物的死亡[10-11]。

2.2 此外，生化制蛋白处理工艺还需进一步优化，处理技术水平有待进一步提高。结合国外餐厨垃圾处理技术，我国餐厨垃圾饲料化处理需要从以下技术突破。

（1）通过筛选、改进、再创新国内外的典型工艺技术，设计高效、安全、节能、环保的处理流程，并在实践中逐步改进；

（2）发酵菌种的筛选、驯化与培育。针对当前生化制蛋白饲料的菌种消化率不高、发酵速度慢、抗菌能力不强等弱点，在实验研究的基础上，通过菌种的分离、驯化培养和繁殖等技术手段，筛选针对性较强的优势菌种；

（3）相关技术装备的设计、改进和制造，根据菌种的特点与发酵工艺过程，研发相关的技术与设备；

（4）试验及设备运行工艺参数的确定，通过现代分析技术和实验室长周期实验两种手段，确定温度、时间、通风、加料量等一系列设备工艺参数，进行设备优化设计。

3 结论

综上所述，目前餐厨垃圾饲料化处理应在前期研发的基础上，通过筛选与培育优质发酵菌种，根据具体地区餐厨垃圾特点，建立菌种发酵环境数据库，同时，研究开发高效加工工艺与成套设备，从而提高发酵菌种的消化率，保证饲料产品的安全可靠，并大大降低餐厨垃圾处理成本，提高国内饲料化技术在国际上的竞争力。

[1]陈锷,顾向阳.餐厨垃圾处理与资源化技术进展[J],环境研究与检测,2012(3)：57-61.

[2]张韩,李晖,韦萍.餐厨垃圾处理技术分析[J],环境工程,2012,9(30):258-261.

[3]SHin H S,Han SK,Song Y C.Performance of UASBreactor treating leachate from acidogenic fermenter in the two-phase anaerobic digestion of food waste[J].Water Res,2010,35(14):3441-3447.

[4]王莉.餐厨废物回收利用管理研究[博士学位论文][D].天津：天津大学，2009.

[5]王莉,刘应宗.公共餐厨垃圾饲料化项目生产可行性分析[J].工业工程.2009,12(5)：50-53.

[6]徐长勇,宋薇,赵树青,等.餐厨垃圾饲料化技术的同源性污染研究[J].环境卫生工程.2011,19(1)：9-15.

[7]陈建乐.一种餐厨有机垃圾生物处理方法[P].中国，CN1480267.2004-03-10.

[8]邬苏焕,宋兴福,刘够生,于建国.双菌固态发酵处理餐厨垃圾[J].食品与发酵工艺.2004,30(5)：63-68.

[9]Raghavarao K SM S,Ranganathan TV.Some engineering aspects of solid-state fermentation[J].Bio-chemical engineering journal.2003,13:127-135.

[10]Kim IS,Kim D H.Effect of particle size and sodium ion concentration on anaerobic thermophilic food waste digestion[J].Water Science Technology.2002,41(3):67-73.

[11]Baek Kitae,Lee Hyun-Ho.Electrochemical removal of sodium ion from fermented food composts[J].Korean J Chem Eng.2000,17(2):245-247.