学校食堂餐厨垃圾组分及生化指标分析*

吕锦怡，解晓双，何彩桥，栾崇林（深圳职业技术学院 应用化学与生物技术学院，广东 深圳 518055）



学校食堂餐厨垃圾组分及生化指标分析*

吕锦怡，解晓双，何彩桥，栾崇林*
（深圳职业技术学院 应用化学与生物技术学院，广东 深圳 518055）

摘 要：连续一周采样深圳某高校食堂的餐厨垃圾，分拣后，餐厨垃圾中蔬菜、肉/鱼、谷物以及其它组分分别占总质量的25.32%，11.81%，51.05%和11.82%．实验测得餐厨垃圾中总糖、脂肪、蛋白质和盐分的含量分别为 6.74%，3.07%，11.52%和0.84%．学校餐厨垃圾中可燃成分——总碳的含量为39.19%，灰分为7.77%，含水量为70.90%．高含水量降低了餐厨垃圾的热值，不利于焚烧处理．学校餐厨垃圾的生物降解度为 42.50%，pH 值为 6.65，呈微酸性，可考虑生物降解处理．

关键词：学校食堂；餐厨垃圾；组分；生化特性

随着城市化进程加快，“垃圾围城”现象日益加剧.如何解决城市生活垃圾问题已经成为困扰城市经济可持续发展的难题之一[1].在城市生活垃圾中，餐厨垃圾高达40%~50%，而且所占比例逐年升高[2].目前餐厨垃圾的处理方式主要有填埋、焚烧、用作饲料和生物降解.直接进行填埋，除了会占用大量土地资源，还会产生渗滤液、恶臭等，造成二次污染[3].欧盟已经出台法令禁止生垃圾直接填埋处置.由于厨余垃圾湿基热值仅约为2100 kJ/kg，采用焚烧法处理餐厨垃圾时需添加燃料，发电效能较低，如果焚烧不充分，还会产生二噁英等有害气体，污染环境[4].餐厨垃圾营养丰富，但未经消毒处理的餐厨垃圾重新进入食物链后，不但容易引起畜禽感染疾病，还可能会造成某些疾病在人群中的传播[5].因此，目前北京等多个城市已经通过立法，禁止餐厨垃圾直接用作饲料.生物降解法利用菌种处理餐厨垃圾，可将餐厨垃圾中富含的有机物分解成水、二氧化碳和有机质，消化率高达90%，不但可以使垃圾减量，而且分解后的少量残渣是高效的有机生物肥料，被认为是一种较为理想的处理方式.

学校食堂供餐量大，产生的餐厨垃圾量大、集中，不易掺杂杂物.如果能够“就地取材”，建立小型餐厨垃圾处理站，利用生物降解方式将其变为有机肥，用于校园绿化施肥，无疑将是学校餐厨垃圾无害化、减量化和资源化的一种较理想的处理方式.由于生活水平、饮食习惯的不同，不同地区餐厨垃圾的组成成分会不同.另外，即使同一地区，学校食堂的餐厨垃圾与家庭餐厨垃圾组成成分也会不同.其物理和生物化学特性也会随着组成成分的不同而发生变化.探索学校餐厨垃圾的组分及生化特性，是餐厨垃圾的生物降解处理的前提.本文选取深圳某高校食堂的餐厨垃圾，对餐厨垃圾的组分、生化特性、热力特性等进行分析和检测，以及为深圳学校餐厨垃圾的处理方式、设备设计及工艺等提供依据.

1　实验部分

1.1材料与试剂

餐厨垃圾由深圳某高校的3个食堂提供，采样分别标记为第1、第2、第3采样点.采样时，需将潲水桶内的餐厨垃圾充分搅拌，混合均匀后，再用勺子直接采取1 kg左右的餐厨垃圾作为样本[6].每个采样点每日平行采样5份，连续采样一周（5天）.

试剂：乙酸锌、亚铁氰化钾、甲基红、盐酸、氢氧化钠、碱性酒石酸铜甲液、碱性酒石酸铜乙液、石油醚、乙醚、硫酸铜、硫酸钾、硼酸、铬酸钾、硝酸银、重铬酸钾、硫酸亚铁铵、浓硫酸、试亚铁灵指示液等.

1.2仪器设备

DS-1高速组织捣碎机，成都华衡仪器有限公司；DHG-9123A型电热恒温鼓风干燥箱，上海精宏实验设备有限公司；SXL-108型程控箱式电炉，上海精宏实验设备有限公司；K-360凯氏定氮仪，瑞士BUCHI有限公司；809Titrando电位滴定仪，瑞士万通中国有限公司；pH-3C 数字酸度计，上海仪电科学仪器股份有限公司.

1.3样品处理

为了保证采集到的餐厨垃圾样本组成均匀.本文采用DS-1高速组织捣碎机先对样本进行破碎、搅拌约30 min，然后根据各检测项目所需的数量，进行缩分和取样.

2　结果与讨论

2.1餐厨垃圾的组分分析

餐厨垃圾的组分分析采用手工分类的方法进行，即直接用镊子将样本中的蔬菜、肉类、谷物（米饭、面食）从样品中分拣出来，再用电子天平对各组分的质量进行称量，通过计算即可得到各组分占样本总质量的百分比，以及各组分之间的比例[6]，结果见表1.

从表1 以看出，谷物占餐厨垃圾的比例最高，平均值达到了51.05%，而一般城市餐厨垃圾谷物含量在20%左右.这主要是因为学校食堂按“2两”、“4两”规格打饭，往往造成打多了，吃不完，只能倒掉.学校餐厨垃圾各组分之间，蔬菜∶肉/鱼∶谷物∶其他的比例大约为3:1:5:1.

2.2生化特性的检测

2.2.1主要营养成分含量

餐厨垃圾的营养成分主要是指其中的糖类、脂肪、蛋白质等大分子物质，这些大分子物质的含量，直接影响到餐厨垃圾的处理方式.本文采用返滴定法[7]测定餐厨垃圾中的糖类、酸水解法[8]测定脂肪，凯氏定氮法[9]测定蛋白质、电位滴定法[10]测定盐分，结果见表2.

由表2可见，餐厨垃圾中总糖、脂肪、蛋白质的总和占到餐厨垃圾的20%以上，说明餐厨垃圾具有非常丰富的营养成分，有利于生物降解利用.城市餐厨垃圾盐分含量一般在0.2%~1.0%[11]，本实验测得盐分为0.84%，餐厨垃圾中的盐分，不利于餐厨垃圾经生物降解后产生的有机肥的利用，因为盐分会使土壤板结.

2.2.2热力特性的检测

餐厨垃圾的总碳、灰分、水分可以用来判断餐厨垃圾是否适合直接焚烧处理.本文采用文献[12-14]的方法分别对总碳、灰分和水分进行了测定，测定结果见表3.

通常认为，城市生活垃圾可焚烧性的界限值为含水量≤50%、灰分≤60%、可燃成分（总碳为主要的可燃成分）≥25%[11].表3结果显示，学校餐厨垃圾的平均灰分和总碳分别为7.77%和39.19%，满足焚烧性处理的要求.但学校餐厨垃圾有极高的含水量，含水量达到70.90%，水在加热时会变成水蒸气，带走大量热量，降低垃圾热值.因此，如果不进行“液固分离”，仅从热值考虑，学校餐厨垃圾不适合焚烧处理[11].

2.2.3生物特性

本文采用重铬酸钾氧化法[11]，称取样品10g 置于 1L 烧杯中，加入 500mL 蒸馏水 5min，静置，取上清液，测定了餐厨垃圾的生物可降解度，并用pH-3C 数字酸度计测定其pH 值，结果见表4.

由表4可见，餐厨垃圾的平均生物可降解度达到42.50%，pH约为6.65，显微酸性，与文献[15]报道的接近，可考虑生物降解方法处理.

表1　餐厨垃圾的组分（n=5×5）

表2　餐厨垃圾营养成分含量（n=5×5）

表3　餐厨垃圾热力特性（n=5×5）

表4　餐厨垃圾生物特性检测结果（n=5×5）

3　结 论

通过对深圳某高校3个食堂餐厨垃圾一周的连续采样和实验，得到的餐厨垃圾的组分和生化特性指标数据为：学校餐厨垃圾中蔬菜、肉/鱼、谷物以及其它组分分别占总质量的25.32%，11.81%，51.05%和11.82%.其中谷物占到了总量的一半，高于一般城市餐厨垃圾平均20%左右的含量；学校餐厨垃圾主要营养成分，即总糖、脂肪、蛋白质和盐分的含量分别为 6.74%，3.07%，11.52%，0.84%.学校餐厨垃圾中可燃成分——总碳的含量并不低，但含水量高达 70.90%，降低了其热值，不利于焚烧利用.学校餐厨垃圾的生物降解度为 42.50%，pH 值为 6.65，呈微酸性，可考虑生物降解处理.但餐厨垃圾的含盐量较高，因此生物降解后产生的有机肥不适合大量和多次施用.

参考文献：

［1］ 张英明，尚晓博，李开明，等.城市生活垃圾处理技术现状与管理对策［J］.生态环境学报，2011，20 （2）：389-396.

［2］ 徐栋，沈东升，冯华军.厨余垃圾的特性及处理技术研究进展［J］.科技通报，2011，27（1）：130-135.

［3］ 陈毅.我国城市生活垃圾处置现状及能源再利用对策［J］.资源节约与环保，2015（1）：1.

［4］ 盛金良，杨志强，朱强.餐厨垃圾生态循环综合处置方案初探［J］.上海环境科学，2009，28（6）：242-249.

［5］ 胡新军，张敏，余俊锋，张古忍.中国餐厨垃圾处理的现状、问题和对策［J］.生态学报，2012，32（14）：4575-4584.

［6］ 潘丽爱.生物降解法餐厨垃圾处理技术的实验研究［D］.长春：吉林大学，2006：6-7.

［7］ 彭科怀，张坤.反滴定法测定食品中总糖的方法［J］.现代预防医学，2010，37（22）：4319-4321.

［8］ GB/T5009.6-2003.食品中脂肪的测定［S］.北京：中国标准出版社，2003.

［9］ GB 5009.5-2010.食品中蛋白质的测定［S］.北京：中国标准出版社，2010.

［10］ GBT 12457-2008.食品中氯化钠的测定［S］.北京：中国标准出版社，2008.

［11］ 林宋等.餐厨垃圾处理关键技术与设备［M］.北京：机械工业出版社，2013：90-98.

［12］ 赵由才，朱青山.城市生活垃圾卫生填埋场技术与管理手册［M］.北京：化学工业出版社，1999：188-191.

［13］ GB 50094-2010.食品中灰分的测定［S］.北京：中国标准出版社，2010.

［14］ GB 5009.3-2010.食品中水分的测定［S］.北京：中国标准出版社，2010.

［15］ 潘丽爱，张贵林，石晶，徐立新.餐厨垃圾的实验特性研究［J］.粮油加工，2009（9）：154-156.

*项目来源：广东大学生科技创新培育专项资金（编号：PDJH2015B0778）

Component and Biochemical Indexes of Kitchen Waste from School Canteen

LU Jingyi, XIE Xiaoshuang, HE Caiqiao, LUAN Chonglin*
（School of Applied Chemistry and Biotechnology, Shenzhen Polytechnic, Shenzhen, Guangdong 518055, China）

Abstract:The kitchen waste samples from three canteens in a university in Shenzhen were successively obtained for a week(5 days). After sorting, vegetables, meat/fish, grains, as well as other substances accounted for 25.32%, 11.81%, 51.05% and 11.82% respectively in the total weight. The experiment results show that total sugar, fat, protein and salt are 6.74%, 3.07%, 11.52% and 0.84% respectively. The combustible component-total carbon is 39.19%, and the ash is 7.77%. The water amounted to as high as 70.90%, which reduced the calorific value and is not conducive to incinerate and recycle the kitchen waste. The bio-degradation degree is 42.50% and the pH value is 6.65, slightly acidic. Biological degradation treatment of the kitchen waste could be taken into account.

Key words:school canteen; kitchen waste; component; biochemical characteristic

*通讯作者：栾崇林（1965-），男，博士，教授，主要研究方向：食品安全与检测.

作者简介：吕锦怡（1994-），女，深圳职业技术学院化生学院2013级学生.

收稿日期：2015-11-18

DOI:10.13899/j.cnki.szptxb.2016.03.012

中图分类号：X799.3

文献标志码：A

文章编号：1672-0318（2016）03-0059-03