关于餐厨垃圾处理技术及资源化利用的相关思考

林辉斌

（杭州市环境保护科学研究设计有限公司，浙江 杭州 310014）

随着社会经济水平的日益提升，垃圾的产生量也与日俱增，导致垃圾处理成为了现代城市发展中所面临的重要问题之一。当前，在国家“无废城市”的号召下，要实现生活垃圾的源头减量，提高其资源利用率。且在推行“净菜进城”“光盘”行动时，要加强对生活垃圾的科学分类管理，尤其要侧重于对餐厨垃圾的优化处理，要改变以往的垃圾处理观念，强化餐厨垃圾的资源化利用，从而实现无害化处理。在实际资源化利用的过程中，要对餐厨垃圾的构成、特点、危害性以及资源化利用价值进行全面性分析，还要对具体的资源化利用技术进行综合性探讨，如饲料化处理技术，油脂回收技术、堆肥技术、厌氧发酵技术等，以此提高餐厨垃圾的无害化处理水平，推动资源化利用的效果，从而为我国餐厨垃圾的处理指引新的发展方向。

1 餐厨垃圾概述

1.1 餐厨垃圾的概念

餐厨垃圾主要来源于宾馆、饭店、餐馆等的剩菜剩饭，俗称熟垃圾。由于餐厨垃圾的种类较多，来源复杂，因此，这对餐厨垃圾处理和利用带来了极大难度。在餐厨垃圾中，主要包含杂质与有机质两种成分，如餐具、罐子、包装盒、牙签等属于杂质，植物纤维、脂肪、蛋白质、微量元素等属于有机质。其中，餐厨垃圾的水分、有机质、蛋白质、盐分等含量都比较 高[1]。

1.2 餐厨垃圾的危险性

由于餐厨垃圾主要包含剩饭菜、馊水等，所以，其含水量、病菌等较多，很容易出现酸化、发酵、发霉等问题，容易滋生大量蚊蝇虫，极易引起病原体疾病的传播。在实际处理中，如果把餐厨垃圾直接投喂给畜禽，很容易引起物理伤害，如引起畜禽肌肉、脂肪残留，最终会危害人体健康。且一旦对餐厨垃圾处理不当，很容易对生态环境造成极大危害，如引起恶臭、水污染等；而部分非法人员也会从餐厨垃圾中提取地沟油，人体一旦摄入，很容易引起身体机能病变问题[2]。

1.3 餐厨垃圾资源化利用的必要性

由以上内容可知，餐厨垃圾对环境危害性极大，所以，加强餐厨垃圾的无害化处理和资源化利用势在必行。当前，结合国务院办公厅印发的关于《“无废城市”建设试点工作方案》（国办发〔2018〕128号）等通知的文件要求，全国需大力建设无废城市，强化对餐厨垃圾的无害化处理，并探索“互联网+再生资源回收”模式，加大餐厨垃圾处理站、易腐垃圾设施的建设力度，进而有效提升餐厨垃圾资源化的利用率。

2 餐厨垃圾处理技术以及资源化利用技术

2.1 油脂回收技术

近年来，有些不法商贩为了牟取暴利，往往对餐厨垃圾进行加热、过滤、蒸馏，经过以上处理后来提取餐厨垃圾中的废油脂，这就是所谓的地沟油，这种油中有很多有害物质，如黄曲霉毒素、苯，如果被人们误食，将会对人体造成极大危害[3]。但对餐厨垃圾进行处理也有可取之处，就是利用油脂回收技术实现无害化处理，对其进行资源化利用，例如，可对餐厨垃圾内含的废油实施统一化加工处理，并在酯交换法以及专业设备的辅助下制成生物柴油，其具体技术主要包含酸催化法、碱催化法等；此外，还可以对废油中的自由脂肪酸等进行提炼，制作化工产品，如肥皂、表面活性剂。但该技术在使用时，往往需要较高的使用条件，对劳动力要求较高，整体费用较大。

2.2 堆肥处理技术

这是一种生物化学处理技术，是把放线菌、细菌、真菌等微生物放置在餐厨垃圾中，在人工控制、电子设备等的协助下，创造出适应的温度、湿度环境，以形成好氧、厌氧环境，便于这些微生物对餐厨垃圾中的有机物进行降解，使其转化为可用的肥料。该技术包含好氧、蚯蚓等堆肥方式。其中，好氧堆肥技术的优点在于：费用不高，易于操作，且在现代化科学技术的支持下逐渐实现了自动化、机械化发展；缺点：在实际操作中消耗时间较长，易引起二次污染，并难以对有害的有机物进行无害化处理。当前，太阳能—生物反应器装置的引入，提高了堆肥效率，且减少了时间消耗。而蚯蚓堆肥技术，主要是发挥蚯蚓发达的酶系统功能，使其把垃圾中的有机物转化为生物所需的养分物质，以此对餐厨垃圾中的内碳氮、重金属等进行降解，但蚯蚓堆肥技术对生产环境要求较高，操作不便。但利用该方式可以提高餐厨垃圾资源化的利用效率，因其可在密闭发酵仓中进行操作，所以避免了二次污染[4]。

2.3 饲料化处理技术

在餐厨垃圾中包含大量病菌，这也是造成餐厨垃圾易腐烂的主要因素，如果直接投喂给畜禽，容易引起畜禽疾病。所以，要采取科学、合理的技术手段对其进行饲料化处理。在具体实施过程中，主要包括脱水法和生化法。其中，脱水法是利用干热等物理加工方式对餐厨垃圾进行加热，以此起到杀菌、干燥的处理效果，从而形成饲料添加剂。该方式主要是利用高温干燥灭菌的原理开展作业，但由于餐厨垃圾成分较多，难以杀灭所有的病原体，也容易产生同源性污染问题；而生化法是对餐厨垃圾进行预处理，在经过加入益生菌、发酵处理、调制烘干等程序后，最后形成蛋白饲料。该方法的优点是操作方便，工序简单，占地少，成本低；缺点是安全隐患较大，容易引起口蹄疫、疯牛病等病原体的传染[5]。

2.4 制作厌氧发酵产物

利用厌氧发酵技术分解餐厨垃圾中的有机物质，可对产生的气体进行收集并回收利用，如沼气等清洁能源；也可以利用厌氧发酵技术制作氢气；还可以利用微生物发酵制作乳酸，并在此基础上制成生物降解塑料等产物；而利用两级催化水解技术是把餐厨垃圾中的纤维素、淀粉等分解为糖类，然后在此基础上制作乙醇[6]。该模式的技术优点是操作容易，处理效率高，投资少，运行管理费用低，且对周围环境影响也小。但缺点是处理时需要占用土地，其中，在生产沼气时会受季节、环境、原料材料影响较大，同时也存在产气不稳定的问题。

3 实际案例分析

在本案例中，主要采用“预处理+黑水虻生物技术”，以此实现对城镇餐厨废弃物等易腐垃圾的集中处置和利用，其主要污染源为恶臭气体、产生的废水等。其中，恶臭气体主要是由“酸吸收+次氯酸钠氧化吸收+UV光催化氧化+碱吸收”等装置处理，而废水在经过预处理后集中到处理站进行处理。在该生产工艺实际运行中，是通过对易腐垃圾的科学化处置，来得到新鲜黑水虻和有机肥[7]。具体的生产工艺流程如图1所示。

图1 生产工艺流程以及产污环节图

3.1 项目的由来

（1）随着科学技术的逐渐发展，黑水虻在环境保护工作中得到了广泛应用，尤其是在餐厨垃圾处理、禽畜粪便处理等工作中发挥了极大的作用。结合实际检测数据可知，黑水虻幼虫可以对餐厨垃圾进行高效分解、转化，其处理效果较为明显。在具体实施中，1 t含七成水分的餐厨垃圾，能够产生200 kg左右的黑水虻鲜虫。而四龄的黑水虻幼虫营养丰富，其中，干物质超过35%，蛋白质含量超过总体重的一半左右，脂肪含量高达20%，经过对比分析，其总体营养含量远超豆粕之上。黑水虻幼虫的用处较多，既能作为鸡鸭鱼等动物的喂养饲料，还能够将其晒干并粉碎，为动物补充蛋白，是鱼粉等重要的替代物。

（2）通过科学研究证明，黑水虻在餐厨垃圾的处理应用中，可在短时间内对其中的易腐物质进行消化，且对其中的病菌有较强的消杀作用。同时，在昆虫转化过程中，还能够对同源性蛋白病毒的传播链进行阻断，可有效避免更大范围的病毒传播。总体比较，该处理方式具有较明显的处理效果，费用相对较低，资源化效果好，易于操作。一般情况下，黑水虻的繁殖能力较强，而且幼虫食量较大，每天对餐厨垃圾的转化量高达其自重的两倍之多。

在具体的生产应用中，黑水虻幼虫的成长速度较快，一般生长周期为5～7 d，之后就能够参与餐厨垃圾的处理与资源回收。在实际生产中，可以对幼虫进行自动化、集约化的生产和管理。而且，在餐厨垃圾处理中，还可以产生黑水虻虫粪，可利用相关技术将其转化为有机物进行销售，由此获得可观的经济效益。

（3）黑水虻在对餐厨垃圾的处理过程中，主要流程为：①餐厨垃圾的预处理。可先将餐厨垃圾引入到特定设备中，再把固体与液体，油与水分实施分离，分离之后再把固状物进行粉碎，在获得垃圾粉碎物后，就可以作为黑水虻饲料进行回收使用。但要对分离后的水进行深度处理，使其达到废水的排放标准再进行排放，同时，这样也可以降低饲料中的盐分含量。而分离出来的油可以让特定的油脂处理企业回收和再加工，最后制成生物柴油。②黑水虻种群繁育环节。通过该环节可以培育出更多的黑水虻幼虫，供餐厨垃圾处理使用。其中，繁育系统主要包括种成虫养殖和种幼虫养殖，由此构建完善的黑水虻种群维持体系，从而为黑水虻的生产数量与质量提供保障。在具体的繁育过程中，要对繁育空间内的温度、湿度、光照等数值进行合理控制，为黑水虻繁殖提供理想的环境，保障其繁殖的数量与质量，并促进持续繁育，这样才能满足餐厨垃圾处理需求。在黑水虻的生产中，只需要保留约1%的黑水虻幼虫就可以维持种群繁殖循环，而其余的99%的黑水虻幼虫都可以作为处理用虫，进行餐厨垃圾的处理。③黑水虻转化。黑水虻在吸食和消化餐厨垃圾的过程中，可将其转化为动物蛋白。因此，为了提高黑水虻转化的规模，需要引进先进的垃圾预处理车间、发酵池等，并提供专业化系统性的通风设备、控温设备、除臭设备等。在转化过程中，其可以产生虻体蛋白、虫粪等物质，再通过专业设备把虫粪进行分离，以此获得高质量的黑水虻鲜虫以及有机肥产品等。

3.2 生产设备

具体设备如下：

（1）预处理段：卸料池，分拣平台（含磁选机），送料螺旋，压榨破碎机，三项分离机。该段位主要用于餐厨垃圾的分拣（来料中含有各种垃圾袋，瓶子以及金属废弃物），压榨破碎（可产生直径小于2 cm的垃圾粉碎物），以及油水渣的分离。

（2）发酵：送料螺旋、发酵罐（搅拌机构）、高温有氧发酵。该段位主要用于破碎后的餐厨垃圾进行菌种发酵，使发酵后的餐厨垃圾更有益于黑水虻的生长，之后通过柱塞泵打入培育模块，进行黑水虻养殖。其中，高温有氧发酵设备可用于黑水虻病变期内。

（3）培育模块：该培育模块是集温湿调控、自动养殖、自动出料等为一体的自动化模块，具有占地小，养殖效率高的特点。

（4）分虫模块：自动虫粪分离设备、振动筛、微波烘干机。其中，自动虫粪分离设备配合培育模块的自动出料系统，可自动将虫粪以及大颗粒残渣进行分离，并通过振动筛再将虫分离出来。

3.3 物料平衡

以来料50 t易腐垃圾计算：在经过预处理后，可产生2 t不能处理的固体垃圾（例如：瓶子、易拉罐、大骨头、金属废弃物、垃圾袋等），2 t废油，15 t废水；而剩余的31 t厨余垃圾，用2.325 kg的黑水虻虫卵处理，可产生6 t的黑水虻鲜虫，12 t黑水虻虫粪，以及13 t左右黑水虻处理剩余垃圾。

3.4 资源化效果

餐厨垃圾通过物理、生物处理技术可生产出油脂、有机肥、黑水虻，实现了资源的循环利用，并节约了能源。

（1）工业油脂。由于餐厨垃圾中的油脂含量都比较高，一般为2%～3%，所以，大量油脂对餐厨垃圾的利用和处理带来了严重影响。因此，将该油脂进行回收后，可外售至有资质的深加工企业再生利用。如50 t的餐厨垃圾则每日可回收油脂1.0 t。

（2）有机肥料。餐厨垃圾在经过黑水虻消化分解后，其产生的虫粪可作为有机肥使用，可用于农业生产等领域。以50 t餐厨垃圾为例，则每日可产有机肥料10.34 t。

（3）黑水虻。黑水虻消化餐厨垃圾时间较短（6 d左右），故在筛分时有大量的黑水虻鲜虫。由于黑水虻鲜虫含有丰富的蛋白质，所以可用于饲养家畜，也可制成干虫销售。以50 t餐厨垃圾为例，则每日可产黑水虻鲜虫6.0 t，干虫0.65 t。

4 餐厨垃圾无害化处理以及资源化利用的注意事项

在实际餐厨垃圾处理中，为了保障其无害化的处理水平，以及提升其资源回收的利用率，政府部门要发挥自身的职能作用，提供必要的政策支持。如利用税收优惠政策、加大资金投入等方式，以此对餐厨垃圾的无害化处理进行正确引导，同时，也要对餐厨垃圾处理企业进行一定的政策倾斜，如对其土地利用、原料收集等进行税收优惠政策等。同时，也要制定合理的管理制度，构建完善的处理体系，确保餐厨垃圾收集、运输、处理等企业具有专业化资质，以及加强行业监管，严防餐厨垃圾随意售卖。最后，还要加强减量化处理，要注重对餐厨垃圾的产量进行有效性控制，从源头上减少产量，以此降低餐厨垃圾的处理成本，如拓展宣传范围，引导人们树立正确的节约意识，实施光盘行动；加强制度化建设与监管，执行餐厨垃圾排放申报登记机制，对餐厨垃圾的数量、类型、贮存等实施定期申报，力争从根本上实施减量化处理[8]。

5 结语

综上所述，随着我国经济水平的提升，人们生活水平日益提高，生活质量得到了极大改善，但随之而来的却是餐厨垃圾产量日渐增加，这对城市垃圾处理造成了极大困扰，同时，也对城市生活环境造成了一定的危害。基于此，需要结合餐厨垃圾的特点，并采取科学合理的无害化处理技术对其进行资源化利用。这样既可以提高餐厨垃圾的处理效果，减少处理成本投入，又强化了资源利用率，控制了资源浪费，从而有力推动了我国餐厨垃圾无害化处理能力的提升。同时，要在全社会范围内加大宣传力度，营造节约的社会文化氛围，引导人们形成节约意识，从而减少餐厨垃圾的产生量。而在餐厨垃圾实际处理过程中，也要因地制宜的结合不同情况，并采取针对性、多元化、灵活性的处理措施，而政府部门也要加强政策、资金方面的支持力度，以此有效推动餐厨垃圾处理企业的可持续发展。