餐厨垃圾资源化过程中污水处理工艺分析

刘宴辉

（上海环境卫生工程设计院有限公司 上海 200232）

引言

城市垃圾处理过程中餐厨垃圾作为资源化利用和碳减排重点对象，需要高度重视餐厨垃圾的处理方法，分析不同处理技术的碳足迹，针对其处理过程中的运输、处理及运营中做好管理工作。科学进行厨余垃圾分类，并且根据其特性选择有针对性处理技术，这样更能提高餐厨垃圾处理效率，减少餐厨垃圾对生活环境造成的影响。研究分析了餐厨垃圾资源利用的方法，并阐述其资源污水处理必要性，最终探讨了污水处理工艺内容，以及提高餐厨垃圾的资源利用率。

1 餐厨垃圾概述

餐厨垃圾通常是指居民在日常生活、食品加工、饮食服务、单位供餐等活动中产生的垃圾，这部分垃圾包括菜叶，剩菜，剩饭，蛋壳，果皮，骨头，茶渣等，其主要来自于家庭厨房餐厅，菜市场以及饭店等有关食品加工行业。其特点是具有较高的水分以及有机化合物，长期存储极容易发生腐败产生较多的细菌，产生恶臭影响环境，滋生的蚊虫四处飞走很容易将细菌传播到各个地方，影响我国人民的身体健康。除此之外还会对水环境，空气环境等造成恶劣影响[1]。加强餐厨垃圾处理技术研究与应用，实现餐厨垃圾无害化、资源化处理是垃圾分类背景下践行环境保护的重要内容。在环境保护的基础上融入绿色循环，将餐厨垃圾转化为日常生活中所需资源以及能源，这样既可以保障我国环境不受影响，还可以有效实现碳减排的目的。在这一过程中，需要针对餐厨垃圾资源化利用的方法进行分析，如将其制作成肥料饲料，厌氧处理产生可利用的沼气，制备生物燃料等。

2 餐厨垃圾资源化利用方法分析

餐厨垃圾资源化利用是我国环境保护，资源再利用的重要体现，在处理利用过程中需要以社会发展需求为基础，通过将厨余垃圾进行不同资源转化，以此实现生态环保、经济环保目的。

2.1 餐厨垃圾处理方式

通常情况下，餐厨垃圾有机物含量较高，经过合适的处理和加工，可以转化为新的能源或资源，及经过严格处理后作为肥料、饲料等方式进行资源化利用。其中，餐厨垃圾中的油脂部分可以被用来制作成生物柴油，用于公共交通等车辆作为替代燃油使用；水可以通过污水处理技术将水中杂质以及污染物质去除用于农业灌溉或者生活用水；渣可以利用微生物发酵方式进行沼气沼渣制作，用于电力发电，生物饲料，生物肥料制作[2]。

2.2 制备生物柴油

餐厨垃圾中油脂部分可通过提取及加工成生物柴油。现阶段我国工业生产中针对生物柴油制作主要利用脂交换方法，酯交换法在生物柴油制备过程中主要利用甲醇作为交换醇，通过进行甲醇交换醇进行处理，可进一步实现生物柴油提炼，将其用于日常生活中及工业。利用油脂脱酸方法，将油脂垃圾进行碱炼中和，与此同时借助蒸馏精炼、有机溶剂萃取、预酯化、酸催化等操作，这样可在一定程度上提升油脂生物柴油制备水平。在制备生物柴油中，需要重视对废弃油脂分离，由于餐厨垃圾废弃油脂中成分较多，例如水含量以及酸碱值，这些情况均不适合进行生物柴油制备，而这种情况下也无法直接将其碱催化酯交换制作生物柴油，需要进行有效的处理。

2.3 利用发酵制作生物气

可燃气体是现阶段人们日常生活中必不可少的重要燃料，餐厨垃圾在资源化处理过程中可以充分将其发酵，将餐厨垃圾制作成可燃气体。在制作过程中需要利用厌氧发酵技术实现生物系回收。可燃气体主要包括两种氢气以及甲烷，通过这两部分可燃气体制作回收，并且将其进行分离再进行应用，这样可以有效实现餐厨垃圾资源化，同时更好的起到环境保护作用。据相关调查数据显示，针对餐厨垃圾生物气资源制备过程中，利用厌氧发酵进行氢气获得，其获得氢气的体积可高达60%，其生产效率为5.49m/（m3/d），说明了餐厨垃圾资源化效率较高。

2.4 利用灭菌制作饲料

餐厨垃圾资源化过程中可以将其制成饲料，用于畜牧饲养或养殖，提高资源利用效率[3]，也是餐厨垃圾资源化利用的方向之一。在饲料制作过程中需要将餐厨垃圾进行杀菌灭毒处理，通过杀菌灭毒，使饲料达到基础的卫生标准，除此之外，还需要将餐厨垃圾中的营养元素进行保留，这样才能在饲料使用过程中，提升畜牧业养殖业经济收益。在餐厨垃圾饲料加工过程中具有较多方法，例如微生物发酵法以及高温消毒法。微生物发酵法比较常用，主要是利用微生物将餐厨垃圾内的废物进行发酵，通过微生物代谢产生出有益菌而后将其制作成饲料。而微生物发酵方法又分为固态发酵法和液态发酵法。固态发酵法在发酵过程中不含水分，具有周期短，产率高，能耗低等特点，目前被广泛应用于餐厨垃圾饲料制作过程中。

2.5 利用生物处理制成肥料

餐厨垃圾还可以制作成肥料，即将餐厨垃圾进行生物处理，保留其中养分，经过处理转化为植物营养土，通过植物营养土进行植物种植，既满足植物生长需求，同时还可以有效解决餐厨垃圾运输等问题。2020 年某小区街道开展餐厨垃圾处理活动，将餐厨垃圾转化为植物营养土用于社区内植物花草种植过程中，这样既能满足社区园林绿化需求，还可极大程度减少餐厨垃圾运输过程中对环境造成的污染。北京海淀区社区居民在活动过程中利用厨余垃圾一体化机进行餐厨垃圾处理，不需要将餐厨垃圾进行长时间运输，自行处理餐厨垃圾1000kg，将其转化为100kg 营养土，这样有效形成了社区在环境建设过程中的“绿色微循环”。

3 餐厨垃圾资源化过程中污水处理必要性

3.1 减少对区域环境污染

餐厨垃圾处理过程中产生的污水，含有大量的动植物油脂、淀粉、果蔬汁、饮料、油脂等有机物，若不经过处理合理、高效的处理直，将会成为二次污染物造成水体及环境污染。而污水中存在着较多的细菌，细菌随着空气传播以及水传播，很容易造成传染病等情况发生，影响城市居民的身体健康，因此需要重视对餐厨垃圾处理中的污水处理。

3.2 改善水生植物生存环境

餐厨垃圾形成的污水中具有较多的有机物，若不经过处理进入到水体后会迅速消耗水中的氧气，造成水体严重缺氧，而且污水的油脂不能溶于水，附在水面上会造成水面覆氧能力降低，这种情况下导致水生生物无法通过氧气维持生存，更加影响水域内鱼类的生长，这种情况下同样需要积极加大餐厨垃圾中的污水处理工作重视程度。

因此，在餐厨垃圾处理中需要积极加强对餐厨垃圾处理过程中的污水处理技术研究，这样才能实现真正意义的餐厨垃圾资源化利用。

4 餐厨垃圾资源化过程中污水处理工艺

4.1 工艺过程描述

餐厨垃圾资源化过程中污水处理前，需要通过对餐厨垃圾的进行筛选，分解，榨取，水油分离，固液分离，去除臭气等一系列的操作，以此充分保障餐厨垃圾的回收以及利用，进一步对产生的污水进行高效、合理的处理。污水处理工艺作为一项系统性工程，在处理过程中需要依据餐厨垃圾形成污水的特性和污染物的分析合理的应用工艺。我国一些学者对餐厨垃圾资源化过程中污水处理的工艺进行分析[5]。在餐厨垃圾资源化污水处理过程中，需要包含多个系统，例如油水分离系统，残渣过滤系统，污水深度处理系统。本研究中主要以生化机的污水处理内容进行研究，该生化机可以缩短餐厨垃圾资源中污水处理效率，减少污水中的异味。

4.2 油水分离工艺

油水分离工艺是餐厨垃圾资源化污水处理中的重要组成部分，在其处理前需要通过将餐厨垃圾进行有效的筛选分类，挤压榨取，通过这部分操作后，可以有效实现餐厨垃圾液体获得，保证其内部油脂以及污水能够全面融合。将油水输入到油水分离系统中将油脂和水分进行分离，分离后的油脂中需要保证含水量较低，通常情况下部分企业在开展污水处理，油水分离过程中油脂中含水量为20～25%，油脂分离效果数据需要低于该数据，以油中含水不超过5%为主，这种情况下需要积极针对油水分离工艺进行设计研究。设计过程中增加重力分离，粗粒化以及吸附凝结优化，通过这部分工艺优化和在不消耗能源的情况下实现自动分离。整个水体处理过程中保证油颗粒能够集中在集油区域，并且控制时间在60min，等到时间限制后将集油区域的油清理，将其可以用作其他领域。

4.3 污水处理系统

通过油水分离工艺可以将餐厨垃圾资源化生产过程中的油进行去除，分离油后的污水进行集中存储将其运输到下一流程的污水处理系统进行污水处理。在污水处理系统过程中需要将污水利用生物处理工艺进行处理，这一处理过程中主要采用厌氧处理，使污水在氧气不充足的环境下减少厌氧性细菌，实现污水中中小有机碳水化合物降解，这样可以有效为后续污水好氧处理奠定基础，通过厌氧环境使高分子有机碳水化合物分解成小分子碳水化合物，再利用好氧膜生物处理技术进行处理，将污水中的生化需氧量去除，进而使污水达到符合国家排放的标准，形成有效的污水处理。一般情况下，经过处理的污水进出水情况如表1 所示。

表1 废水处理站进水水质情况

4.4 以西部某市餐厨垃圾资源处理为例进行分析

4.4.1 餐厨垃圾特点

通过调查发现我国西部某市餐厨垃圾中主要有食物，金属，纸张，玻璃以及其他有机物质。通过对其餐厨垃圾特点进行分析，并且对餐厨垃圾进行抽样检测过程中对抽样垃圾成分进行确定。其中重点包括含水率、有机碳、凯式氮、总磷、氯化物、蛋白质等。

4.4.2 处理工艺分析

在针对餐厨垃圾处理过程中西部某市主要采用单相、湿式、中温、连续进料厌氧消化工艺流程为主，通过自动化设备实现餐厨垃圾油脂分离，并且将固体物质进行湿式粉碎，杂质进行垃圾填埋，其他原材料经过处理后制备出较多的生物燃气，进而用于日常生活中的电能支持；针对发酵残渣将其用于有机肥制作。

4.4.3 污水处理工艺

针对餐厨垃圾资源化污水处理过程中利用油水分离系统以及污水系统开展处理，经过油水分离的废水通过调节池泵进入到气浮设备，这一过程将一部分悬浮物以及有机物排入到厌氧池中，在整个工艺过程中不断有泥污产生，因此需要进行污泥桶排入管理。进入到厌氧池中的污染水中的有机物会被厌氧细菌所分解、代谢、消化，这样一系列过程中会使污水中的有机物含量逐渐降低，除此之外还可以使污水得到进一步的生化，为后续厌氧处理工艺的开展奠定基础[6]。厌氧池的出水进入兼氧——好氧——膜生物反应器，在这一个阶段可以使污水处理的反硝化率超过70%，使水中的化学耗氧量逐渐减少，将厌氧池中的污水逐渐输送到好氧池中，利用膜生物反应中的生物填料为污水中的微生物成长提供一定空间；同时利用鼓风机为微生物提供充足的氧气，在整个环境过程中，污水中的有机物逐渐被微生物吸附，进而产生凝絮状的物体，经过一段时间后，絮状的物体会逐渐沉到水池底部，以此去除化学耗氧量。缺氧池以及好氧池进入到膜生物反应池，可以有效调节活性物的性状，提高污水的处理能力。而且为了保证最终的水质能够达到正常标准，需要保证膜生物反应后再将污水传输到深度处理系统进行处理。

4.4.4 废水处理结果

通过对餐厨垃圾资源化污水处理各项技术的应用，污水中的各项指标显著降低废水处理前以及处理后的情况见表2。

表2 废水处理前以及处理后数据

这一结果数据发现餐厨垃圾中污水内部各项指标均有降低，并且符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级A 标准。

4.4.5 餐厨垃圾资源化处理效益

餐厨垃圾资源化处理是现阶段我国经济发展建设以及环境保护的重要部分，其具有较多的效益。（1）经济效益。西部某市餐厨垃圾资源化处理过程中总投资11296.19 万元，餐厨垃圾处理后被用于发电1500 万瓦，这个数据可提供电力750 万千瓦时带来经济效益约375.6 万元；此外，在有机肥料、堆肥等资源生产分别为0.42 万吨，210 万元。油脂回收量以及效益分别为300 吨以及21.40 万元，年利润675 万元，这些经济效益西部某市当地城市建设起到了重要推动。（2）环境效益。通过清除垃圾处理优化每年可处理餐厨垃圾7.3 万吨，当这部分垃圾处理可有效降低大气污染，减少垃圾对地表水的污染以及垃圾深埋后对土壤的污染。（3）社会效益。利用餐厨垃圾资源优化处理，可实现对社会环境的保护，同时可以减少垃圾在运输过程中产生的腐烂气味，降低传染病传播渠道，使餐厨垃圾能够得到专项化治理，既能提升餐厨垃圾的回收率以及利用率。还可以有效实现资源循环发展，使城市卫生环境得到改善。总的来说，西部某市餐厨垃圾资源化处理不仅从经济建设上起到积极效果，同时从社会环保角度分析，餐厨垃圾资源化污水处理更能降低环境污染情况，值得各个城市在开展经济发展以及环境建设中学习借鉴。

结语

餐厨垃圾资源化建设是现阶段环境保护以及经济发展中必不可少的内容，将餐厨垃圾转变为日常生活领域中需要部分既可以实现资源回收与利用，除此之外还可有效实现节能环保。但是在处理过程中需高度重视及污水处理内容，由于污水处理过程中，其内部具有水分，盐分，油脂，有机质，进一步增加了污水处理难度。因此在实际的污水处理过程中，需要结合各项技术例如油水分离技术，污水处理技术，厌氧处理，膜生物反应处理等，这些均可以有效改善污水水质，使其达到正常的排放标准，更好地实现资源利用与保护。