县级餐厨垃圾资源化处理技术现状及建议措施

张聪颖

（厦门百澎环保科技有限公司，福建 厦门 361001）

当前，我国各地已经出台了一些有关县级城市生活垃圾的处理、处置和餐厨垃圾管理的条例和规章，这些政策进一步规范和完善了县级餐厨垃圾治理工作的实施方案和管理制度，为县级餐厨垃圾的分类收集和安全合理处置提供了技术支持和政策保障。

1 餐厨垃圾简介

餐厨垃圾俗称泔水，是指家庭、宾馆、饭店、企事业单位、高等院校等公共场所的食品残渣，还有畜产业、渔业食品加工行业大量产生的有机废弃物，它主要包括谷物类、蔬菜类、肉类、动植物油、水、异杂物等。

1.1 餐厨垃圾的特点

（1）含水率较高。餐厨垃圾热值高达2100 kJ/kg，无法满足垃圾焚烧的热值要求，垃圾渗滤水80%～90%是通过地面径流和渗滤作用对水源造成污染。（2）易腐烂。餐厨垃圾有机质含量高，高温环境下易腐烂、发臭，造成环境污染。（3）微生物种类多。餐厨垃圾如果不经过正确处理，会导致有害细菌的扩散。（4）营养丰富。餐厨垃圾含有丰富的氮、磷、钾、钙和各种微量元素，营养元素齐全，可再生利用价值高。

1.2 未经正确处理的餐厨垃圾产生的危害

（1）未经无害化处理直接用作家禽与家畜的饲料喂养。由于餐厨垃圾中富含蛋白质、脂肪、有机物、动植物油脂等多种营养成分，所以可以用于禽类的饲养。但由于储存过程中会产生病毒、病菌、病原微生物等，这种做法容易传播疾病，发生交叉感染等问题。（2）任意丢弃或者填埋。家庭和中小型餐馆的厨余垃圾最常用的处置方式是将其弃至垃圾收集站或通过下水道排水管排出。厨余垃圾中混杂着汤汁、腐臭食物，若不及时处置，不仅会滋生蚊蝇、病菌，还会对周围环境造成破坏，严重影响居民的日常生活。下水道中的垃圾废物也会造成下水道阻塞，从而产生化学变化，导致下水道管线受损。（3）一些非法摊贩利用餐厨废弃物加工成废油（地沟油），与食用油混合销售。这些地沟油的原材料中掺杂了大量的污水、垃圾、洗涤剂、细菌及有害的化学物质，普通人很难分辨出食用油和地沟油的区别，人食用地沟油后会出现头晕、头痛、恶心、腹泻等症状。因此，探索正确的处置方式，以杜绝不法人员利用餐厨废物提炼地沟油是资源化处理的关键环节之一。

1.3 餐厨垃圾处理方式

随着人们环保意识的不断增强，国家加大了对生活垃圾的治理力度，逐渐实现了对餐厨垃圾的集中回收处置，减少了其对社会的不良影响。除了本身固有的特性，县级城市的餐厨垃圾还具有产生量小的特点，因此可采用好氧堆肥法进行处理，好氧堆肥技术是指利用自然界中大量的微生物，通过人工调控，使可生物降解的有机物质转化为稳定的腐殖质。合理利用堆肥技术，可以将有机物质转化为有机肥料或土壤调节剂，使垃圾得到资源化利用，并且其产品稳定性强，不会对环境产生任何威胁。因此，对餐厨垃圾进行稳定化、资源化、无害化处理是一种行之有效的途径[1]。在县级餐厨垃圾资源化处理中，部分县市实现了对餐厨垃圾的集中回收，通过“脱水+好氧堆肥+油脂综合利用”的方式对餐厨垃圾进行处理，该方式具有良好的市场前景。

2 县级餐厨垃圾资源化处理技术

2.1 肥料化处理技术

2.1.1 好氧堆肥技术

好氧堆肥技术是目前较为成熟的一项有机降解技术，它是利用多种微生物对食品废弃物进行人工控制，使其转化为稳定的腐殖质[2]。腐殖质可以改变土壤中的养分，提高土壤肥力，是一种良好的资源。目前，随着堆肥技术的发展，餐厨垃圾中的细菌可以被高温杀死，最终达到防止病菌繁殖的良好效果，并将生物质废物转变为稳定的腐殖质。堆肥过程如下式表示：

在高温好氧堆肥时，微生物首先通过细胞壁和细胞膜，将垃圾中的可溶性有机物直接吸收利用；不溶性的胶体物质被吸附在微生物体外，依靠微生物代谢产生的胞外酶将其分解为可溶性物质，再渗入细胞。有机物主要通过分解代谢和合成代谢而被降解。微生物依靠自身的生命代谢活动，进行氧化、还原及物质的合成与分解等过程，被吸收的有机物一部分被氧化分解为简单的无机物，同时为生物体提供生命活动所必需的能量；另一部分用于合成新的细胞物质，从而繁殖生成更多的细菌微生物。

2.1.2 蚯蚓丰富酶系统堆肥

蚯蚓是杂食性动物，它除了不吃玻璃、塑胶、金属和橡胶，其余如腐殖质、动物粪便、土壤细菌等，以及这些物质的分解产物都吃。蚯蚓每天吃食量相当于其自身重量，能力强的蚯蚓，食量更是自己体重的数倍，它的消化道可分泌蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、甲壳素酶、淀粉酶等多种酶类，是一部天然的有机垃圾处理器，绝大多数有机废弃物都可以在蚯蚓的体内分解。蚯蚓体内含有地龙素、地龙解毒素、黄嘌呤、抗组胺和维生素B等多种药用成分，蚯蚓大量吞食垃圾中的有机成分后，通过砂囊的机械研磨和肠道内的生物化学作用进行分解和转化[3]。有机成分在蚯蚓消化道分泌的各种生物酶和微生物的联合作用下，水解为易于同化的碳水化合物、脂肪、蛋白质以及较稳定的纤维素和几丁质，然后进一步分解并部分矿质化，转化为氨、尿素、碳酸、尿嘌呤以及速效性的磷钾矿质养分等可给态化合物，最终以蚯蚓粪的形式排泄出体外。利用蚯蚓处理城市生活垃圾具有可行性，并且具有可观的经济效益、环境效益和社会效益。

2.1.3 黑水虻处理技术

黑水虻是一种腐生性的水虻科昆虫，以有机废弃物为食，对人畜、动植物无害。其幼虫能吃餐厨垃圾、动物粪便、市场尾菜、动物尸体等腐烂的有机物，并可将食物转化为自身营养物质。由于其高效处理有机废弃物的能力，以及白胖幼虫体较高的营养价值，使其在世界范围内得到广泛的应用。黑水虻与苍蝇生活习性相似，但不喜与人类亲近，成虫通常栖息在绿色灌木丛，成虫生命周期约两周左右，不会携带病原微生物，也没有进入人类居室的习惯。成虫口器退化，进食很少，不会像苍蝇一样到处寻找食物，导致病菌传播甚至污染人类食物。黑水虻的蛋白质含量超过普通的豆粉和骨肉粉，特别适合于鸡、猪、牛蛙及各种名优鱼类的养殖，其脂肪、几丁质和丰富的抗菌肽经深加工后具有很高的经济价值，其粪便还能作为堆肥原料。

2.2 饲料化处理技术

饲料化是一种将餐厨垃圾中的有机物质，经过干燥、杀菌等方式进行转化，最后形成一种有价值的饲料添加剂，这种技术非常简单，也非常方便。该技术的优势为运行成本低、易于管理、能耗低，但该技术的弊端也较为突出，如饲料中有很多细菌难以排除，所以该技术存在一定的安全隐患，它会随着食物链进入人体，对人体健康造成威胁，在使用该技术时应考虑到上述情况。

2.3 油脂回收处理技术

2.3.1 生物柴油技术

生物柴油技术是一种较为先进的生物技术，它可以将生活垃圾中的油脂提炼成生物柴油，从而为我国的石油工业提供新的能源支撑。另外，在炼制生物柴油时，还会产生大量的甘油三酯等物质，这些物质可以被制成各种化学制品，比如肥皂、活性剂等。

2.3.2 化工产品制备

餐厨垃圾的主要成分是甘油三酯和不饱和脂肪酸，这些脂肪酸以天然的烃类形式存在，经过简单的化学加工，可以生产出各种化工产品，其品质与石油化工原料产品相当甚至更好。其通过皂化、盐析、水洗、定型等工艺，再与其它原料（例如桔子皮）进行反应，可制得香皂[4]；通过皂化、酸化、干燥等工艺处理，可获得混合脂肪酸，再利用赤磷作为催化剂，制备出衍生脂肪酸的矿物浮选药剂，可以用来生产诸如二乙醇胺、鼠李糖脂等表面活性剂，也可以在高温下进行催化反应。厨房用油可以用来制作润滑油、混凝土脱模剂、制取硬脂酸、油酸等，目前，我国只有酸碱催化法和洗涤剂进行了工业化应用，而生物表面活性剂、脂肪酸、混凝土脱模剂等技术还处于工业化应用的研究阶段。此外，我国对餐厨废弃物的深加工工艺缺乏规范，市场管理混乱，产品质量参差不齐。为此，相关人员必须加强对餐厨废弃物的再生利用与深度处理技术的研究。

2.4 厌氧发酵技术

餐厨垃圾中有机物占80%～95%，是一种可再生的生物能源。厌氧消化是指在中温或高温环境下，利用厌氧微生物降解餐厨废弃物中的有机物，生成沼气、氢气、乙醇、乳酸等。采用厌氧消化技术可以实现对餐厨废弃物的减容、减量化及再循环等多种功能，具有较高的自动化水平，所需人工成本较低，因此在实际中得到了广泛应用。

2.4.1 沼气

餐厨废弃物含有大量的有机物质，在生产过程中容易发生酸化。当前，工作人员将垃圾与污泥、畜禽粪便、秸秆等有机物质相结合，以保持碳/氮在合适的范围内，从而增加沼气的产出率。将餐厨垃圾与市政污泥按照比例进行厌氧消化实验，发现随着餐厨垃圾比例的提升，其产气速率、产甲烷率、有机物降解率都会随之提高[5]。如餐厨垃圾与牛粪混合比例为2：1，采用批式和半连续发酵法，可使沼气产率增加41.1%～55.2%；在有机负载为13.20 g/L时，其产气速率为0.762 mL/gVS。餐厨废弃物经厌氧消化后，可以作为家庭燃气、燃气锅炉、沼气发电等清洁能源进行综合利用，而沼渣则可以用于生产有机农业肥料，以此实现对餐厨废弃物的大规模处理。

2.4.2 氢气

餐厨废弃物的生物制氢工艺，主要有两种途径：一是利用光合细菌产生氢气，二是厌氧发酵产生氢气。在此基础上，采用暗/光耦合发酵二步法生产氢气，研究发现在暗发酵期和光合发酵期分别为25.18 mL/gVS和34.62 mL/gVS，而两级联合制氢为59.80 mL/gVS，仅为暗发酵的2.37倍。国内研究表明，在厌氧产氢中，pH值是影响生物降解产氢的重要因素，其中以VFA异戊酸为主，酸化时间1～6天后，其产氢量出现了明显的降低。

2.4.3 乙醇

餐厨废弃物的水解反应是生产燃料乙醇的重要环节，它能高效将淀粉、纤维素等碳水化合物转化为糖类，从而使其在未来生产中得到乙醇，并且可以有效提高乙醇的产率。例如，采用二级催化水解技术，在120 ℃、180 ℃条件下，利用混合催化剂和0.5%H2S04+0.01%的辅助催化剂，解决了淀粉、纤维素之间的协同、经济、高效水解糖化问题。研究表明，在不加入发酵营养素的情况下，采用1%酸液对其进行预处理，可确保水解时间>6小时，且不需要加入任何发酵营养素，从而有效降低了产氢成本。

2.4.4 乳酸

利用餐厨废弃物进行发酵，可以制取乳酸，并将其转化为可生物降解的聚乳酸。当前，主要技术方法集中在对优势菌种的培育及其工艺条件上。例如，采用 PEG/葡聚培（DEX）双水相法对餐厨垃圾发酵产品乳酸进行分离，结果表明：DEX的分子量从2×104增加到4×104时，乳酸的产出率从0.631 g/L·h下降到0.518 g/L·h，乳酸的含量从33 g/L下降到22 g/L。如采用餐厨废弃物与残渣进行PHAs的合成，结果表明，在以VFA为底物制备PHA时，该体系所生成的PHA和生物质的数量比单独使用该体系所生成的PHA要高[6]。

2.5 其他技术

利用餐厨废弃物中大量碳、氮、培养基残渣等营养素的特性，对其进行合理处理，可以得到微生物发酵剂。采用苏云金芽孢杆菌、枯草芽胞杆菌（Bacillus subtilis）、苏云芽胞杆菌（Bacillus subtilis）等生物农药可达到处理效果。同时，也可以从餐厨垃圾中得到葡萄糖、磷酸等。

3 对县级餐厨垃圾资源化处理的建议

3.1 完善法规，提升餐厨垃圾资源化利用率

为了提升县级餐厨垃圾资源化利用率，相关部门应从源头上界定和建立相应的分级储存机制，才能真正实现县级餐厨垃圾的资源化利用，更好地发挥其作用。鉴于我国餐饮业规模巨大，各县级城市必须尽快制定相应的法律、法规，完善其相关的法律制度，为今后的餐厨垃圾分类提供可靠参考。另外，当地政府还可以监督餐厨垃圾的分类，加强关于垃圾分类的法律法规建设，这不仅可以增强企业对餐厨垃圾的认识，而且可以促进整个产业链的建立，具有重大的意义和发展价值。

3.2 强化监督，落实市场价值最大化

在我国餐厨垃圾处理技术发展过程中，垃圾的清理和转运将直接影响到其资源化程度，因此，相关部门应建立健全的绿色运输管理体系，以发挥其最大价值[7]。首先，在回收过程中，要坚持绿色环保理念，加强对回收容器的管理，防止二次污染；其次，在处理和运送餐厨垃圾时，县级城市应当实现信息化，并运用信息技术，更好地跟踪和管理餐厨垃圾，通过健全的运输管理制度，可以规范餐厨废弃物的运输和清理，并强化市场监管，其对于县级餐厨垃圾的资源化利用具有重大的现实意义。

3.3 政府引导，推动垃圾处理领域的发展

餐厨垃圾处理的发展规模直接影响到国家的资源化程度，因此，县级城市必须强化其产业链建设，以促进我国社会和经济的健康发展。为进一步完善县级餐厨垃圾处置技术，提升其资源化程度，当地政府应积极出台相关政策，并以此为导向，加大投资力度，一方面可以通过出台政策促进企业对餐厨垃圾的再利用，吸引更多的社会资本投入到餐厨垃圾的处理中去；另一方面，也可以在一定程度上，对某些先进的垃圾处理技术进行扶持，以此促进我国垃圾处理领域的综合性发展。

3.4 协调处理，控制污染，优化投资

由于垃圾的来源越来越多，垃圾处理员可以在园区内进行垃圾分类，最后实现协同处置，将生活垃圾、建筑垃圾、餐厨垃圾等分成易燃和有机两大类，同时回收再利用；将废水收集起来，这样既可以降低污染，又可以提高县级餐厨垃圾资源化处理效益，并提升其投资效益[8]。

4 结语

综上所述，在县级餐厨垃圾处理技术中，饲料化处理监管难度大，健康风险高，因此，本文不建议采用该技术；而通过厌氧发酵生产沼气，前期建设投入成本大，若处理体量小则经济效益较低，因此不适合在县级地域推广；从餐厨垃圾中提取油脂生产生物柴油，将固体有机物预处理后进行好氧堆肥，该工艺运行费用低，操作维护方便，其产品为有机肥，可作为农作物的基肥和追肥使用，以补充和减少化肥的用量，提高土地有机质含量和肥力，降低农业生产成本，提高作物产量和品质，实现粮食的安全生产和瓜果蔬菜的绿色生产，因此该技术可以更好地实现垃圾的资源化和减量化。相关部门和工作人员只有充分利用好餐厨垃圾的处置技术，并对其进行大规模推广和应用才能取得更高的经济效益，解决县级城市存在的餐厨垃圾处置问题。