梁 寧

(桂林理工大學(xué) 南寧分校，廣西 南寧 530001)

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食堂餐廚垃圾堆肥技術(shù)探析

梁 寧

(桂林理工大學(xué) 南寧分校，廣西 南寧 530001)

闡述了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外餐廚垃圾堆肥技術(shù)的進(jìn)展，歸納了餐廚垃圾制備有機(jī)肥的發(fā)展前景及效益，提出了堆肥技術(shù)是實(shí)現(xiàn)餐廚垃圾資源化利用的有效途徑。

餐廚垃圾；堆肥；資源化

1 引言

根據(jù)調(diào)查，機(jī)關(guān)單位、學(xué)校等食堂就餐人數(shù)多，餐廚垃圾產(chǎn)生量約為0.45 kg/人·d[1]，主要以餐后垃圾為主。而餐廚垃圾具有成分復(fù)雜，有機(jī)物含量豐富，水分、鹽分及油脂含量高，易腐爛變質(zhì)等特點(diǎn)。為此，尋求一種既經(jīng)濟(jì)又能有效處理和消納餐廚垃圾的方式至關(guān)重要。

我國(guó)城市餐廚垃圾的傳統(tǒng)處理方式主要是收集作為豬飼料或者與城市生活垃圾一起填埋、焚燒。但由于餐廚垃圾可能會(huì)滋生豬瘟病菌、口蹄疫等多種致病菌，直接作為飼料原料會(huì)使致病菌通過(guò)食物鏈造成人畜之間的交叉?zhèn)魅荆煌瑫r(shí)餐廚垃圾含水率高，填埋會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的滲濾液；并且其燃燒熱值低，也不利于焚燒處理。因此，通過(guò)堆肥技術(shù)將餐廚垃圾轉(zhuǎn)變成富含有機(jī)質(zhì)和氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素的有機(jī)肥料，是實(shí)現(xiàn)餐廚垃圾資源化利用的有效方式之一。

2 餐廚垃圾堆肥進(jìn)展

餐廚垃圾富含蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪等有機(jī)質(zhì)，可生物降解成分多，C/N比低，營(yíng)養(yǎng)元素全面，且具有無(wú)毒、不含有工業(yè)重金屬污染源等優(yōu)點(diǎn)，在當(dāng)前社會(huì)資源緊缺的現(xiàn)狀下，是很好的資源化利用原料。餐廚垃圾相比傳統(tǒng)堆肥原料具有更高的有機(jī)營(yíng)養(yǎng)元素含量與更好的營(yíng)養(yǎng)和利用價(jià)值，且堆肥化處理技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行周期短，應(yīng)用普遍等優(yōu)點(diǎn)。

2.1 國(guó)內(nèi)餐廚垃圾堆肥化處置

堆肥法是利用微生物對(duì)垃圾中的有機(jī)物進(jìn)行代謝分解，在高溫下進(jìn)行無(wú)害化處理，從而產(chǎn)生有機(jī)肥料，是一種集處理和資源化利用于一體的生物方法，已經(jīng)成為處理各種有機(jī)廢棄物的有效方法之一。在堆肥技術(shù)中，好氧堆肥處理法由于技術(shù)成熟，安全性高，成本低等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。國(guó)內(nèi)諸多餐廚垃圾處理廠均采用好氧式堆肥技術(shù)。日處理能力400 t的北京市高安屯餐廚垃圾資源化處理廠作為我國(guó)最大的餐廚垃圾處理廠，通過(guò)將餐廚垃圾經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間的高溫好氧發(fā)酵后，再添加益生菌，制成生物有機(jī)肥，供市郊的農(nóng)戶(hù)使用；上海浦東新區(qū)有機(jī)垃圾綜合處理廠生產(chǎn)好氧堆肥，處理量達(dá)100 t/d；合肥市與臺(tái)灣阜利生物科技公司合作，采用微生物高溫好氧發(fā)酵技術(shù)處理工藝，將餐廚垃圾變成液態(tài)或固態(tài)有機(jī)肥[2]。堆肥技術(shù)常采用的方法還有充氧動(dòng)態(tài)發(fā)酵法、快速烘干法、微波法、厭氧發(fā)酵方法等。其中厭氧發(fā)酵處理技術(shù)是有機(jī)廢物在厭氧條件下通過(guò)微生物的代謝活動(dòng)而被穩(wěn)定化，同時(shí)伴有甲烷和CO2產(chǎn)生。如內(nèi)蒙古鄂爾多斯市傳祥生活垃圾處理廠及重慶黑石子餐廚垃圾處理廠，均采用厭氧發(fā)酵工藝，沼渣處理成有機(jī)肥，同時(shí)還能產(chǎn)生能源氣體沼氣[2]，是一種既節(jié)能又產(chǎn)能的堆肥技術(shù)。

目前，能夠快速、及時(shí)、高效地將餐廚垃圾降解成有機(jī)肥的餐廚垃圾處理機(jī)也得到廣泛應(yīng)用。宜興國(guó)豪公司生產(chǎn)的垃圾處理機(jī)，通過(guò)加熱、攪拌、通風(fēng)等方式，同時(shí)引進(jìn)日本的微生物菌群，采用好氧堆肥工藝，有效地將餐廚垃圾制成供綠化和種植使用的高效有機(jī)肥料。杭州增霖環(huán)?？萍加邢薰疽劳行Ｆ蠛献?，研發(fā)出了自動(dòng)化水平高的垃圾處理機(jī)。天津科恩達(dá)科技有限公司研制開(kāi)發(fā)的餐廚垃圾處理容器，能在8h內(nèi)實(shí)現(xiàn)餐廚垃圾的無(wú)害化處理，產(chǎn)生有機(jī)肥料。南京審計(jì)學(xué)院在食堂投入使用了餐廚垃圾處理機(jī)，每天能處理500kg泔水[2～5]。

在堆肥過(guò)程中，堆肥效果會(huì)受堆料的顆粒度、溫度、含水率和通風(fēng)量等因素影響。任連海等對(duì)餐廚垃圾高效好氧堆肥過(guò)程參數(shù)的影響因素進(jìn)行研究表明，含水率、環(huán)境溫度、填料量等因素對(duì)堆肥減量化影響顯著[6]。Lin等對(duì)餐廚垃圾生物好氧堆肥工藝的研究表明，含水率、溫度和接種量等都會(huì)影響餐廚垃圾的處理效果[7]。藍(lán)俞靜等研究表明各因素對(duì)堆肥中含菌量影響的大小的順序依次為環(huán)境溫度、含水率和接種量[8]。

2.2 國(guó)外餐廚垃圾堆肥化處置

國(guó)外在堆肥技術(shù)方面發(fā)展相對(duì)比較成熟，近年來(lái)，堆肥設(shè)備正向移動(dòng)化和專(zhuān)用化的趨勢(shì)發(fā)展。目前國(guó)外采取的堆肥技術(shù)主要有定期翻堆條垛式、通風(fēng)靜態(tài)垛式、被動(dòng)通風(fēng)條垛式、反應(yīng)器式和蠕蟲(chóng)堆肥系統(tǒng)[12]。例如Berkely大學(xué)從1993年起用蠕蟲(chóng)發(fā)酵法每年處理餐廚垃圾200t，美國(guó)Georgia大學(xué)于1999年進(jìn)行了利用密封式容器處理餐廚垃圾的可行性研究，英國(guó)County Mulch公司建造了可移動(dòng)堆肥系統(tǒng)，并采用計(jì)算機(jī)控制溫度和氧含量[4，5，9，10]。

目前，國(guó)外餐廚垃圾堆肥技術(shù)的普及工作也比較到位。以日本為例，開(kāi)發(fā)出了能實(shí)現(xiàn)物料破碎、干燥及快速堆肥等多種型號(hào)的餐廚垃圾處理機(jī)器，并擁有相關(guān)技術(shù)專(zhuān)利，在大型飯店、食堂等得到大量的推廣和使用。此外，日本在利用高效微生物菌劑進(jìn)行堆肥化技術(shù)的研究也處于領(lǐng)先水平，利用特殊菌種處理餐廚垃圾，有效提高了堆肥處理的消化效率。美國(guó)對(duì)餐廚垃圾也廣泛進(jìn)行堆肥處理，目前應(yīng)用較多的是蚯蚓堆肥、密閉式容器。其中蚯蚓堆肥是在好氧堆肥的基礎(chǔ)上接入蚯蚓，通過(guò)蚯蚓自身的酶系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)餐廚垃圾的無(wú)害化，是當(dāng)前堆肥化研究的熱點(diǎn)。韓國(guó)廚余垃圾的處理方式也以堆肥為主，現(xiàn)階段所采用的堆肥技術(shù)有微生物發(fā)酵產(chǎn)沼厭氧消化和兩級(jí)厭氧消化堆肥、好氧堆肥生物反應(yīng)器等處理方式[2]。

3 餐廚垃圾堆肥化的作用

3.1 實(shí)現(xiàn)食堂餐廚垃圾的資源化利用

據(jù)統(tǒng)計(jì)，隨著生活水平的提高和生活方式的改變、人口增長(zhǎng)等因素，餐廚垃圾的產(chǎn)生量每年以10%左右的速度遞增。其中食堂作為餐廚垃圾的主要來(lái)源之一，有著產(chǎn)生量大，數(shù)量較穩(wěn)定的特點(diǎn)。餐廚垃圾用作傳統(tǒng)的飼料會(huì)存在大量的病原微生物，而未經(jīng)處理的餐廚垃圾外排將會(huì)導(dǎo)致環(huán)境惡化。因此，對(duì)食堂產(chǎn)生的餐廚垃圾進(jìn)行堆肥處理不僅能夠減少生活垃圾的排放，減輕其運(yùn)輸、收集和處理的成本，還能將餐廚垃圾變廢為寶，通過(guò)堆肥獲得綠色環(huán)保的有機(jī)肥。有機(jī)肥料既可用于本單位樹(shù)木和植被的施肥，自行消化，又能外銷(xiāo)給周邊農(nóng)戶(hù)，取得一定的經(jīng)濟(jì)效益。因此堆肥化技術(shù)能為餐廚垃圾的處理提供一個(gè)有效的途徑，實(shí)現(xiàn)廢物的有效利用和保護(hù)環(huán)境的目標(biāo)。

3.2 促進(jìn)有機(jī)肥料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的推廣和應(yīng)用

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的化肥存在一定的弊端，長(zhǎng)期使用會(huì)導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)持續(xù)減少、pH值下降、土壤板結(jié)、營(yíng)養(yǎng)元素失衡、保肥保水能力差，農(nóng)業(yè)生態(tài)平衡被破壞，嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)的增產(chǎn)增收。相對(duì)而言，有機(jī)肥料含有豐富的有機(jī)物和腐殖質(zhì)，通過(guò)土壤中有益微生物的利用，能夠改善土壤的微生態(tài)環(huán)境，豐富土壤的有機(jī)組分，從而促進(jìn)了作物對(duì)肥料和土壤中營(yíng)養(yǎng)元素的吸收，從而減少農(nóng)作物病蟲(chóng)害，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。因此，為推動(dòng)我國(guó)綠色農(nóng)業(yè)、有機(jī)農(nóng)業(yè)，走農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展道路，利用餐廚垃圾生產(chǎn)綠色高效有機(jī)肥，減少化肥使用，并使廢物資源化，讓有機(jī)物回歸自然，恢復(fù)土壤肥力，對(duì)發(fā)展綠色(或有機(jī))農(nóng)業(yè)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和增效等方面都將起到巨大的推動(dòng)作用。

3.3 對(duì)行業(yè)科技進(jìn)步的促進(jìn)作用

我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，目前年需化肥約1億4000萬(wàn)t，當(dāng)前社會(huì)呼吁廣大農(nóng)民減少化肥使用量，提倡多施有機(jī)肥及新型生物肥。因此，開(kāi)發(fā)適宜不同生態(tài)區(qū)域、不同物料成分、不同氣候條件下的餐廚垃圾堆肥實(shí)用技術(shù)，對(duì)廢物資源進(jìn)行有效利用，進(jìn)行不同區(qū)域范圍內(nèi)的技術(shù)應(yīng)用和示范，具有很好的發(fā)展前景。

4 餐廚垃圾堆肥化的前景及效益

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)餐廚垃圾產(chǎn)生量達(dá)到4800～6000萬(wàn)t/年，并以每年5%～10%的速度持續(xù)增長(zhǎng)。而截至2012年無(wú)害化處理能力約400萬(wàn)t/年，處理率不足10%[11]。因此，對(duì)餐廚垃圾進(jìn)行資源化利用能大量減少固體廢物的排放，減少對(duì)環(huán)境的污染。同時(shí)，餐廚垃圾中豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)為環(huán)境中的微生物提供了良好的生活環(huán)境，使得其中的糖類(lèi)、蛋白質(zhì)、脂類(lèi)、纖維素、木質(zhì)素等大分子有機(jī)物質(zhì)得到有效降解，通過(guò)進(jìn)一步加工處理，可作為優(yōu)良的生物活性有機(jī)肥。通過(guò)對(duì)餐廚垃圾合理的資源化利用，將達(dá)到環(huán)境效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的有效統(tǒng)一。

4.1 環(huán)境效益

資源化利用餐廚垃圾堆肥后生產(chǎn)有機(jī)肥料，能減少?gòu)U物的排放，減少蚊蠅等的滋生機(jī)會(huì)，降低病原菌存活時(shí)間，切斷了病原菌傳播到人類(lèi)的途徑，在保護(hù)環(huán)境的同時(shí)，又解決了農(nóng)業(yè)上造成的偏施化肥使土壤養(yǎng)分比例失調(diào)、土壤退化等問(wèn)題，有利于農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境良性循環(huán)和綠色農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

4.2 社會(huì)效益

把餐廚垃圾等有機(jī)廢棄物綜合利用生產(chǎn)生物有機(jī)肥，為農(nóng)業(yè)部門(mén)提供了優(yōu)質(zhì)、價(jià)廉、高效的生物肥料，也使作物增產(chǎn)增收，同時(shí)變廢為寶，既發(fā)展了環(huán)保產(chǎn)業(yè)，也為地區(qū)增加了新的就業(yè)機(jī)會(huì)。同時(shí)，針對(duì)食堂餐廚垃圾的堆肥化技術(shù)研究成果還能在全國(guó)各大院校和其他機(jī)構(gòu)進(jìn)行推廣應(yīng)用，將起到很好的示范作用。

4.3 經(jīng)濟(jì)效益

據(jù)了解，我國(guó)生物有機(jī)肥料有著廣闊的市場(chǎng)發(fā)展空間和前景。據(jù)估計(jì)，未來(lái)市場(chǎng)生物有機(jī)肥將以每年5%的速度增長(zhǎng)，實(shí)施以質(zhì)量替代數(shù)量、以有機(jī)(肥)替代無(wú)機(jī)(肥)的發(fā)展戰(zhàn)略，生物有機(jī)肥將成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的必需品。這將給有機(jī)肥的發(fā)展帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和潛在市場(chǎng)。

5 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合當(dāng)前我國(guó)食堂餐廚垃圾產(chǎn)生量相對(duì)較大、處理資金投入少、環(huán)境要求高的現(xiàn)狀，采用堆肥技術(shù)處理餐廚垃圾，能為當(dāng)前食堂餐廚垃圾提供有效的處理途徑，使廢物資源化，并有效防止生態(tài)環(huán)境污染，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的共同效益，具有很好的應(yīng)用價(jià)值以及顯著的現(xiàn)實(shí)意義。

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2016-08-16

梁 寧(1983—)，女，工程師，主要從事環(huán)境監(jiān)測(cè)與三廢治理工作。

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1674-9944(2016)18-0115-02