李晶 李宇聰

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)收入大幅增長(zhǎng)，餐飲食品行業(yè)迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)，人們?cè)谌粘ｏ嬍?、食品生產(chǎn)加工等過(guò)程中產(chǎn)生的殘羹剩炙及過(guò)程廢棄物數(shù)量直線上升。據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)顯示，2011-2015年間，我國(guó)平均每年產(chǎn)生的餐廚垃圾約為8684萬(wàn)噸，而到了2019年，我國(guó)產(chǎn)生的餐廚垃圾量達(dá)到了1.2億噸，而且未來(lái)幾年還會(huì)繼續(xù)攀升。在可持續(xù)發(fā)展、資源最大化利用的理念支持下，餐廚垃圾處理工藝飛速發(fā)展，本文介紹了多種常規(guī)及新型餐廚垃圾處理工藝，并簡(jiǎn)述了餐廚垃圾處理設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀。

一、常規(guī)餐廚垃圾處理工藝

餐廚垃圾的組分對(duì)后續(xù)垃圾處理工藝有較大影響，我國(guó)居民飲食偏向于高油高鹽食物，餐廚垃圾中油脂、鹽分、有機(jī)物等含量較高，導(dǎo)致餐廚垃圾在短時(shí)間內(nèi)易腐壞，滋生細(xì)菌、病蟲害，因此餐廚垃圾在運(yùn)輸及處理上需保證時(shí)效性及安全性。我國(guó)餐廚垃圾處理應(yīng)走無(wú)害化、資源化路線，將油脂、有機(jī)物等循環(huán)利用，下面介紹我國(guó)常用的幾種餐廚垃圾處理工藝。

1.填埋、焚燒與破碎。在我國(guó)大部分地區(qū)，垃圾分類工作還不夠完善，往往是所有垃圾混合運(yùn)輸。填埋，即將餐廚垃圾與其他生活垃圾混合壓縮后填埋至地下，填埋地點(diǎn)通常選在城市郊區(qū)，以防止垃圾填埋后產(chǎn)生的易燃、有害氣體及滲液對(duì)居民造成傷害。此方法簡(jiǎn)單、成本低且處理量較大，但對(duì)環(huán)境造成的污染久難恢復(fù)。

焚燒，即將餐廚垃圾粗篩之后，添加助燃料投入焚燒爐燃燒處理，但餐廚垃圾水分含量較高，需要足夠的助燃料才能充分燃燒，無(wú)形中增加了經(jīng)濟(jì)成本，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生二噁英等有毒氣體，會(huì)污染環(huán)境，且混合焚燒發(fā)電的回收利用率僅為9%。

破碎，即將餐廚垃圾直接倒入機(jī)器中粉碎后排入下水道，這種方法簡(jiǎn)單好操作，但處理規(guī)模較小，通常餐廚垃圾粉碎后多為粘稠流體，流動(dòng)性弱，容易在管道堆積堵塞，還易產(chǎn)生各種微生物引起腐爛異味，同時(shí)對(duì)污水處理工藝要求較高，廢油脂等無(wú)法二次回收利用，不符合垃圾處理資源化理念。

2.厭氧消化。厭氧消化，即將餐廚垃圾置于適宜溫濕度、酸堿度的無(wú)氧或低氧環(huán)境中，利用厭氧微生物（水解發(fā)酵菌、產(chǎn)甲烷菌等）將餐廚垃圾中的有機(jī)物降解為甲烷、二氧化碳、氫氣等可二次利用的物質(zhì)資源，基本實(shí)現(xiàn)無(wú)害化、資源化處理餐廚垃圾。厭氧消化前需對(duì)餐廚垃圾進(jìn)行打碎、分離預(yù)處理，打碎粒度應(yīng)小于10mm，且環(huán)境條件變化對(duì)反應(yīng)過(guò)程影響較大，現(xiàn)在大多將水解發(fā)酵和甲烷菌反應(yīng)過(guò)程分別置于兩個(gè)串聯(lián)裝置中，以保證穩(wěn)定的處理效果。目前厭氧消化工藝研究相對(duì)成熟，已逐步應(yīng)用于部分城市餐廚垃圾處理。

3.好氧生物處理（好氧堆肥）。好氧生物處理，即將餐廚垃圾預(yù)處理后，在有氧環(huán)境中利用好氧微生物將餐廚垃圾中有機(jī)物降解為生化腐殖酸，腐殖酸經(jīng)轉(zhuǎn)化后可作為肥料用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，必要時(shí)可加入秸稈、糞便等有機(jī)廢棄物或微生物菌劑促進(jìn)反應(yīng)，從而提高堆肥效率。好氧堆肥工藝流程簡(jiǎn)單、對(duì)環(huán)境條件要求不高、運(yùn)行費(fèi)用低，但所需時(shí)間周期長(zhǎng)、占地面積大，餐廚垃圾組分情況對(duì)堆肥效果影響較大。

4.飼料化。飼料化，即將餐廚垃圾進(jìn)行加工處理后生成禽畜飼料，加工處理方式一般分為篩雜、脫水、脫油、高溫干燥、研磨制粒幾步，餐廚垃圾中的塑料、金屬、玻璃等不可食用物質(zhì)若沒有清除干凈，或高溫加熱不徹底，沒有完全消滅餐廚垃圾中的病原菌，人類食用飼料飼養(yǎng)的禽畜肉后易攝入有害物質(zhì)，影響健康，所以飼料化處理餐廚垃圾時(shí)需按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求保證成品飼料質(zhì)量。飼料化處理餐廚垃圾的資源回收利用效率可達(dá)到80%，在目前常用的幾種處理方式中效率最高。

二、新型高回報(bào)化餐廚垃圾處理工藝

首先，我國(guó)常規(guī)餐廚垃圾處理時(shí)分離出的大量廢油脂可作為制備生物柴油的原料，生物柴油是一種可代替化石燃料的綠色清潔能源。目前大規(guī)模工業(yè)化制備生物柴油技術(shù)以酯交換法為主，根據(jù)廢油脂成分的不同，選擇相應(yīng)的酸或堿性催化劑來(lái)完成酯交換過(guò)程。在我國(guó)生物柴油市場(chǎng)化程度不高的當(dāng)下，還需政府出臺(tái)相關(guān)激勵(lì)政策，為生物柴油的生產(chǎn)、銷售各環(huán)節(jié)布好局、鋪好路。

其次，廢油脂還可通過(guò)微生物合成一種熱塑性較好且可降解的高分子聚酯，可代替?zhèn)鹘y(tǒng)塑料，減少塑料對(duì)環(huán)境的污染，目前此技術(shù)還在研究階段，未大規(guī)模投產(chǎn)。而廢油脂的利用，也從根本上杜絕了“地溝油”等非法利用問(wèn)題。

再次，餐廚垃圾還可制備乙醇及氫燃料，通過(guò)酶水解糖化和發(fā)酵反應(yīng)將餐廚垃圾中的淀粉、糖類、脂肪等各種有機(jī)物轉(zhuǎn)化為乙醇燃料，厭氧發(fā)酵法獲得甲烷的同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生部分氫氣，對(duì)這部分氫氣進(jìn)行收集，可實(shí)現(xiàn)甲烷-氫氣聯(lián)合生產(chǎn)，過(guò)程中還可控制反應(yīng)工藝參數(shù)實(shí)現(xiàn)氫高回收率。乙醇及氫燃料作為綠色清潔能源在化石能源逐漸枯竭的時(shí)代將大有可為，但這方面技術(shù)還有待推廣應(yīng)用。

最后，由于餐廚垃圾中蛋白質(zhì)、糖分含量較高，可作為昆蟲養(yǎng)殖飼料，研究發(fā)現(xiàn)黑水虻這種喜食腐生性物質(zhì)且耐高油高鹽的昆蟲可大量消耗餐廚垃圾，黑水虻成長(zhǎng)周期較短、自身營(yíng)養(yǎng)豐富，成蟲可作為其他禽畜、水產(chǎn)動(dòng)物飼料使用，簡(jiǎn)單、輕松實(shí)現(xiàn)了餐廚垃圾的循環(huán)化利用，但弊端在于昆蟲培育安全性欠佳，耗費(fèi)人力，目前還無(wú)法大批量自動(dòng)化養(yǎng)殖。餐廚垃圾利用固態(tài)發(fā)酵的方法還可得到蛋白飼料，可代替大豆粉、魚粉，但此蛋白飼料中可能含有餐廚垃圾中同源性污染源，例如致病菌等，有一定食品安全風(fēng)險(xiǎn)，因此這一技術(shù)目前也未大規(guī)模工程化應(yīng)用。

三、餐廚垃圾處理裝置簡(jiǎn)述

餐廚垃圾處理設(shè)備可分為小型家用裝置和大型工程用裝置，小型家用裝置常見有廚下垃圾處理器，其體積小巧、處理速度較快，可直接安裝在廚房洗菜池下水管口，將廚余垃圾打碎研磨后排入污水管。不過(guò)，這種垃圾處理器對(duì)污水管的維護(hù)管理及終端污水的處理技術(shù)要求較高，目前在我國(guó)的普及度比較低。國(guó)外還有一種小型家用餐廚垃圾處理機(jī)，利用高溫烘干或加入微生物菌使餐廚垃圾降解為肥料，可用于園藝花草施肥，但該機(jī)器的處理量偏小，所需處理時(shí)間較長(zhǎng)。

大型工程用餐廚垃圾處理裝置通常采用預(yù)處理與厭氧消化、好氧堆肥或飼料化結(jié)合的工藝，收運(yùn)來(lái)的餐廚垃圾通過(guò)自動(dòng)送料設(shè)備送至粗分選、精分選設(shè)備、三相分離設(shè)備先進(jìn)行預(yù)處理，篩分出塑料、陶瓷、玻璃等無(wú)法參與后續(xù)流程的固體廢渣和廢油脂。分選設(shè)備可將破碎機(jī)、螺旋輸料機(jī)、液壓泵、變頻電機(jī)、三相分離器及離心泵等組合使用;篩分后的餐廚垃圾送入發(fā)酵容器，根據(jù)地域特點(diǎn)和餐廚垃圾組分選擇不同的處理方式，調(diào)整適宜的工藝參數(shù)，如溫濕度、酸堿度等，最終收集甲烷氣體、肥料或飼料，并將過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣、廢水按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求處理后排放。大型餐廚垃圾處理設(shè)備往往占地面積、建設(shè)規(guī)模較大，目前在部分大中城市有試點(diǎn)項(xiàng)目，最大處理量約為400t/d。大型餐廚垃圾處理裝置生產(chǎn)流程如圖1所示。

四、結(jié)論與展望

雖然近年來(lái)我國(guó)開發(fā)出了多種新型餐廚垃圾回收處理工藝，豐富了終端產(chǎn)物品種，但很多工藝技術(shù)還無(wú)法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化量產(chǎn)，存在一定局限性，有待進(jìn)一步研究。目前餐廚垃圾處理設(shè)備裝置還未在全國(guó)范圍內(nèi)普及，垃圾資源化處理速度仍落后于產(chǎn)生速度，未來(lái)可在餐廚垃圾處理設(shè)備高效化、人工智能化方面進(jìn)行研究，以降低成本、提高質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展。同時(shí)，應(yīng)加大垃圾分類宣教，形成全民共識(shí)，并制定相關(guān)法律管理?xiàng)l例，推出相應(yīng)政策及措施，大力推動(dòng)城市垃圾分類及餐廚垃圾處理設(shè)施試點(diǎn)項(xiàng)目。

作者簡(jiǎn)介：李晶（1991-），女，陜西西安人，碩士研究生，實(shí)驗(yàn)師，研究方向?yàn)檫^(guò)程裝備與控制工程。

李宇聰（2001-），男，遼寧沈陽(yáng)人，本科在讀，研究方向?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化。