汪 丹，黃帥宇

（上海清寧環(huán)境規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，上海 200051）

近年來(lái)，隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的發(fā)展，也帶動(dòng)了餐飲業(yè)的蓬勃發(fā)展，人們的物質(zhì)生活條件也得到了顯著改善，與此同時(shí)，餐廚垃圾的排放量也在急劇增加。調(diào)查表明，我國(guó)城市每年制造的餐廚垃圾就超過(guò)了9 000萬(wàn)噸，但餐廚垃圾資源化處理程度卻不高。隨著國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施和大力倡導(dǎo)資源節(jié)約型社會(huì)，人們才對(duì)餐廚垃圾的資源化處理利用問(wèn)題日益重視。

1 餐廚垃圾概述

1.1 餐廚垃圾的定義

按照產(chǎn)生餐廚垃圾的不同來(lái)源可以將其大致分成廚余垃圾和餐余垃圾兩大類。廚余垃圾指的是個(gè)人、家庭、單位、餐飲行業(yè)由于預(yù)處理和烹制食物而產(chǎn)生的食材廢料。餐飲垃圾是指人們?cè)谟貌椭泻陀貌秃螽a(chǎn)生的食物剩渣，也包括使用過(guò)的一次性餐具、清潔用品和包裝材料等[1]。

1.2 餐廚垃圾的特性

1.2.1 理化特性

餐廚垃圾屬于生活固體垃圾，其成分復(fù)雜、產(chǎn)量高、種類多樣。由于餐廚垃圾與地區(qū)的生物特性和飲食結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)，造成了其在不同地區(qū)呈現(xiàn)出很大的差異性。但從整體來(lái)看餐廚垃圾的理化特性卻又十分接近，都是由油脂類、蛋白質(zhì)類、碳水化合物、粗纖維、無(wú)機(jī)鹽和水等組成，都具有“四高三低”特性，都含有大量的有機(jī)物，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示其在餐廚垃圾干物質(zhì)中所占比例超過(guò)了95%。由于餐廚垃圾十分利于細(xì)菌滋生繁殖，因此變質(zhì)腐爛速度很快，如果處理不當(dāng)就會(huì)造成生態(tài)環(huán)境污染，從而影響人們的健康生活。

1.2.2 危害性

餐廚垃圾外表含有大量油水的固體混合廢棄物，散發(fā)出的難聞味道會(huì)對(duì)環(huán)境和人們?cè)斐捎绊?，同時(shí)還會(huì)造成蒼蠅、老鼠等有害動(dòng)物泛濫進(jìn)而引發(fā)流行性傳染病。餐廚垃圾的堆放或填埋都有滲濾液產(chǎn)生從而會(huì)污染地下水；未經(jīng)處理的餐廚垃圾含有大量的病毒和病原菌，如果直接用來(lái)喂飼家畜也會(huì)危及人畜健康。此外，如果餐廚垃圾管理不當(dāng)會(huì)被不法分子收集后提煉加工成地溝油流向餐飲行業(yè)，對(duì)食品安全和人們的生命健康造成巨大的危害[2]。

1.2.3 資源性

餐廚垃圾中含有的大量油脂在經(jīng)過(guò)提煉和深度加工后，能夠生產(chǎn)出生物柴油等資源價(jià)值很高的化工產(chǎn)品。另外，餐廚垃圾中的食物廢料和殘?jiān)鼘儆诟郀I(yíng)養(yǎng)的物質(zhì)，經(jīng)過(guò)科學(xué)處理后可以制成家禽飼料、綠色有機(jī)肥、生物培養(yǎng)基等。因此，餐廚垃圾具有很高的資源開(kāi)發(fā)和利用潛力。

2 常見(jiàn)的餐廚垃圾資源化利用技術(shù)

在前些年，餐廚垃圾的處理方式主要是混合焚燒和填埋，這兩種處理方式都會(huì)產(chǎn)生二次污染。隨著科技發(fā)展，資源緊缺日益嚴(yán)重以及餐廚垃圾排放量不斷增長(zhǎng)，其處理方式逐漸向著資源化利用方向發(fā)展并取得了顯著的成效。

2.1 厭氧發(fā)酵技術(shù)

厭氧發(fā)酵技術(shù)是指在特定的無(wú)氧條件下，利用厭氧菌的生理代謝效應(yīng)把餐廚垃圾中富含的大量大分子有機(jī)質(zhì)降解轉(zhuǎn)化成為無(wú)機(jī)質(zhì)以及小分子的有機(jī)物。基于此，目前厭氧發(fā)酵技術(shù)被分為生物制乙醇，生物制氫和生物制甲烷三個(gè)方向。生物制甲烷技術(shù)主要分為環(huán)境準(zhǔn)備、水解、產(chǎn)酸，轉(zhuǎn)化四步，四步完成后得到甲烷。生物制氫技術(shù)是主要根據(jù)菌種不同、發(fā)酵溫度區(qū)不同、反應(yīng)器工作方式區(qū)不同、發(fā)酵原料固含量區(qū)不同分別應(yīng)用。生物制氫技術(shù)能耗低且發(fā)酵條件溫和，又有節(jié)能、環(huán)保和高能的優(yōu)勢(shì)，因此具有廣闊的研發(fā)空間。生物制乙醇技術(shù)尚處在實(shí)驗(yàn)室研究階段。

厭氧發(fā)酵技術(shù)的工藝總體上都比較簡(jiǎn)單，應(yīng)用的成本也比較低，但是受到高油鹽、pH值、菌種、有害物質(zhì)、碳氮比等因素的影響會(huì)抑制微生物生長(zhǎng)繁殖導(dǎo)致降解不穩(wěn)定，此外，在發(fā)酵處理后的殘?jiān)幚矸矫婺壳斑€不夠完善，這也限制了該技術(shù)的廣泛應(yīng)用[3]。

2.2 生物柴油技術(shù)

生物柴油技術(shù)是利用油水分離技術(shù)分離出餐廚垃圾中含有的大量動(dòng)植物油脂，并以此為原料，利用化工技術(shù)加工提煉得到生物柴油的技術(shù)。生物柴油可以完全代替石化柴油用作燃料能源，而且還有石化柴油所不具備的諸多優(yōu)點(diǎn)。利用餐廚垃圾制備生物柴油技術(shù)是資源化利用技術(shù)非常具有前景的研究和發(fā)展方向。

酸堿催化技術(shù)是目前在餐廚垃圾制備生物柴油方面最具代表性的技術(shù)，也是生物柴油技術(shù)發(fā)展最為成熟的技術(shù)之一。然而在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，由于餐廚垃圾的高酸性往往會(huì)抑制酯交換反應(yīng)導(dǎo)致堿催化劑大量消耗，同時(shí)，餐廚垃圾油脂中含有抑制皂化反應(yīng)的多種聚合物，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)需要結(jié)合其油脂的不同化學(xué)性質(zhì)選擇酸堿催化劑。此外，在利用餐廚垃圾制備生物柴油的同時(shí)還會(huì)得到甘油三酯等副產(chǎn)物，可用于制備活性劑、清潔劑等產(chǎn)品，提高了該技術(shù)的應(yīng)用附加值[4]。

2.3 生物塑料技術(shù)

餐廚垃圾中含有的大量廢棄動(dòng)植物油脂，雖然經(jīng)濟(jì)價(jià)值很低，但是其有機(jī)碳含量異常豐富，可以作為十分理想的有機(jī)碳源。目前，研究較為成熟的是以餐廚垃圾廢棄油脂為原料制備聚羥基脂肪酸酯（PHA），PHA有著優(yōu)良的工藝性和生物親和性，能夠被微生物降解，能夠有效降低“白色污染”，可廣泛取代工業(yè)塑料應(yīng)用在眾多領(lǐng)域。目前生物塑料技術(shù)整體處于研究探索階段，與規(guī)?；瘧?yīng)用還存在一定差距，未來(lái)還有很大的研究空間。

2.4 好氧堆肥技術(shù)

好氧堆肥技術(shù)是指在富氧的環(huán)境下，利用大量好氧微生物的生理代謝效應(yīng)把餐廚垃圾中的難分解、大分子有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化成為易吸收、穩(wěn)定的小分子有機(jī)質(zhì)，并最終得到腐殖質(zhì)生物肥料的一種資源化利用技術(shù)。由于餐廚垃圾60%以上為有機(jī)質(zhì)，為應(yīng)用好氧堆肥技術(shù)創(chuàng)造了良好條件，好氧堆肥技術(shù)又具有工藝簡(jiǎn)單、好氧堆肥產(chǎn)品氮含量高等優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)前在餐廚垃圾資源化利用方面應(yīng)用比較普遍。

好氧堆肥產(chǎn)品能夠有效改善土壤營(yíng)養(yǎng)和組分條件，是應(yīng)用價(jià)值很高的有機(jī)肥料，常用于土壤改良和復(fù)合肥，且在好氧堆肥過(guò)程中的高溫會(huì)殺死部分病原菌從而有效抑制細(xì)菌和病毒的蔓延。由于餐廚垃圾具有高油高鹽的特性，而且在好氧堆肥過(guò)程中受到溫度、碳氮比和pH值等因素的影響，導(dǎo)致在好氧堆肥過(guò)程中容易出現(xiàn)溢氮和溢硫的問(wèn)題進(jìn)而會(huì)降低堆肥產(chǎn)品的品質(zhì)。

好氧堆肥的缺點(diǎn)主要有：用地成本高、分解周期長(zhǎng)、臭氣和滲濾液二次污染、穩(wěn)定性差等，而且好氧堆肥產(chǎn)品和反應(yīng)器缺少相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)等，堆肥反應(yīng)器研發(fā)、二次污染控制、混合堆肥工藝等是該技術(shù)未來(lái)需要克服的主要難題。

2.5 飼料轉(zhuǎn)化技術(shù)

我國(guó)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展也帶動(dòng)了飼料業(yè)的快速發(fā)展，同時(shí)對(duì)蛋白質(zhì)飼料原料的需求量不斷攀升，導(dǎo)致魚粉和豆粕等常見(jiàn)的蛋白質(zhì)飼料原料供應(yīng)緊張而且價(jià)格居高不下，嚴(yán)重制約了我國(guó)養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展。餐廚垃圾中含有大量種類豐富的動(dòng)植物蛋白質(zhì)，利用其來(lái)制備蛋白質(zhì)飼料原料成為了資源化利用技術(shù)研究的一個(gè)方向。目前根據(jù)轉(zhuǎn)化方式不同，飼料轉(zhuǎn)化技術(shù)分為微生物發(fā)酵技術(shù)和昆蟲養(yǎng)殖技術(shù)。

2.5.1 微生物發(fā)酵技術(shù)

微生物發(fā)酵技術(shù)是利用固態(tài)發(fā)酵法等工序，將餐廚垃圾中的蛋白質(zhì)烘干制備成可用作微生物發(fā)酵技術(shù)的蛋白質(zhì)飼料原料，再通過(guò)微生物發(fā)酵技術(shù)把大分子的粗蛋白分解成活性高且易吸收的小分子蛋白，再經(jīng)過(guò)深度加工制成可以替代豆粕和魚粉的蛋白質(zhì)飼料。微生物發(fā)酵技術(shù)具有綠色環(huán)保和轉(zhuǎn)化率高的優(yōu)點(diǎn)，利用該技術(shù)制備的蛋白質(zhì)飼料具有適口性好、易吸收、品質(zhì)高的特點(diǎn)。此外，研究發(fā)現(xiàn)在應(yīng)用該技術(shù)時(shí)，添加一些活性酶或有益菌不僅可以提高轉(zhuǎn)化率而且可以改善蛋白質(zhì)飼料的品質(zhì)。因受到技術(shù)水平限制，利用微生物發(fā)酵技術(shù)制備蛋白質(zhì)飼料過(guò)程中很容易導(dǎo)致飼料攜帶病原體，病原體會(huì)通過(guò)食物鏈傳染給人體使人致病，因此該技術(shù)目前穩(wěn)定性和安全性較差，還需要不斷對(duì)技術(shù)進(jìn)行研究和完善[5]。

2.5.2 昆蟲養(yǎng)殖技術(shù)

昆蟲養(yǎng)殖技術(shù)是直接用餐廚垃圾作為飼料來(lái)養(yǎng)殖昆蟲，再將成蟲進(jìn)一步加工為可以替代豆粕和魚粉的蛋白質(zhì)飼料。目前常見(jiàn)的是以黑水虻作為養(yǎng)殖昆蟲，其能夠直接以餐廚垃圾為食，易于成活和繁殖，而且耐油鹽性好，是公認(rèn)的適用于昆蟲養(yǎng)殖技術(shù)的昆蟲種類。因此，黑水虻養(yǎng)殖轉(zhuǎn)化餐廚垃圾是一種綠色、安全、高效的餐廚垃圾資源化利用技術(shù)。

3 結(jié)論

餐廚垃圾經(jīng)過(guò)科學(xué)的收集和資源化處理利用不但能夠消除其帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題，從而也緩解了生活垃圾處理壓力，還能實(shí)現(xiàn)資源的高效利用。餐廚垃圾的收集、降解處理及資源化利用是一項(xiàng)系統(tǒng)性很強(qiáng)的工程，相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)社會(huì)大眾的宣傳和引導(dǎo)，加強(qiáng)對(duì)餐廚垃圾的管理和針對(duì)性收集，加大對(duì)餐廚垃圾資源化利用技術(shù)的研發(fā)。