摘要：餐廚垃圾處理技術(shù)是近年來國內(nèi)固廢處理領(lǐng)域的研究熱點。本文綜述了我國餐廚垃圾處理技術(shù)現(xiàn)狀，并分析了幾種新型餐廚垃圾處理技術(shù)，為今后餐廚垃圾處理指明新方向。

關(guān)鍵詞：餐廚垃圾；處理技術(shù)；無廢城市

中圖分類號：X511 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2023）03-0-04

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2023.03.026

Abstract： Kitchen waste treatment technology is a research hotspot in domestic solid waste treatment field in recent years. This paper summarizes the current situation of kitchen waste treatment technology in China， analyzes several new kitchen waste treatment technologies， so as to point out a new direction for future kitchen waste treatment.

Keywords： kitchen waste; treatment technology; zero-waste city

現(xiàn)階段，我國經(jīng)濟穩(wěn)步發(fā)展，人民生活水平逐漸提高，餐廚垃圾產(chǎn)生量日益加大，已對周邊環(huán)境造成極大的影響，若沒有得到及時合理的處置，則會對自然界造成污染，危害人體健康。隨著“無廢城市”建設(shè)的推進，我國社會經(jīng)濟發(fā)展正在向創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的新發(fā)展理念轉(zhuǎn)型。餐廚垃圾含有豐富的有機質(zhì)及礦物質(zhì)，運用得當可實現(xiàn)資源的綜合利用，達到無害化、減量化、資源化的目的。本文介紹了我國餐廚垃圾處理技術(shù)現(xiàn)狀，同時分析了幾種餐廚垃圾處理新工藝，為今后餐廚垃圾處理提供新方向。

1 餐廚垃圾處理技術(shù)現(xiàn)狀

近年來，我國餐廚垃圾產(chǎn)生量呈快速上升趨勢，公開數(shù)據(jù)資料顯示，2021年我國餐廚垃圾產(chǎn)生量已達到1.27億t，同比增長5.8%。餐廚垃圾處理技術(shù)有衛(wèi)生填埋、焚燒、飼料化、厭氧發(fā)酵、好氧堆肥、黑水虻生物處理等。衛(wèi)生填埋、焚燒、飼料化等技術(shù)存在較多問題，不符合當下“無廢城市”創(chuàng)建和可持續(xù)發(fā)展的要求，我國現(xiàn)推廣使用的餐廚垃圾處理技術(shù)主要有厭氧發(fā)酵、好氧堆肥、黑水虻生物處理等。

1.1 厭氧發(fā)酵技術(shù)

厭氧發(fā)酵技術(shù)主要是通過厭氧微生物將餐廚垃圾中的復(fù)雜有機物分解為二氧化碳與水，同時產(chǎn)生副產(chǎn)品沼氣和有機肥。它是我國目前應(yīng)用較多的餐廚垃圾處理工藝，其適用范圍廣，能夠產(chǎn)生清潔能源，資源化利用效率高，對周邊環(huán)境的影響較小，但其原理較為復(fù)雜，投資較大且回收期長，影響因素較多。影響因素主要有油脂、鹽分、pH、碳氮比（C/N）、溫度、氨濃度、接種馴化微生物、含水率等。

劉麗等[1]研究發(fā)現(xiàn)，餐廚垃圾厭氧發(fā)酵系統(tǒng)正常運行的pH可控制在6.0～7.5，其最適pH為6.7，過高的油脂含量會導(dǎo)致甲烷產(chǎn)量下降，主要原因是物料中油脂類過多會導(dǎo)致餐廚垃圾總體C/N過低，從而降低系統(tǒng)處理效率。在厭氧消化過程中，產(chǎn)氣量隨著鹽分的增加而逐漸減少，若氨氮濃度過高，則會對微生物繁殖生長造成較大的不利影響。因此，如何更好地控制鹽分、pH、油脂、C/N、溫度、氨濃度、接種馴化微生物等參數(shù)，使得整個厭氧發(fā)酵系統(tǒng)穩(wěn)定高效運行成為現(xiàn)階段要突破的技術(shù)難點。為了優(yōu)化厭氧發(fā)酵系統(tǒng)的菌群環(huán)境，李春艷[2]提出對餐廚垃圾進行厭氧消化分段處理，試驗結(jié)果表明，在分段處理的前提下，采用二段式發(fā)酵能夠快速消化餐廚垃圾，系統(tǒng)抗酸緩沖能力強，沼氣產(chǎn)量顯著提高。餐廚垃圾的含油率、含水率與含雜率等差異較大，石廣甫[3]采用干式+濕式協(xié)同厭氧產(chǎn)沼組合工藝對餐廚垃圾進行處理，將餐廚垃圾中的固相物質(zhì)引入干式厭氧發(fā)酵系統(tǒng)，液相物質(zhì)引入濕式厭氧發(fā)酵系統(tǒng)，從而避免混合物料一起厭氧發(fā)酵導(dǎo)致系統(tǒng)處理效率不高。為了平衡系統(tǒng)的C/N，減緩氨氮累積，提高系統(tǒng)抗沖擊能力，Chuenchart等[4]將餐廚垃圾和雞糞按照4∶1的比例進行高溫厭氧發(fā)酵，甲烷產(chǎn)量得到明顯提高，雞糞中氨氣能對系統(tǒng)中的酸起到明顯的緩沖作用。

1.2 好氧堆肥技術(shù)

好氧堆肥技術(shù)是處理餐廚垃圾、實現(xiàn)其資源化的主流工藝之一。通常，好氧堆肥系統(tǒng)溫度較高，維持在55 ℃左右，可以有效殺滅病原微生物，同時快速降解有機物，其堆肥時間短，投資相對較小，臭氣產(chǎn)生量少，可以產(chǎn)生有價值的產(chǎn)品。但是，好氧堆肥升溫時間長，受堆料接種菌群、堆料含水率、堆肥溫度、通風(fēng)情況等影響較大，影響該技術(shù)的市場化推廣。餐廚垃圾成分復(fù)雜，微生物種類繁多，生長條件各異，單一的堆肥條件設(shè)置并不能讓所有微生物有效生長繁殖從而達到最佳堆肥效果。目前，復(fù)合菌劑的應(yīng)用已成為好氧堆肥技術(shù)研究熱點。

胡亞冬等[5]從已成熟的餐廚垃圾堆體中篩選出高溫微生物菌群，復(fù)配復(fù)合菌劑，對餐廚垃圾進行好氧堆肥處理，試驗結(jié)果表明，與單獨投加常溫菌、單獨投加耐高溫菌相比，采用常溫菌與耐高溫菌復(fù)配的復(fù)合菌劑，好氧堆肥系統(tǒng)pH最快達到弱堿性，堆肥升溫最快，堆肥處理效果最佳。張瑞芳[6]研究表明，與單菌種好氧堆肥相比，采用復(fù)合菌劑進行好氧堆肥可以顯著提高餐廚垃圾的減重率，降低電導(dǎo)率，系統(tǒng)耐鹽性能好，同時油類物質(zhì)含量降低，減重率可達84.37%。張永合等[7]采用二步法堆肥發(fā)酵工藝對餐廚垃圾進行處理。一步堆肥發(fā)酵時，系統(tǒng)溫度控制在52.5 ℃，物料含水率控制在60%，加入腐熟菌劑A1，堆肥時間控制在7 d；二步堆肥發(fā)酵時，系統(tǒng)溫度控制在57.5 ℃，加入腐熟菌劑A2，堆肥時間超過7 d。試驗結(jié)果表明，二步法堆肥發(fā)酵后，堆肥腐殖質(zhì)化更為徹底，各種微生物繁殖活躍，處理后的肥料效力更強。

1.3 黑水虻生物處理技術(shù)

黑水虻生物處理技術(shù)是近年發(fā)展起來的餐廚垃圾減量化與資源化處置方法。然而，黑水虻養(yǎng)殖過程受物料鹽分、油脂、溫度、養(yǎng)殖密度、物料含水率等因素影響較大，其對脂類物質(zhì)的處理能力較弱。受地域條件、生產(chǎn)技術(shù)和裝備等制約，黑水虻生物處理技術(shù)在規(guī)模化方面難以打開局面，目前國內(nèi)運用該技術(shù)的餐廚垃圾處理系統(tǒng)規(guī)模普遍偏小。因此，提高黑水虻對餐廚垃圾的降解率及其資源轉(zhuǎn)化率，成為餐廚垃圾黑水虻生物處理的重要研究方向。

陸麗珠等[8]研究表明，當物料油脂含量為3%～12%時，幼蟲增重率與存活率較高，物料鹽分含量控制在3%以內(nèi)，對黑水虻幼蟲增重率與存活率基本無影響。王蘇芹等[9]在不同環(huán)境溫度下利用黑水虻處理有機垃圾，試驗結(jié)果表明，在24～30 ℃內(nèi)，隨著環(huán)境溫度的升高，黑水虻幼蟲產(chǎn)量增加，有機垃圾減重率上升。楊德明等[10]先添加菌劑對預(yù)處理后的餐廚垃圾進行發(fā)酵，再對發(fā)酵后的物料添加輔料，制成含水率70%的物料喂養(yǎng)黑水虻，試驗結(jié)果表明，1 t餐廚垃圾可收獲0.2 t黑水虻鮮蟲與0.15 t有機肥。該技術(shù)可用于已建成運營的餐廚垃圾厭氧發(fā)酵處置項目，在不改變其原有總體工藝的前提下，處理其預(yù)處理產(chǎn)生的有機固廢，增加項目經(jīng)濟效益，同時減輕后續(xù)沼渣處理壓力。路延等[11]研究發(fā)現(xiàn)，氫氧化鈣的添加導(dǎo)致黑水虻幼蟲死亡明顯，對黑水虻的生長繁殖產(chǎn)生極大的不利影響；而添加有益的微生物菌群后，黑水虻的蟲油產(chǎn)率與富集率都有所提高，這說明添加有益微生物菌群能促進黑水虻的體脂轉(zhuǎn)化。李鑫[12]研究表明，當環(huán)境溫度為27 ℃，物料含水率低于80%時，黑水虻生長狀況及其對餐廚垃圾的降解效果最好。

2 餐廚垃圾處理技術(shù)研究的新方向

在改進現(xiàn)有餐廚垃圾處理技術(shù)的同時，如何開拓新型餐廚垃圾處理技術(shù)已成為我國當下固廢處理領(lǐng)域的研究熱點之一。目前，研究方向主要有微生物燃料電池處理技術(shù)、污水處理廠協(xié)同處理技術(shù)、深度預(yù)處理技術(shù)等。

2.1 微生物燃料電池處理技術(shù)

微生物燃料電池處理技術(shù)的基本原理是在陽極室，厭氧微生物分解有機物并釋放出電子和質(zhì)子，電子依靠電子傳遞介體在生物組分和陽極之間進行傳遞，并通過外電路傳遞到陰極形成電流，而質(zhì)子通過質(zhì)子交換膜傳遞到陰極，氧化劑在陰極得到電子而被還原，與質(zhì)子結(jié)合成水。簡單來說，該技術(shù)采用微生物作為催化劑，氧化餐廚垃圾中的有機物及無機物。它是一種新型餐廚垃圾資源化處理技術(shù)，目前在國內(nèi)餐廚垃圾處理、污水處理、污泥處理等領(lǐng)域的應(yīng)用研究逐漸深入。微生物燃料電池處理技術(shù)無污染，具有低投入、高產(chǎn)出的特點，市場應(yīng)用前景較廣，但其受餐廚垃圾組分影響較大，在餐廚垃圾處理領(lǐng)域的應(yīng)用仍有很大的改善空間。

吳艷霞等[13]采用雙室微生物燃料電池，研究不同組分的陽極物料底物對處理效果及產(chǎn)電性能的影響，研究結(jié)果表明，該技術(shù)對果皮類和蔬菜類有機物的去除效果較好，去除率分別高達86.46%、89.08%，而對高有機質(zhì)含量的米面及混合類物質(zhì)的處理效果不佳。張軍等[14]采用微生物燃料電池處理餐廚垃圾，試驗結(jié)果顯示，餐廚垃圾中的液態(tài)有機物質(zhì)可以通過微生物燃料電池進行有效去除，實現(xiàn)回收利用，有機物去除率為90%左右，輸出電壓為0.5 V左右，電壓穩(wěn)定輸出時間約為10 d。

2.2 污水處理廠協(xié)同處理技術(shù)

近年來，餐廚垃圾與污泥協(xié)同消化處理日益受到重視。污水處理廠可以采用“高溫?zé)崴?厭氧消化”工藝協(xié)同處理剩余污泥與餐廚垃圾，取得可觀的經(jīng)濟效益與環(huán)境效益。但是，污水處理廠協(xié)同處理餐廚垃圾時，要合理選擇運行方式，明確其對污水處理和污泥產(chǎn)生的影響。

趙剛[15]采用GPS-X軟件模擬污水處理廠協(xié)同處理餐廚垃圾，研究表明，與添加至污泥厭氧消化池相比，將餐廚垃圾直接添加至進水會影響污水處理效果，主要表現(xiàn)為出水化學(xué)需氧量（COD）濃度有所升高，氨氮濃度略有下降，剩余污泥產(chǎn)生量增加。此外，利用污水處理廠剩余污泥與黑水虻共同處理餐廚垃圾也是研究熱點之一。該技術(shù)不僅可以解決城市污水處理廠剩余污泥出路問題，還利用剩余污泥中活性微生物菌群分解代謝餐廚垃圾，創(chuàng)造有利于黑水虻幼蟲生存的環(huán)境。毛元坤等[16]利用剩余污泥與黑水虻共同處理餐廚垃圾，試驗結(jié)果表明，15 d即可實現(xiàn)餐廚垃圾與剩余污泥混合物的減量，惡臭氣味消失。該方法在提高黑水虻產(chǎn)能的同時，實現(xiàn)污水處理廠剩余污泥與餐廚垃圾的有效資源化利用。

2.3 深度預(yù)處理技術(shù)

預(yù)處理后，餐廚垃圾中漿液過剩、油脂含量較高往往對其后續(xù)處理造成負面影響。目前，研究較多的餐廚垃圾預(yù)處理技術(shù)有濕熱解、高溫濕解提油等。

濕熱解技術(shù)主要通過加熱罐及三相離心設(shè)備，實現(xiàn)粗油脂、廢水、廢渣的三相分離。其將加熱罐內(nèi)有機漿液加熱至80 ℃左右，再將有機漿液導(dǎo)入三相離心設(shè)備，分離粗油脂、廢水、廢渣。廢水、廢渣均單獨收集，進入后續(xù)處理環(huán)節(jié)，粗油脂則進入儲罐，可作為工業(yè)原料外售。該系統(tǒng)能殺滅致病微生物，占地面積小，運行成本低，雜質(zhì)分離率高，處理能力大，餐廚垃圾固相與液相可以實現(xiàn)有效分離，提油效率高，處理后有機漿料中營養(yǎng)成分更有利于后續(xù)生物處理。趙春波[17]研究表明，濕熱解后有機漿液不超過進料量的120%時，能滿足后端厭氧發(fā)酵系統(tǒng)進料指標要求。

高溫濕解提油與濕熱解類似，僅加熱溫度有所差異，其先將加熱罐內(nèi)有機漿液至少加熱至130 ℃，待其降溫到80～90 ℃，再將有機漿液導(dǎo)入三相離心設(shè)備。該技術(shù)采用高溫濕解，與普通濕熱解相比，動植物油類成分析出更多，提油效果更加顯著，同時可降低有機物料的黏性，有利于后續(xù)厭氧生物處理或黑水虻生物處理。李夢雅等[18]運用該技術(shù)處理餐廚垃圾，餐廚垃圾中粗油脂提取率得到顯著提高。

3 結(jié)論

衛(wèi)生填埋、焚燒、飼料化等技術(shù)存在較多嚴重缺陷，已逐漸退出餐廚垃圾處理市場。目前，我國應(yīng)用較多的餐廚垃圾處理技術(shù)有厭氧發(fā)酵、好氧堆肥、黑水虻生物處理等，但均存在缺陷。未來，要不斷加大技術(shù)研發(fā)力度，改進現(xiàn)有餐廚垃圾處理技術(shù)，開快新型高效餐廚垃圾處理技術(shù)，如微生物燃料電池處理技術(shù)、污水處理廠協(xié)同處理技術(shù)、深度預(yù)處理技術(shù)等，降低能耗，同時進一步提高餐廚垃圾資源化水平。我國各地要根據(jù)各自具體情況選擇合理的方式處理餐廚垃圾，真正實現(xiàn)餐廚垃圾無害化、減量化、資源化，全面推進“無廢城市”建設(shè)。

參考文獻

1 劉 麗，劉 同.餐廚垃圾厭氧消化處理的影響因素研究[J].中國資源綜合利用，2021（9）：155-157.

2 李春艷.分段處理對餐廚垃圾厭氧消化影響的研究[D].宜昌：三峽大學(xué)，2021：15-16.

3 石廣甫.基于協(xié)同厭氧進行餐廚垃圾處理的實踐探究：以上海老港餐廚垃圾處理廠工程為例[J].節(jié)能與環(huán)保，2021（1）：63-64.

4 Chuenchart W，Logan M，Leelayouthayotin C，et al.Enhancement of food waste thermophilic anaerobic digestion through synergistic effect with chicken manure[J].Biomass amp; Bioenergy，2020（136）：105541.

5 胡亞冬，范德朋，孔維杰，等.復(fù)合菌劑強化餐廚垃圾好氧生物處理性能研究[J].環(huán)境工程，2022（4）：97-105.

6 張瑞芳.餐廚垃圾降解菌篩選及降解效果研究[D].南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2020：11-12.

7 張永合，謝偉雪，展爭艷，等.餐廚垃圾二步法堆肥發(fā)酵工藝及施肥技術(shù)的優(yōu)化[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2020（8）：10-11.

8 陸麗珠，李楚君，陳柏宇，等.飼料中油脂和鹽分含量對黑水虻幼蟲生長性能的影響[J].飼料工業(yè)，2021（6）：58-64.

9 王蘇芹，王建東，鄧艷芳，等.不同環(huán)境溫度下黑水虻幼蟲生長和有機垃圾處理效率研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2022（17）：70-72.

10 楊德明，朱 亮，周挺進.餐廚垃圾資源化處理技術(shù)研究進展[J].廣東化工，2020（22）：98-99.

11 路 延，張鳴謙，楊驍婧，等.餐廚垃圾的黑水虻處理中含鈣礦物及微生物對油脂轉(zhuǎn)化效率的影響[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2021（12）：4793-4985.

12 李 鑫.黑水虻生長條件優(yōu)化及處理餐廚垃圾的效能研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2021：17-18.

13 吳艷霞，杜海霞，吳慧芳，等.雙室微生物燃料電池處理餐廚垃圾的性能研究[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2020（6）：67-72.

14 張 軍，潘曉玥，左 薇，等.微生物燃料電池與好氧堆肥協(xié)同處理餐廚垃圾[J].環(huán)境工程學(xué)報，2015（3）：1389-1396.

15 趙 剛.污水處理廠協(xié)同處理餐廚垃圾的策略和影響分析[J].中國市政工程，2012（1）：41-44.

16 毛元坤，張子辰，劉世奇，等.黑水虻生物處理餐廚垃圾與剩余污泥的效果研究[J].環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報，2022（6）：1-13.

17 趙春波.濕熱解技術(shù)在餐廚垃圾預(yù)處理工程中的應(yīng)用[J].節(jié)能與環(huán)保，2022（5）：80-81.

18 李夢雅，張春環(huán)，岳鳳明，等.餐廚垃圾高溫濕解提油系統(tǒng)工藝應(yīng)用研究[C]//中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會2022年科學(xué)技術(shù)年會.2022.