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  • 餐厨垃圾

    餐厨垃圾,俗称泔脚,是居民在生活消费过程中形成的生活废物,极易腐烂变质,散发恶臭,传播细菌和病毒。餐厨垃圾主要成分包括米和面粉类食物残余、蔬菜、动植物油、肉骨等,从化学组成上,有淀粉、纤维素、蛋白质、脂类和无机盐。厨余的主要特点是有机物含量丰富、水分含量高、易腐烂,其性状和气味都会对环境卫生造成恶劣影响,且容易滋长病忙咯微生物、霉菌毒素等有害物质。

    编辑摘要

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    简介/餐厨垃圾 编辑

    餐厨垃圾处理餐厨垃圾处理

    厨余的主要特点是有机物含量丰富、水分含量高、易腐烂,其性状和气味都会

    对环境卫生造成恶劣影响,且容易滋长病原微生物、霉菌毒素等有害物质。

    一分钟前还是佳肴,一分钟后成了垃圾。由于饮食文化和聚餐习惯,餐厨垃圾成了中国独有的现象。中国餐桌浪费惊人,每天产生巨量的餐厨垃圾。来自北京市发展改革委的数字,北京市每天产生1200吨餐厨垃圾。清华大学环境系固体废物污染控制及资源化研究所的统计数据表明,中国城市每年产生餐厨垃圾不低于6000万吨。

    专家认为,营养丰富的餐厨垃圾是宝贵的可再生资源。但由于尚未引起重视,处置方法不当,它已成为影响食品安全和生态安全的潜在危险源。虽然处置不当会产生严重的后果,但餐厨垃圾也并非一无是处。国家发改委环资司副司长何炳光指出,餐厨垃圾具有废物与资源的双重特性,可以说是典型的“放错了地方的资源”。

    来源及特点/餐厨垃圾 编辑

    餐厨垃圾是食物垃圾中最主要的一种,包括家庭、学校、食堂及餐饮行业等产生的食物加工下脚料(厨余)和食用残余(泔脚)。其成分复杂,主要是油、水、果皮、蔬菜、米面、鱼、肉、骨头以及废餐具、塑料、纸巾等多种物质的混合物。我国餐厨垃圾数量十分巨大,并呈快速上升趋势。

    餐厨垃圾具有显着的危害和资源的二重性,其特点可归纳为:

    ⑴ 含水率高、可达80% - 95%。

    ⑵ 盐分含量高、部分地区含辣椒、醋酸高。

    ⑶ 有机物含量高、蛋白质、纤维素、淀粉、脂肪等。

    ⑷ 富含氮、磷、钾、钙及各种微量元素。

    ⑸ 存在有病原菌、病原微生物。

    ⑹ 易腐烂、变质、发臭、滋生蚊。

    分类/餐厨垃圾 编辑

    根据来源不同,餐厨垃圾主要分为餐饮垃圾和厨余垃圾。前者产生自饭店、食堂等餐饮业的残羹剩饭,具有产生量大、来源多、分布广的特点,后者主要指居民日常烹调中废弃的下脚料,数量不及餐饮垃圾庞大。

    危害/餐厨垃圾 编辑

    (1)污染环境、影响市容。因餐厨垃圾含有较高的有机质和水分,容易受到微生物的作用,而发生腐烂变质现象;且废弃放置时间越久,腐败变质现象就越发严重。特别是到了夏季,温度较高,腐烂变质也越快,这时候容易产生大量的渗滤水以及恶臭气体,滋生蚊虫,对环境卫生造成恶劣影响(何晟,2010)

    (2)危害人体健康。餐厨垃圾中的肉类蛋白以及动物性的脂肪类物质,主要来自于提供肉类食品的那些牲畜家禽,牲畜在直接吃食未经有效处理的餐厨垃圾后,容易发生“同类相食”的同源性污染,并造成人畜之间疫病的交叉传染,危害人体健康,并可能促进某些致命疾病的传播。如历史上大规模爆发的传染病:1986年英国出现的疯牛病、口蹄疫等

    (刘卓宝,2001)。再比如说,在许多地方传播的禽流感等的起因,可能是由于病牛、病羊或病猪的尸体被制成了成了动物饲料,从而引起疾病的大规模传染(Haug,1993)

    (3)传播疾病。餐厨垃圾的露天存放会招致蚊蝇鼠虫的大量繁殖,其是疾病流传的主要媒介(李小卉,2006)

    (4)餐厨垃圾中堆放时产生的下渗液进入到污水处理系统,会造成有机物含量的增加,从而加重污水处理厂的负担,增加运行成本。

    综上所述,餐厨垃圾对环境和人群的危害已十分严重,是城市环境一个重要污染源,对人们的正常生活与身体健康构成了威胁这一问题已经引起了政府的高度重视和人们的广泛关注。

    资源/餐厨垃圾 编辑

    餐厨垃圾餐厨垃圾

    据农业部有关专家测算,餐厨垃圾内含大量的营养物质,主要成分是油脂和蛋白质,可

    替代玉米、鱼粉、豆粕等加工成高能蛋白优质饲料,也是制取生物柴油的适合原料。

    专家解释,按干物质含量计算,5000万吨餐厨垃圾相当于500万吨的优质饲料,内含的能量相当于每年1000万亩耕地的能量产出量,内含的蛋白质相当于每年2000万亩大豆的蛋白质产出量。也就是说,如果我国一年产出的餐厨垃圾全部得以利用,相当于节约了1000万亩耕地。

    何炳光指出,面对中国耕地紧张、粮食短缺,每年需要大量进口粮食饲料的现状,合理利用餐厨垃圾是增加资源利用率、在一定程度上解决我国粮食问题的有效途径。并且,这种利用,符合减量化、再利用、资源化特点,是发展循环经济的生动案例。

    利用方法/餐厨垃圾 编辑

    餐厨垃圾饲料化的主要技术有生物法和物理法。

    生物法

    餐厨垃圾的循环利用

    生物法采取微生物发酵技术制成发酵饲料,这种处理工艺一般周期较长、需要对菌种进行选择管理、工艺较复杂。2002年陈建乐申请的中国发明专利CN02155417.X公开了一种利用餐厨废弃物生产高钙多维酵母蛋白饲料的方法,将经粉碎机粉碎、脱水、加氮中和、灭菌后的餐厨废弃物及泔水物料与通过流量控制器混合控制的酵母和微生物生物菌种进行混合接种后经计算机控制分批进行固体发酵再经干燥、磨粉、化验及包装制成高钙多维酵母蛋白饲料。

    物理法

    物理法是将餐厨垃圾脱水后进行干燥消毒,粉碎后制成干饲料。1998年张养坤申请的中国发明专利CN98103203.6公开一种将厨余废弃物再生成禽畜饲料或农业用有机肥料的一种方法,可直接将收集的厨余废弃物于一次作业中,经来源分类、破碎、计量配方、脱水后至累批待料槽汇总送入卧式搅拌槽进行蒸煮灭菌、发酵或干燥处理后制成半成品送至半成品贮桶,再依所需进行造粒或粉剂制成鱼、禽、畜饲料或有机肥料。用于制造饲料时,将计量桶内经处方计量混合的厨余送入卧式搅拌槽以100℃~150℃的温度进行搅拌蒸煮杀菌后送至脱水机脱水至适当含水量后再进入累批待料槽;然后由累批待料槽将脱水后厨余送入卧式搅拌槽以120℃~150℃温度进行搅拌干燥,并由油脂贮槽及添加剂贮槽依其配方计量添加适量的油脂及其他营养素,至含水量降至规范要求而制成半成品,送至饲料半成品贮桶;最后依所需将半成品经由造粒机或粉碎机制成颗粒状或粉剂状的鱼、禽、畜饲料或农业用的有机肥料。

    政策行动/餐厨垃圾 编辑

    全国已有餐厨废弃物资源化利用和无害化处理试点城市33个,国家发展改革委、财政部印发了《关于印发循环经济发展专项资金支持餐厨废弃物资源化利用和无害化处理试点城市建设实施方案的通知》(发改办环资〔2011〕1111号),提出了利用循环经济发展专项资金支持餐厨试点工作的具体支持内容、支持方式和实施程序等。安排循环经济发展专项资金6.3亿元对33个试点城市(区)给予支持。山东省日前公布的《进一步加强城市生活垃圾处理工作的意见》中要求在2012年年底前建成运行餐厨废弃物无害化处理和资源化利用项目,实现餐厨垃圾无害化处理。

    餐厨垃圾的处理

    建立餐厨垃圾处置技术评价机制建立餐厨垃圾处置技术评价机制

    一些国内大中型城市开始餐厨垃圾资源化利用的尝试。经过探索,初步形成

    了宁波模式、上海模式、西宁模式等餐厨垃圾的资源化利用模式。由于餐厨垃圾处置是一个涉及民生的公益项目,所以几种模式虽然具体运作方式不尽相同,但共同的特点都是以政府唱主角。

    继北京、上海、苏州、宁波、重庆、西宁等十多个城市推出了相应的管理办法之后,针对“地沟油”等餐厨垃圾的技术标准已经着手制定,而国家层面的《餐厨垃圾管理条例》也将适时启动。 2009年11月26日上午,《餐厨废油资源回收和深加工技术标准》编制工作,在北京工商大学化工与环境工程学院启动。这是中国第二个专门针对餐厨垃圾的国家标准。 此前,第一个餐厨垃圾国家标准——《餐厨垃圾资源利用技术要求》已经报批国务院。这将结束“地沟油”回收利用无章可循的局面,并与计划制定的《国家餐厨垃圾管理条例》一起,逐步搭建起一套对餐厨垃圾无害化、再利用和资源化的政策体系。

    餐厨垃圾信息化监管

    《江苏省餐厨废弃物管理办法》(省政府令第70号):第二十九条 市容环境卫生主管部门应当建立健全监督管理制度,建立餐厨废弃物产生、收集、运输、处置通用的信息平台,对餐厨废弃物产生单位和收集、运输、处置服务企业执行本办法的情况进行监督检查。

    随着科技的发展,餐厨垃圾的监管也在不断寻求与信息化的结合,然而我国餐厨垃圾收运与处置部分的信息化正处于初步发展阶段,如今苏州、无锡等城市已逐渐率先实现餐厨垃圾信息化管理。

    实际效果/餐厨垃圾 编辑

    宁波市充分利用宁波开诚生态技术有限公司自主开发的餐厨垃圾处理技术,政府出台《宁波市餐厨废弃物管理办法》,并且与2010家餐厨垃圾生产单位签订了收运合同,签约率为72%。垃圾处理及产品则由开诚公司市场化运作。在开诚公司看到,原本污秽恶臭的菜汤馊饭,经过分捡、压榨、烘干、发酵等工序,做成可喂养禽畜的微生物复合饲料原料,还提炼出了工业油脂,可以用来生产肥皂。开诚公司通过与清华大学、浙江大学等高等院校合作,深层次发掘餐厨垃圾综合利用潜能,力争实现餐厨垃圾处理“零剩余”。据宁波市发改委副主任陶成波介绍,2006年~2009年,宁波累计收运餐厨垃圾7.7万吨,制成饲料原料5200吨,不饱和润滑剂1800余吨。

    处理方法/餐厨垃圾 编辑

    餐厨垃圾统一按固体废物处理方法处理。处理方法主要有物理法、化学法、生物法等;具体的处理技术有填埋、焚烧、堆肥、发酵等方式,总之其资源化再利用呈现多样化的趋势。现针对各异的应用范围和实际情况,主要介绍以下几个方法。

    物理分选处理

    主要是采用一系列方式,实现垃圾中的各成分的分离,之后统一回收。这种方法一方面最大限度地做到了物尽其用,另一方面和把垃圾所可能造成的污染降到了最低限度。但是,由于其所需成本较高,除了少数发达国家使用外,大多数国家多不用此法。

    粉碎直排法

    美国早在上世纪40年代已经成功地研制出个人家庭食物垃圾处理机,具体其原理为:利用高速运转的刀片将装在内胆中的食物垃圾打碎后,将搅拌物冲至下水道,从而解决居民丢弃和存放餐厨垃圾的烦恼。同时日本也很早研究出了餐厨垃圾处理机,甚至有的还配置有臭氧除臭器,以用来除去餐厨垃圾垃圾所产生的多种气味(丛利泽,2007)

    填埋法

    餐厨垃圾的填埋法处理,是一种厌氧消化处理方法,可将其中的有机物分解生成CH4,且可以将垃圾完全的处理掉。这种技术方便,不会留下残余物的处理问题,但这种方法虽可以较好的处理餐厨垃圾,但却是以消除垃圾为目的,并不能实现餐厨垃圾的回收再利用。

    厌氧处理

    是最环保、又能创造效益的方法。投资较大,极少数通过厌氧发酵制沼气。

    由于餐厨垃圾中含有各种动物肉类,如去做饲料,同类相食极易引发口蹄疫和各种疾病,从而传播给人类而造成危害;去填埋由于其含水量高容易产生大量的渗滤液而污染地下水;做肥料,生产过程中臭味四溢,影响周围环境;而厌氧处理可产生大量沼气,沼气是一种清洁的可再生能源,可用于发电和做燃料,且由于系统全封闭而无异味,因此,餐厨垃圾厌氧处理是未来的发展方向。

    微生物处理

    即通过微生物的代谢生长活动对餐厨垃圾中的有机物进行分解和利用的过程。发酵方式主要包括固态发酵和液态发酵。由于固态发酵具有能耗低、周期短、产率高等特点,多采用固态发酵。固态发酵分为单一菌种固态发酵和混合菌种固体发酵,多采用混合菌种固态发酵技术:即利用两种及以上的细菌发酵餐厨垃圾,利用多菌种间的协同作用,在产生大量的纤维素酶类降解纤维的同时,充分利用碳源氮源等营养物质合成单细胞菌体蛋白,提高蛋白饲料的营养价值。固态发酵具有适口性好,蛋白消化吸收率高等优点,也避免了传统工艺餐厨垃圾营养物质利用不彻底等问题,是再利用餐厨垃圾生存生物蛋白质饲料资源的一种重要方法(吕凡等,2003)

    堆肥法

    餐厨垃圾中的有机质较多、营养元素含量较高,碳氮比比较合理,适合微生物的生长代谢,是一种较好的生产原料。餐厨垃圾堆肥的基本技术可分为厌氧发酵堆肥和好氧发酵消化两类。其中高温好氧堆肥是一种较普遍的方法(赵由才,2002)

    ,这种方法可以在较短的周期内完成物料堆肥的熟化过程。而在堆肥过程中产生的高温,能明显的抑制有害菌(Yang,2000; Crawford,1983;吴文伟等,2003)

    当然,餐厨垃圾也可以采用厌氧发酵处理。厌氧发酵处理可以有效的减少有机物的浓度,并产生甲烷以供利用。但厌氧发酵的处理周期要比好氧堆肥处理久,一般要2~3周以上,反应才进行的比较彻底(梁政等,2004;汪群慧等,2004)另外,在餐厨垃圾堆肥过程中,需定时将垃圾堆翻堆以增加菌种与餐厨垃圾的接触,使得菌种处于一个较好的生存环境,从而提高发酵速度。另外由于餐厨垃圾的含水率较高、有机物多,须对一些因素加以控制。含水率过高,会降低反应器的容积负荷。另外在堆肥过程中产生的有机酸,会抑制甲烷的产生,而过高的碱度也会抑制甲烷菌的产生,因此必须合理的调节pH。(李文林,2008)

    。餐厨垃圾经过堆肥后,其最终产物具有肥效快、肥效稳定、体积少和病原菌少等优点。

    处理流程图/餐厨垃圾 编辑


    厌氧处理工艺技术/餐厨垃圾 编辑

    1.厌氧工艺流程

    收集来的餐厨垃圾通过分选装置去除大块物料后再经提油回收其中的油脂,而后经打浆、调质,进入厌氧反应罐,在此与菌种接触,在一定pH和C/N比的条件下,经水解酸化、甲烷化产生沼气,沼气经净化后去发电或直接做燃料。沼液做液体肥料或曝气处理达标排放。少量沼渣经熟化添加元素后到达固体肥料标准或者熟化后制成营养土用于园林绿化。

    2.技术指标

    (1)产气率:0.65-0.75m/kg*vs (2)容积产气率:2.0-2.50m/m*d (3)转化率:85-90%

    3.工艺特点

    (1)工艺简单,流程短,自耗能少。

    (2)全封闭运行,处理过程无异味。

    (3)资源利用率高,有机物转化率达85%甚至90%以上。

    (4)沼气产率高,每吨餐厨垃圾可产沼气120立方米以上。

    (5)沼气中甲烷含量高,可达60-75%。

    微生物发酵生产生物蛋白饲料/餐厨垃圾 编辑

    餐厨垃圾生产生物蛋白饲料的方法

    以餐厨垃圾作为原料来生产蛋白饲料,一方面不仅可以减少其对环境及人类所可能造成的污染与危害,另一方面也可以再利用餐厨垃圾,促进畜牧业等的发展,从而实现环境经济的共同效益。

    现阶段,餐厨垃圾制作蛋白饲料的途径主要有:高温干燥和微生物发酵两种。多采用微生物发酵法。因其后者更具优越性:接种前的灭菌过程可以有效消灭餐厨垃圾存在的有害病原菌,使得最终生物蛋白饲料的安全性得到保障;另外一方面,通过微生物的生长代谢,改善了餐厨垃圾的品质,并产生了大量的微生物菌体蛋白,很大程度上提高了产物中的蛋白质量。

    生产常用菌种

    用于生产生物蛋白饲料的菌种必须符合以下条件(王星敏,2007)

    第一,可以较好的同化发酵底物中的基质碳源及无机氮源,进而合成小肽和有机酸等小分子物质;

    第二,菌种生长繁殖速度较快,最终产物菌体单细胞蛋白含量较高;

    第三,菌种须是安全的,菌体本身无毒性、无致病性,不会对环境固有的生态平衡造成危害;

    第四,菌种的性质较稳定,不易发生突变。

    从现有国内外研究进展看,有以下几类常用菌种有:

    (1)乳酸菌

    乳酸菌,即可以发酵利用碳水化合物最终生成乳酸的一类菌种。动物体内的大部分乳酸菌皆为益生菌,具有帮助消化,改善动物肠脏健康的功效,是人类食品和动物饲料中(Jalil,2001)

    常见的一种添加剂。在现今生产中常用到的乳酸菌,有 30多种,按照乳酸代谢途径来分类,大体可分为4类:专性异型、同型、兼性异型以及异型双歧杆菌乳酸发酵。这些菌种形成乳酸的主要来源是摄取细菌所产生的糖类。另外乳酸可以有效的抑制有害微生物的生长代谢以及有机物的腐败。

    (2)酵母菌

    应用于发酵餐厨垃圾生物产蛋白饲料的主要包括:啤酒酵母、热带假丝酵母、产朊假丝酵母、皮状皮孢酵母等。此类菌株都可以可分泌多种水解酶,且其活性含量高达50%~60%,并可以有效的促进细胞分裂,起到加强营养和抗病促长的效果(Esteban,2007)

    (3)霉菌

    霉菌是一类丝状真菌的统称。黑曲霉、黄曲霉、烟曲霉、根霉等真菌,分泌产物大量的酶类,比如蛋白酶、果胶酶、淀粉酶、纤维素酶、植酸酶等,这几类酶可以促进底物中淀粉、纤维素等诸多高分子化合物转化为单糖等小分子物质,便于微生物的生长利用。并且霉菌菌体中蛋白质含量较高,达到 20%~30%,因此在实际生产中被广泛使用(Bernal,1998)

    (4)芽孢杆菌

    芽抱杆菌芽孢生命力较强不易致死,在强酸、强碱、高氧、低氧环境下都可以正常的生存代谢。因此在饲喂时其可以以活菌形式进入到动物的消化系统,进而抑制肠道中可能存在的有害菌。另外由于期体积比一般病源菌分子要大很多,从而占据一定的空间优势,能抑制有害微生物的的生命活动。

    (5)放线菌(Actinomycetes)

    放线菌常被用于蛋白饲料的生产。特别是一些高温放线菌,可以较好的分解纤维素和木质素。除此之外,放线菌在生长代谢过程中还可以分泌出抗生素类等物质,从而抑制肠道中的有害病原菌,提高机体的免疫能力。一般,放线菌的菌体蛋白中营养物质较丰富。

    发酵工艺

    发酵是指通过特定微生物的生长代谢对底物中的有机物进行分解和转化的过程。发酵方式主要包括固态发酵和液态发酵两种。固态发酵,即以气相为连续相的一种生物反应过程,主要是在在具有一定湿度的水不溶性固体基质中,利用微生物进行发酵的工艺体系;液态发酵则是以液相为连续相的生物反应过程。固态发酵日益受到重视,因为其具有能耗低、产率高、周期短等优点。

    固态发酵的培养基来源比较广泛常见,如工农业生产中所产生的下脚料等;这种生产过程能耗低、投资少、技术较易掌握;在发酵的过程中,亦无三废产生,对环境造成的污染很小;另外发酵过程一般不需要严格的无菌环境。

    因此固态发酵是缓解能源危机、防治环境等的一种有效途径,是绿色生产的主要方式(Pnadey,1992;Rahgava,2000)但也要注意到,固态发酵也存在一些不足之处,比如不便于机械化操作,加大劳动强度,产品有限等(Robinson,2003)。

    意义

    餐厨垃圾含有较丰富的营养物质,可提供微生物生长需要的淀粉、纤维素、糖类等物质,用微生物对其进行发酵,一方面可以通过接种前的高温灭菌杀灭那些有害病原菌,另一方面通过接种有益的微生物改善去组成成分,另外产生大量的单细胞菌体蛋白得到积累,另外也避免了餐厨垃圾对环境和人体所可能造成的威胁,从而实现餐厨废物的无害化、资源化利用。

    相关文献

    扩展阅读
    1餐厨处理设备

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