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摘要:对城市垃圾进行分类处理是提升垃圾处理效率、减少污染物危害的积极举措,在垃圾分类处理措施的推行实施中,餐厨垃圾的处理面对较多困难和问题。从提高餐厨垃圾资源利用率和后端产品附加值的角度出发,综述了国内外餐厨垃圾高值化利用的新技术,为我国餐厨垃圾处理工作的开展提供了新思路。
关键词:餐厨垃圾;资源化处理;高值化利用
引言
由于餐厨垃圾中含有大量有机质,易滋生细菌、腐烂变质,影响城市卫生状况。针对这一问题,我国大部分城市针对餐厨垃圾的处理开始采用集中收集,并对其进行无害化处理的处置方式。在垃圾分类政策推行后,我国对餐厨垃圾的处理进行了相关收集、处理方式的归类,将其与家庭生活垃圾、可回收垃圾等进行了区分,提升了餐厨垃圾处理的有效性。在分类处理餐厨垃圾时,遭遇到一些困难和问题,针对这些困难和问题,本文就餐厨垃圾处理上应关注的要点和科学的处理方法进行研究,下文从具体问题入手,展开详细分析。
1餐厨垃圾基本性质
城市餐厨垃圾是指居民生活产生或者由餐饮企业、食品加工等行业产生的食物残渣,包括肉类、动植物油、果蔬皮以及谷物等。餐厨垃圾通常含有大量的水分、油脂、盐分以及有机物质。餐厨垃圾一般具有如下特性。
1.1含水率高
餐厨垃圾含水率一般都超过60%,部分高达90%,超高的含水率会使其难以压缩,增加运输难度。同时,餐厨垃圾通常具有低燃值,使其在与其他垃圾混合燃烧时处理不充分。
1.2有机物质含量高
餐厨垃圾中,有机物含量高,通常介于80%~93%。大量有机物使餐厨垃圾有了变废为宝的可能,大量的营养物质使其可以作为饲料,同时也是厌氧发酵的优质原料。
1.3油脂含量高
餐厨垃圾含有大量的油脂,可以成为制作生物柴油的原料,但同时也为某些不法商家提供了提炼“地沟油”的机会,引发食品安全问题。
1.4易腐败
餐厨垃圾高水分、高营养的组分使其极易腐败,产生蚊虫细菌,造成污染、传播疾病。若不对餐厨垃圾进行适当处理,会给环境和人体健康造成极大危害。
2餐厨垃圾资源化处理技术
2.1填埋
填埋是我国城市餐厨垃圾的传统处理方式,处理时通常会与普通垃圾混合进行填埋。餐厨垃圾的大部分组分是可降解的有机质和水分,填埋后通过厌氧发酵,餐厨垃圾可转化成甲烷、水和二氧化碳等,这样可以处理餐厨垃圾大部分成分,因此填埋一度成为国内外餐厨垃圾处理的主要手段。然而,填埋极易产生渗滤液,污染土壤和地下水,产生臭味,影响周边环境,同时产生的甲烷若不处理,会造成极大的安全隐患。
2.2焚烧
焚烧是将餐厨垃圾进行筛选和脱水,然后进行焚烧的处理方式。焚烧可大幅度减少餐厨垃圾体积,减少垃圾量,但由于餐厨垃圾热值较低,焚烧时需要添加助燃剂,增加了焚烧成本,同时焚烧也会产生一些污染气体,因此焚烧运用得并不广泛。
2.3饲料化处理
餐厨垃圾含有较多蛋白质、纤维、淀粉等营养物质,将其加工成饲料,是其资源化利用的有效途径。过去,餐厨垃圾通常直接用于猪等动物喂养,不做任何处理,造成动物感染致病菌、病毒,进一步影响人体健康。为防止人畜交叉感染,如今,餐厨垃圾通常会通过高温消毒或者生物发酵等方式制成蛋白饲料等,然后用于喂养动物。
2.4堆肥处理
餐厨垃圾中,可降解有机物含量丰富,在微生物等作用下,有机物可分解为腐殖质作为肥料。
目前,堆肥有好氧堆肥和蚯蚓堆肥两种方式。好氧堆肥是在有氧环境下,微生物对餐厨垃圾中的有机物进行分解。当前,该方法较为成熟,可实现短时间、高效率的处理。蚯蚓堆肥是通过蚯蚓来降解餐厨垃圾,蚯蚓自有的酶系统能吸收餐厨垃圾中的营养物质,同时产生蚯蚓粪便,该粪便是一种良好的肥料。该方法还可以有效处理餐厨垃圾中的重金属等有害物质。
2.5厌氧处理
厌氧处理是在厌氧条件下,通过厌氧微生物的作用对餐厨垃圾进行分解的一种微生物处理方法。厌氧处理可将餐厨垃圾中的有机物分解,产生氢气、甲烷等能源气体,实现餐厨垃圾的资源化处理。
2.6裂解处理
餐厨垃圾中,油脂含量高,人们可以通过裂解将其转化为生物柴油,替代部分矿物柴油。但是,餐厨垃圾酸度较高,不利于皂化反应,对裂解催化剂的量需求较大,这在一定程度上增加了经济成本。
3餐厨垃圾高值化利用新技术
3.1餐厨垃圾废油脂的高值化利用技术
餐厨垃圾废油脂包括来自餐饮行业的煎炸废油、泔水油和地沟油等,含有黄曲霉素、重金属、苯等有毒物质,对人类健康具有严重的危害;同时,在餐厨垃圾资源化处理过程中,较高的油脂含量会对后续厌氧消化、好氧堆肥和饲料化等处理系统产生抑制作用,影响处理效果。因此,正确引导餐厨垃圾废油脂的分离回收以及资源化利用,提高其工业附加值,是有效解决废油脂问题的关键。
3.2餐厨垃圾制备饲料蛋白技术
随着畜牧业和饲料工业的蓬勃发展,饲料的需求量越来越大,而豆粨、鱼粉等蛋白源的短缺和价格高涨已成为全球性问题,对农业经济发展和生态环境造成巨大压力,因此,迫切需要寻找新型饲料蛋白原料。对餐厨垃圾的成分分析可知,餐厨垃圾中的蛋白质含量高,种类丰富,可以考虑将餐厨垃圾作为生产饲料蛋白的原料。查阅近年来的相关文献,对餐厨垃圾中蛋白质的高值化利用,主要基于生物转化、固态发酵等技术,将餐厨垃圾转化为昆虫蛋白、微生物蛋白饲料等高附加值的蛋白产品,替代传统的豆粕、鱼粉等昂贵的饲料蛋白来源,不仅经济效益高,而且有效杜绝了传统饲料化技术带来的同源性污染问题。
3.3餐厨垃圾能源化利用技术
在环境压力日益加剧、能源需求持续上升的背景下,减少碳排放,降低化石能源的使用比例,发展可再生的清洁能源等低碳能源技术已成为全球人类达成的共识。利用有机废弃物生产可再生能源是目前各国普遍研究的领域。典型的有机废弃物———餐厨垃圾的能源化利用途径主要包括制备生物燃料、氢能源等可再生能源。
3.4餐厨垃圾制备中链脂肪酸技术
中链脂肪酸是指具有6~12个碳原子的饱和脂肪酸,包括己酸、辛酸、癸酸和月桂酸。与短链脂肪酸相比,中链脂肪酸的溶解度更低、能量密度更好,更容易被提取。中链脂肪酸工业用途广泛,可直接用作饲料添加剂、抗菌剂,还可作为高附加值产品的前体物质,包括香料、润滑油、医药、生物燃料等领域。餐厨垃圾厌氧发酵过程按四阶段理论可分为4个阶段:水解阶段、酸化阶段、产乙酸阶段和产甲烷阶段。其中,乙酸、丙酸等短链脂肪酸是酸化和产酸阶段的重要中间产物。众多研究表明,微生物可以利用乙醇、乳酸等作为电子供体,短链脂肪酸作为电子受体,通过反向β氧化途径进行碳链延长,合成中链脂肪酸。餐厨垃圾中含有丰富的碳水化合物,容易通过餐厨垃圾厌氧发酵产生大量乳酸,而乳酸正是碳链延长反应的理想电子供体。因此,通过特定微生物的作用来进行餐厨垃圾有机质的生物转化和碳链延长反应,可以实现餐厨垃圾厌氧发酵生产中链脂肪酸的目标,这为城市有机废弃物的资源化处理与高值化利用提供了一条新思路。
结束语
“分类源头收集、分类资源化处理、后端高值化利用”模式已逐渐成为我国城市生活垃圾处理的发展方向。既提高了餐厨垃圾的资源化利用率,也增加了末端产品的多样性,实现餐厨垃圾资源的最大化利用。
参考文献:
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