餐厨垃圾无害处理三种方法.docx
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餐厨垃圾无害处理三种方法
餐厨垃圾无害处理三种方法
（一）厌氧发酵
一、概述
•餐厨垃圾，指的是食品加工、餐饮服务、单位供餐活动中产生的食品残余和加工废料。
•我国13亿人口，每日餐厨垃圾达13万吨，每年约产生5000万吨之巨，以每年8%的速度增长。
•我国餐厨垃圾存在问题：
无序管理、任意处置等问题；混入生活垃圾；直接喂猪；产地沟油；直排下水管道，污染城市生态环境，影响人类健康。
二、开展餐厨垃圾资源化处置的必要性
餐厨垃圾的危害
•餐厨垃圾在存放、收集、转运及处置过程中，因其含水率和有机物含量较高，极易在较短的时间内腐烂发臭和滋生蚊蝇，污染城市环境；
•未经处理的餐厨垃圾中可能含有口蹄疫病原体、非洲猪瘟病菌等有害病菌，特别是高温季节能导致病原微生物等有害物质迅速大量繁殖；
•各地发生的地沟油事件触目惊心；
•目前餐厨垃圾产生量分散、难以收集和处理，经常被简单的作为生猪饲料；与其他垃圾一起混合处理；
•大量资源浪费。
餐厨垃圾分类收集政策
•城市垃圾分类收集：
生活垃圾分为可回收垃圾、厨房垃圾、有毒有害垃圾和其他垃圾四类。
•政府大力宣传，公共设施投入，公众意识提高，自觉配合。
•餐厨垃圾有效处理：
垃圾分类有效开展。
餐厨垃圾的价值
•餐厨垃圾具有高有机质含量、营养丰富等特点
•可加工成高能蛋白优质饲料、制取生物柴油
•我国每年5000-6000万吨餐厨垃圾=500万吨的优质饲料
=1000万亩耕地（大豆玉米）
三、国外餐厨垃圾处理现状
•较发达国家餐厨垃圾处理方法：
资源化、减量化、无害化方向发展。
•发展中国家：
建立独立的餐厨垃圾管理体系。
•美国、日本等发达国家，餐厨垃圾处理早已实现了法制化和产业化，成了一项成熟的环保产业。
美国各州对处理餐厨垃圾的政策和方式都有所不同，很多州针对当地的具体情况，建立了自己的餐厨垃圾处理回收体系，例如在加利福尼亚，该州正在推广利用餐厨垃圾发电的技术，并取得了一定成绩，同时在美国的中西部地区，蚯蚓堆肥、密封式容器堆肥处理餐厨垃圾的应用也越来越多。
日本在2000年颁布了餐厨废物再生法。
过去日本餐厨垃圾的处理方式主要为堆肥处理，近年很多新研究方向，主要包括餐厨垃圾生产动物饲料及利用餐厨垃圾生产生物气发电供热等，日本餐厨垃圾处理技术的发展非常迅速，一些著名电器公司都把餐厨垃圾处理机作为一项很有潜力的产品，投入人力和资金进行研制和推广；据统计，目前日本制造家庭餐厨废物处理机的企业已达250家，食品相关业仅对处理装置开发投资额就已高达数千亿日元。
韩国从1995年起实施垃圾专用袋制度，一般家庭都将其它垃圾与餐厨垃圾分开包装放在门外，由垃圾车和餐厨垃圾车分别收取，主要以填埋为主。
在2005年韩国政府全面禁止了将餐厨垃圾进行填埋处理，因此近年来，韩国餐厨垃圾的处理方式主要为厌氧消化-生物气回收、生物反应器浆状好氧处理。
德国目前绝大多数垃圾填埋厂已被关闭，很多大企业正在实现餐厨垃圾变废为宝的目标，现在德国经济增长最快的一个部分就是价值500亿欧元的垃圾处理业。
荷兰在1996年开始就禁止了有机生物垃圾的填埋处理，其餐厨垃圾主要是通过好氧处理为主，在1999年时全国就有23个堆肥厂
国外餐厨垃圾处理方法
•粉碎直排
在厨房配置餐厨垃圾处理装置，将粉碎后的餐厨垃圾排入市政下水管网。
如国外研制的餐厨垃圾机械研磨装置即通过高速运转的刀片将装在内胆的各种食物垃圾切碎搅拌后冲入下水道，
优点：
就地处理是餐厨垃圾处理的基本立足点；
缺点：
容易产生污水和臭气，滋生病菌，蚊蝇和疾病的传播，油污的凝结成块也会造成排水管堵塞，降低城市下水道的排水能力。
另外，餐厨垃圾的高油脂含量等特性更是增加了城市污水处理系统的负荷；同时还会产生二次污染。
•厌氧发酵
餐厨垃圾的厌氧发酵处理是指在特定的厌氧条件下，微生物将有机垃圾进行分解，其中的碳、氢、氧转化为甲烷和二氧化碳，而氮、磷、钾等元素则存留于残留物中，并转化为易被动植物吸收利用的形式。
特点：
可以处理含固率为10-25%的有机废弃物（餐厨垃圾的含固率一般在15-20%左右，有机物碳氮比在20-30间最适合厌氧发酵）。
厌氧发酵过程中会产生大量沼气供热源。
厌氧发酵可以在处理餐厨垃圾时，同时处理其它可腐有机物如粪便、污泥等，并根据各种需求添加相应的添加料，制造特种肥料，提高产品的附加值。
1、湿热法
该工艺是将餐厨垃圾加水后置于密闭容器中加热，反应后上层是油脂，中间是水，下层是固态物质，将下层物质脱水干燥粉碎后得到饲料，上层油脂回收。
湿热法处理后的餐厨垃圾饲用价值明显提高，既是良好的饲料原料，又方便回收油脂。
湿热法将餐厨垃圾处理后制成饲料是一种极具潜力的技术，
该技术本身存有问题：
如加热方式很难去除霉杆霉菌等菌种，若提高温度，又会破坏下层固态物质的营养成分（如维生素等热敏性物质），导致饲料产品存在安全隐患，所以，现阶段的研究还只停留在实验室的初步研究阶段，对其作用机理、反应器的设计及工艺具体参数的选择还未进行深入研究。
2、固态发酵
人畜争粮必然导致饲料原料严重不足；（预计2000-2020年我国饲料用粮将缺乏24×106～83×106t能量饲料和24×106～48×106t蛋白质饲料）
餐厨垃圾作为原料进行固态发酵生产菌体蛋白饲料，可提高氨基酸、蛋白质和维生素含量，代替大豆、鱼粉等蛋白饲料，既价廉又环保，在一定程度上还缓解了饲料原料的严重缺乏。
邬苏焕等（《双菌固态发酵处理餐厨垃圾》邬苏焕;宋兴福;刘够生;于建国;）利用固态发酵的方法处理城市餐厨垃圾，最终得到的饲料粗蛋白含量33.87%，比原料增加了6.85%。
3、生物发酵制氢
制氢主要2种方法：
利用光合细菌产氢和发酵产氢。
Lay（LayJiunn-Jyi）等从活性污泥中获取微生物，对不同化学成分组成的餐厨垃圾进行了发酵制氢实验，得出了糖类垃圾的产氢能力大概是酯类和蛋白质类垃圾的20倍的结论；
Noike等考察了乳酸细菌在产氢过程中的抑制作用，提出在发酵前对底物进行预热处理可以有效降低这种影响。
生物发酵制氢所用的原料是城市污水、生活垃圾、动物粪便等有机废物，在获得氢气的同时净化了水质，达到保护环境的作用。
因此无论从环境保护，还是从新能源开发的角度来看，生物质制氢都具有很广阔的发展前景。
4、生产生物柴油
每吨餐厨垃圾可以提炼出20～80kg废油脂，经过集中加工处理，则可以制成脂肪酸甲酯等低碳酯类物质，即生物柴油。
超临界甲醇制程（supercriticalmethanelprocess）是利用甲醇在超临界状态下的特殊物理化学性质，与废油脂发生反应生产生物柴油的一种新工艺。
该工艺不需要催化剂，无副产物产生，因此也不需要对产物进行分离，不会产生大量废水；同时，只需要2～4min就可达到反应平衡，水分和脂肪酸对反应的影响不大。
餐厨垃圾厌氧处理中问题：
1）较多的不易降解杂质（例如塑料袋、餐具、毛巾和瓶盖等，）影响发酵后肥料的形状和产后的销售；
2）发酵前必须设置预处理系统，将杂质分离；
3）含有较多的盐分会导致微生物体活性降低甚至死亡，从而影响生物降解速度和降解程度。
四、国内餐厨垃圾处理现状
国内大部分城市的餐厨垃圾处理方式基本上是饲养猪、以及同生活垃圾一同混合处理。
近年来，北京、上海、广州、深圳、重庆、苏州、昆明、长沙等十多个城市陆续出台相关的餐厨垃圾管理办法，并开展了餐厨垃圾处理项目。
国家的《餐厨垃圾管理办法》正在制订中，第1个餐厨垃圾国家标准——《餐厨垃圾资源利用技术要求》已于2009年底报批国务院。
国家标准《餐厨垃圾资源化产物安全质量标准》、行业标准《餐厨垃圾处理场技术规范》《餐厨垃圾处理厂运行维护技术规程》等也已列入近期标准制定规划，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。
五、餐厨垃圾处理技术发展趋势
利用微生物处理餐厨垃圾，是近年来国内外逐渐兴起的新型垃圾处理技术。
日韩等国有相当一部分餐厨垃圾靠微生物技术处理，我国北京、上海、大连、厦门等城市也在逐步推广应用。
难点和缺陷：
厌氧微生物的启动时间慢，批量发酵时，发酵周期相比好氧处理长；餐厨垃圾固体含量高，流动性能差，连续进料困难，影响厌氧微生物的接种等；餐厨PH值较低，含盐量高，容易发生酸中毒，抑制微生物的正常生长
•提高餐厨垃圾厌氧发酵的效率：
（1）提高含固率：
可提高反应器的设备效率。
研究表明，固体浓度为7.5%、10.2%和15.5%时处理效果均良好；
（2）分段发酵法：
两步发酵可显著提高挥发酸和甲烷产量，还能提高城市固体废物的生物降解率；
（3）强化预处理：
如采用先好氧后厌氧发酵或场致协同等，结果表明启动快，产气量高，处理周期短；
（4）提高温度：
增加微生物活性，加快反应速率；
（5）采用专性工程菌：
可利用工程菌的高效降解功能达到快速降解有机质的作用。
•两级厌氧发酵：
（1）厌氧消化分为水解、酸化、产氢产酸及产甲烷4个阶段
（2）产酸阶段的初始pH值对后续产气阶段有显著影响，初始pH值为5.0时，累计产气量最大，为13.69mL/gTVS，是产酸阶段最佳初始pH值。
（3）产酸阶段的温度对后续产气阶段也有显著影响，温度为65℃时，累计产气量最大，为74.35mL/gTVS，是产酸阶段最佳温度。
（4）发酵物经热处理得到的累计产气量高于酸处理、碱处理，为172.38mL/gTVS，是酸处理的1.85倍，是碱处理的1.65倍。
（5）从产气量看，最佳的联合两步发酵产气条件应为热处理发酵物，产酸阶段初始pH值为5.0，温度为65℃，累计产气量为172.38mL/gTVS。
•污泥与餐厨垃圾混合发酵：
（1）剩余活性污泥和餐厨垃圾的混合厌氧消化是可行的,混合后随着垃圾比重的提高则C/N比值也提高从而促进了消化过程的进行.
（2）餐厨垃圾和剩余活性污泥进料TS比为50%∶50%时,pH值、碱度和氨氮相应地要高于其他2个阶段在同一HRT下的运行结果,此时系统具有最大的缓冲能力,剩余活性污泥的VS去除率有所提高.
（3）进料VS有机负荷在2.04～4.07g/L范围内,VS去除率为51.1%～56.4%,SMP在0.353～0.373L/g之间,甲烷含量为61.8%～67.4%.
五、综合处理工艺及设备介绍
•设计理念：
针对餐厨垃圾的特性和餐厨垃圾处理的不同工艺、工序，采用物理法，化学法，生物法有效组合处理工艺。
适应不同地点，不同处理需求；低能耗，无二次污染。
安装，操作，维护简便，占地面积小。
适宜推广应用。
适合工厂化，产业化批量生产。
•工艺设备组成：
前处理系统：
分拣、粉碎、固液分离、油水分离等设备。
主处理系统：
固态发酵、干燥设备。
液态发酵，分离净化设备。
辅助设备：
沼气发电设备、气体净化、存储设备、生物柴油设备、空气、废水净化处理设备。
后处理系统：
冷却筛分、计量包装。
灌装设备。
中华人民共和国住房和城乡建设部
公 告
第1560号
房城乡建设部关于发布行业标准《餐厨垃圾处理技术规范》的公告
现批准《餐厨垃圾处理技术规范》为行业标准，编号为CJJ184-2012，自2013年5月1日起实施。
其中，第3.0.1、3.0.2、7.5.5、7.5.6、9.0.5条为强制性条文，必须严格执行。
本规范由我部定额研究所组织中国建筑工业出版社出版发行。
本标准由我部标准定额研究所组织中国标准出版社出版发行。
住房城乡建设部
2012年12月24日
由于餐厨垃圾含水、含油量较大，如与其他垃圾混合收集，将为后续处理带来很大麻烦，因此本条要求餐厨垃圾单独收集，不得与其它垃圾混合收集。
本条为强制性条文。
餐厨垃圾腐烂速度快，为了避免腐烂变质，需要对每天产生的餐厨垃圾及时收集运输至处理厂进行处理。
一般情况下餐厨垃圾在容器中存放时间不能超过24小时，否则会腐烂变质，产生臭味。
大部分餐厨垃圾来自餐馆、饭店，其产生集中的时间是晚上，为了减少餐厨垃圾存放时间、及时清运餐厨垃圾，在晚间收集比较好。
由于餐厨垃圾中可利用物质比较多,因此其处理工艺应充分考虑资源化利用的问题,同时要达到无害化处理。
预处理机械分拣系统（总图以下用分解图来显示）
预处理分拣系统的作用：
是把不能被生物降解的如塑料、玻璃、石头、骨头、各类金属、贝壳、木头、丝织品等被自动分拣出来，以保证餐厨垃圾资源化处理过程的顺利进行。
工业油脂设备包含收集与泵送装置、絮凝剂添加机、换热器、卧式分离机、立式分离机、螺旋机输、皂化盐析装置以及酸解设备，主要功能是在全封闭的条件下实现液相中油、渣、水的分离，降低废水中的固含量和CODCr，最大程度的提高油脂的回收利用率。
综合处理工艺及设备介绍
这个系统是餐厨垃圾处理的核心工艺，主要包括垃圾接受、沼气砾石过滤、沉淀分离、厌氧中温消化、离心脱水、沼气砾石过滤、沼气脱硫、沼气储藏、生物除臭等诸多环节，最终生成沼气、复合有机肥、工业油脂。
整个处理流程都是在封闭条件下完成，可达到无污染，零排放。
每吨餐厨垃圾经济效益（未计政府补贴）
•固态生物饲料或肥料：
产100公斤/吨（泔水）150元（按1500元/吨计）;
•液态肥料：
产200公斤/吨（泔水）100元（按500元/吨计）;
•油脂：
产20公斤/吨（泔水）60元（按3000元/吨计），;
•沼气发电：
餐厨垃圾经固液分离后，厌氧消化处理可产24立方米/吨；可发电：
48kwh/吨（泔水）;
•处理成本：
小型机就地处理：
费用约160元。
中型费用约130元。
大型约100元。
社会效益：
•微生物技术处理餐厨垃圾：
一是处理彻底，安全性好，无臭味异味，无二次污染；二是处理后的垃圾总量减少90％，大大降低了运输成本；三是处理后的残留物可以制成有机肥料，实现资源循环利用。
•餐厨垃圾厌氧处理，沼气发电，实现热电联供。
走上循环经济的道路。
既解决了垃圾处理问题，又解决了能源问题，还延伸到生态农业，解决了绿色食品的饲料，肥料和农药问题。
全国有660多个市。
县数千个，特大城市几十个，平均每万人，产餐厨垃圾1吨，市场非常巨大。
环保产业，能源产业和生物产业及生态农业，都是21世纪的黄金产业，有无比巨大的生命力，是国家大力支持的产业，目前正是进入的最佳时机。
（二）利用大头金蝇有机转化餐厨垃圾
为何选择大头金蝇？
1、优势种：
生活垃圾填埋场、肉食品厂等
2、产卵特性：
集中产卵，便于收集和定量
3、离食期行为：
自动分离
4、营养需求：
蛋白质、油脂、无机盐
5、生活周期：
幼虫期4-5天
三种不同来源的餐厨垃圾
①饭堂餐厨垃圾（广州市中山大学南校区学生第一饭堂）
②酒店餐厨垃圾（广州市中山大学南校区紫荆园餐厅）
③家庭餐厨垃圾（广州市番禺区火烧岗生活垃圾填埋场）
一、大头金蝇幼虫对放置不同天数的餐厨垃圾有机转化效果
若餐厨垃圾放置数日后，是否会影响大头金蝇幼虫的转化作用？
餐厨垃圾从清运到处理，放置几天时间是在所难免的。
因此，本实验将三种不同来源的餐厨垃圾放置不同天数后，分析大头金蝇幼虫的转化效果。
国家有机肥料的技术指标（NY525-2002）
项目
指标
有机质含量（以干基计）/（%）≥
30
总养分（氮＋五氧化二磷＋氧化钾）含量（以干基计）/（%）≥
4.0
水分（游离水）含量/（%）≤
20
放置不同天数三种餐厨垃圾经产出有机肥的有机质含量（%）
放置天数
饭堂餐厨垃圾
家庭餐厨垃圾
酒店餐厨垃圾
1
53.27±0.58aA
46.03±0.32cA
49.43±0.20cA
2
53.87±0.12aA
47.97±0.32bA
50.07±0.32cA
3
50.13±0.29bA
49.25±1.35abA
52.60±0.36bA
4
48.57±0.48cA
48.30±0.17bA
54.25±0.35aA
5
49.60±0.15bcA
49.53±0.47abA
53.50±0.21abA
6
50.70±0.40bA
48.53±0.24bA
53.27±0.29bA
7
50.17±0.62bA
50.47±0.69aA
52.60±0.26bA
放置不同天数后三种餐厨垃圾产出的有机肥N含量（%）
放置天数
饭堂餐厨垃圾
家庭餐厨垃圾
酒店餐厨垃圾
1
3.83±0.03cA
4.27±0.03aA
3.90±0.10bA
2
4.37±0.09abA
4.33±0.12aA
3.57±0.07cA
3
4.37±0.03abA
4.23±0.03aA
4.10±0.15abA
4
4.43±0.12abA
4.37±0.09aA
3.77±0.09bcA
5
4.50±0.06aA
4.33±0.15aA
3.77±0.07bcA
6
4.37±0.03abA
4.13±0.03aA
4.07±0.07abA
7
4.27±0.03bA
4.03±0.03aA
4.23±0.17aA
放置不同天数后三种餐厨垃圾产出的有机肥P含量（%）
放置天数
饭堂餐厨垃圾
家庭餐厨垃圾
酒店餐厨垃圾
1
2.03±0.09cA
3.70±0.06aA
2.97±0.03aA
2
2.60±0.06bA
3.23±0.03bA
1.65±0.05cA
3
2.90±0.00abA
3.23±0.03bA
1.97±0.03bA
4
2.90±0.20abA
2.90±0.10cA
1.70±0.12cA
5
2.90±0.21abA
2.60±0.10dA
1.73±0.09bcA
6
2.53±0.03bA
2.90±0.06cA
1.87±0.09bcA
7
3.17±0.20aA
3.07±0.03bcA
1.87±0.03bcA
放置不同天数后三种餐厨垃圾产出的有机肥K含量（%）
放置天数
饭堂餐厨垃圾
家庭餐厨垃圾
酒店餐厨垃圾
1
2.20±0.10abA
2.47±0.09bcA
2.50±0.10aA
2
2.37±0.07aA
2.63±0.09bcA
1.90±0.21bA
3
2.03±0.03bA
2.33±0.07cA
1.83±0.09bA
4
2.03±0.07bA
2.73±0.23bA
1.63±0.12bA
5
1.73±0.03cA
3.13±0.07aA
1.57±0.07bA
6
1.67±0.13cA
2.37±0.09bcA
1.53±0.03bA
7
2.17±0.03abA
2.53±0.09bcA
1.70±0.06bA
放置不同天数后三种餐厨垃圾产出的有机肥NaCl含量（%）
放置天数
饭堂餐厨垃圾
家庭餐厨垃圾
酒店餐厨垃圾
国标（GB15063－2009）
1
3.37±0.03bcA
3.17±0.09aA
2.50±0.10cA
2
4.07±0.33abA
3.10±0.06aA
1.75±0.05dA
3
4.40±0.06aA
2.83±0.17aA
2.80±0.10bA
4
3.83±0.32abA
2.45±0.05bA
2.30±0.15cA
≤3.0
5
3.43±0.33bcA
2.23±0.09bA
2.47±0.07cA
6
2.87±0.12cA
2.10±0.15bA
2.93±0.07bA
7
3.47±0.19bcA
2.40±0.06bA
3.63±0.03aA
放置不同天数后三种餐厨垃圾产出的有机肥重金属含量（%）
天数
重金属
1
2
3
4
5
6
7
国标
铅
<10
<10
<10
<10
<10
<10
<10
≤100
铬
<10
<10
<10
<10
<10
<10
<10
≤300
镉
<3
<3
<3
<3
<3
<3
<3
≤3
汞
<1
<1
<1
<1
<1
<1
<1
≤5
砷
<10
<10
<10
<10
<10
<10
<10
≤30
小结
•大头金蝇幼虫能很好地处理放置1－7d的三种餐厨垃圾，但在放置5d时，产虫量最大，处理效果较佳。
•利用大头金蝇幼虫处理三种餐厨垃圾产出的有机肥各项指标均优胜于国家有机肥技术指标，属于优质有机肥。
二、大头金蝇幼虫对转化料中油脂的利用
高油脂含量是导致餐厨垃圾难处理的原因之一。
高含油量会抑制微生物的好氧堆肥，也会导致厌氧消化过程的过度酸化。
大头金蝇幼虫能否分解、吸收和转化餐厨垃圾中成分复杂的动植物混合油脂？
•三类不同的油脂：
①猪油、②大豆油、③混合油脂（50％猪油＋50％大豆油）
•转化料配方：
800g麸皮+200g脱脂鱼粉＋1500g自来水
•对照组中不添加任何油脂，在猪油处理组中添加250g猪油，在大豆油处理组中添加250g大豆油，在混合油脂处理组中添加混合油脂250g（猪油125g＋大豆油125g）
油脂对大头金蝇幼虫体重、体长和产量的影响
处理
30头虫重（g）
体长（mm）
产量（g）
对照组
1.57±0.05b
10.08±0.57a
260.00±5.77b
猪油处理组
1.74±0.03a
10.50±0.67a
258.33±10.14b
大豆油处理组
1.79±0.01a
10.87±0.22a
332.33±26.87a
混合油处理组
1.69±0.04a
10.16±0.37a
269.67±18.59b
添加油脂对大头金蝇幼虫（干粉）粗蛋白和脂肪含量的影响
处理
粗蛋白
粗脂肪
对照组
53.97±0.18a
15.63±0.33b
猪油处理组
45.10±0.38b
28.73±1.13a
大豆油处理组
44.40±0.12b
28.27±0.92a
混合油处理组
44.73±0.15b
26.93±0.52a
小结
油脂是大头金蝇幼虫所需的营养元素之一，餐厨垃圾中的高油脂含量不但不会影响大头金蝇幼虫转化餐厨垃圾的效果，反而能提高大头金蝇幼虫的体重和总产量，进一步促进餐厨垃圾的处理效果。
总结
本研究发现,大头金蝇幼虫能在5～6天内有机转化餐厨垃圾，处理周期短，减量化100％，同时能产出优质的昆虫蛋白饲料和高品质的生物有机肥，
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