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厨余垃圾的现状及其处理技术综述

厨余垃圾的现状及其处理技术综述

张振华1,2,汪华林1,2,胥培军1,2,李权柄1

（1.华东理工大学化工机械研究所,上海200237;

2.上海清洁能源研究与产业化促进中心,上海200240

摘要:

介绍了厨余垃圾的概念及其危害,分别阐述了厨余垃圾在中国、美国、欧洲、日本和韩国的处理现状;综述了目前处理厨余垃圾的基本方法,包括了粉碎直排法、填埋法、肥料化处理、饲料化处理以及能源化处理等,最后提出了解决我国厨余垃圾问题的一些想法。

关键词:

厨余垃圾;现状;处理技术

1引言

餐厨垃圾主要是指居民日常生活及除此以外的食品加工、饮食服务、单位供餐等活动中产生的垃圾。

餐厨垃圾包括废弃食用油脂和厨余垃圾[1]。

其中废弃食用油脂是指不可再食用的动植物油脂和各类油水混合物,而厨余垃圾是指食物残余和食品加工废料,主要为餐厨垃圾中的固体残留物。

由于厨余垃圾容易发酵、变质、腐烂,不仅产生大量的毒素,散发恶臭气体,还污染水体和大气[2],所以厨余垃圾如果得不到及时的处理,不仅影响城市市容和环境卫生,而且会传播疾病,危害人们的日常生活和身体健康。

近年来,随着人们生活水平的日益提高以及全球人口的增加,厨余垃圾的产量呈现明显的增长趋势。

目前,全球每年产生的城市生活垃圾为500亿t左右,其中厨余垃圾约占其中的10%￣20%[3]。

因此,厨余垃圾的无害化、资源化和减量化处理日益受到各界的关注。

2国内外厨余垃圾的现状及处理方式

厨余垃圾的处理是全世界各个国家都普遍关注和亟待解决的问题。

不同的国家和地区因不同的生活方式和国情特点,对厨余垃圾的处理一般都具有一定的差异性。

2.1中国

我国的厨余垃圾产量在2000年就达到了4500万t,以每年10%的递增速度计算,到2007年我国的厨余垃圾产量将接近9000万t[4]。

以上海为例,2000年,上海市日均厨余垃圾产生量约为:

1000￣1200t,2005年的统计表明,除填埋外,上海市利用厨余垃圾堆肥、加工宠物饲料等资源化处置厂的处理能力约为700t/d,实际资源化处置约250t/d[5],同时我国其他的一些大中城市如北京、厦门、杭州等在厨余垃圾处理上无论就管理还是处理方式来说,都已达到了一定的先进水平,是值得肯定的。

但总体来说,我国目前还没有建立健全的厨余垃圾处理管理体制,缺乏相应的管理政策和适宜的处理技术,最普遍的处理方式就是混在普通垃圾中,直接混合填埋或者直接运到农场喂猪。

由于没有专门的统一法律法规可供遵循,一些城市制定了自己的处置政策,如上海的《上海市餐厨垃圾收运处置收费管理试行办法》、《上海市餐厨垃圾处理管理方法》、北京的《北京市市容卫生

基金项目:

上海市科学技术委员会资助项目（05DZ12016

作者简介:

张振华（1982-,男,浙江湖州人,硕士研究生,主要从事厨余垃圾资源化处理研究。

条例》、杭州的《杭州市餐厨垃圾处置管理暂行办法》等政策法规。

随着人们观念的普遍改变以及新技术的出现,在我国各种关于厨余垃圾处理的管理法规也正在制定中,同时,厨余垃圾处理的一些新技术也正在慢慢地取代传统的处置方法,例如厨余垃圾制取饲料、焚烧发电甚至制取燃料油等。

2.2美国

美国2000年厨余垃圾的产生量为2598万t,占城市固体垃圾总量的11.2%,而其中厨余垃圾的回收率仅为2.6%,远低于城市垃圾回收利用率的平均值30.1%[4]。

就目前来看,美国处理厨余垃圾的方式也是以填埋为主,对厨余垃圾生产量较大的单位设置厨余垃圾粉碎机和油脂分离装置,分离出来的垃圾排入下水道,油脂则送往相关加工厂（如制皂厂加以利用;对于厨余垃圾生产量较小的单位如居民厨房,则被混入有机垃圾中统一处理或通过安装厨余垃圾处理机,将垃圾粉碎后排入下水道。

美国各州对处理厨余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,建立了自己的厨余垃圾处理回收体系,例如在加利福尼亚,该州正在推广利用厨余垃圾发电的技术,并取得了一定成绩[6],同时在美国的中西部地区,蚯蚓堆肥、密封式容器堆肥处理厨余垃圾的应用也越来越多[8]。

2.3欧洲

欧洲每年的厨余垃圾量生产在5000万t左右,相对来说,欧洲各国特别是像德国、法国、英国还有北欧地区的较发达国家等对厨余垃圾的管理和处理都有相对较为完善的系统和体制。

例如德国,德国是一个非常重视生态平衡的国家,目前绝大多数垃圾填埋厂已被关闭,很多大企业正在实现厨余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;丹麦政府从1987年开始进行填埋税的征收,费率逐年提升,其目的就是鼓励垃圾回收,特别是对厨余垃圾这些可利用的有机垃圾;荷兰在1996年开始就禁止了有机生物垃圾的填埋处理,其厨余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（处理能力167万t/a,2个发酵厂（处理能力5.2万t/a。

2.4日本

日本每年的厨余垃圾总量为2000万t左右,其中18%产生于食品加工业,30%来源于食品销售渠道和酒店,52%来自于家庭。

为了减少厨余垃圾对环境的污染,充分利用其中的资源,日本在2000年颁布了厨余废物再生法。

在过去,日本厨余垃圾的处理方式主要为堆肥处理,这几年出现了很多新的研究方向,主要包括厨余垃圾生产动物饲料及利用厨余垃圾生产生物气发电供热等。

同时,在日本厨余垃圾处理技术的发展非常迅速,一些著名的电器公司如松下、三洋、日立、东芝等公司都把厨余垃圾处理机作为一项很有潜力的产品投入一定的人力和资金进行研制和推广,据统计,目前日本制造家庭厨余废物处理机的企业已达250家。

2.5韩国

韩国2000年城市生活垃圾生产量约为1700万t,其中餐厨垃圾占25%[9]。

自2007年以来,垃圾回收利用率的增加,特别是实施分类收集之后,厨余垃圾的生产量和所占城市垃圾的比重都有所下降。

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厨余垃圾分开包装放在门外,由垃圾车和厨余垃圾车分别收取。

由于韩国特殊的饮食文化,导致其厨余垃圾盐分很高,这些盐主要来自泡菜、豆瓣酱等高盐分食物,因此在韩国堆肥方式处理厨余垃圾并不盛行[10],在过去很长一段时间内韩国的主要处理方法就是填埋。

但是在2005年韩国政府全面禁止了将厨余垃圾进行填埋处理,因此近年来,韩国厨余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。

3厨余垃圾的处理技术综述

厨余垃圾的处理一直是一个普遍存在的难题,目前还没有一种十分完善的处理方法。

就当前情况来看,主要有如下几种处理方式。

3.1粉碎直排

由于厨房空间有限,因此就地减量处理是厨余垃圾处理的基本立足点。

目前很多国家都采用了在厨房配置厨余垃圾处理装置,将粉碎后的厨余垃圾排入市政下水管网的方法,与水混合后排放到城市污水处理系统进行无害化处理,从而达到无害化的目的[11]。

此方法适用于产生厨余垃圾量较小的单位。

但该方法往往会在城市下水道

中滋生病菌、蚊蝇和导致疾病传播,同时可能造成排水管道堵塞,降低城市下水道的排水能力,加重了城市污水处理系统的负荷,也不可避免地会产生一定的二次污染。

3.2填埋

我国很多地区的厨余垃圾都是与普通垃圾一起送入填埋场进行填埋处理的。

填埋是大多数国家生活垃圾无害化处理的主要处理方式。

由于厨余垃圾中含有大量的可降解组分,稳定时间短,有利于垃圾填埋场地的恢复使用,且操作简便,因此应用得比较普遍[12]。

随着对厨余垃圾可利用性的认识越来越广泛,无论在欧美、日本还是中国,厨余垃圾的填埋率都正在呈现下降的趋势,甚至有很多国家已禁止厨余垃圾进入填埋场处理了[13]。

3.3肥料化处理

厨余垃圾的肥料化处理方法主要包括好氧堆肥和厌氧消化两种。

好氧堆肥过程是在有氧条件下,利用好氧微生物分泌的胞外酶将有机物固体分解为可溶性有机物质,再渗入到细胞中,通过微生物的新陈代谢,实现整个堆肥过程[14]。

同时,由好氧堆肥引申出一些类似的方法,如蚯蚓堆肥是近年来发展起来的一项新技术,利用蚯蚓吞食大量厨余垃圾,并将其与土壤混合,通过砂囊的机械研磨作用和肠道内的生物化学作用将有机物转化为自身或其他生物可以利用的营养物质[15,16]。

厨余垃圾的厌氧消化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[17]。

厨余垃圾的肥料化处理的缺点是肥料质量不高,同时较高质量的堆肥方式成本比较高,推广困难。

3.4饲料化处理

厨余垃圾的饲料化处理原理是利用厨余垃圾中含有的大量有机物,通过对其粉碎、脱水、发酵、软硬分离后,将垃圾转变成高热量的动物饲料,变废为宝。

目前我国厨余垃圾的饲料化处理技术已趋成熟,有多种类型的处理技术在上海、北京、武汉、济南等城市推广应用。

在饲料化处理中,最为重要的一步工艺就是发酵,在该方向上很多研究都取得了显著成果。

邬苏焕[18]等通过采用多种酵母菌和霉菌的混合发酵,筛选出白地酶F-1,米曲霉F-6进行优势菌种组合,在一定的发酵条件下,最终得到的饲料粗蛋白含量33.87%,比原料增加了6.85%;陈金钟[19]等采用多菌种混合发酵同时处理泔脚和秸杆,在两者按3∶1混合,温度150℃,高压锅中高温湿热酸处理的条件下,获得了粗蛋白>25%,粗纤维<18%,水分<10%的高饲料。

但就总体来说,厨余垃圾饲料化同样存在着质量不高、销路不好的问题。

3.5能源化处理

厨余垃圾的能源化处理是在近几年迅速兴起的,主要包括焚烧法、热分解法、发酵制氢等。

焚烧法处理厨余垃圾效率较高,最终产生约5%的利于处置的残余物,焚烧是在特制的焚烧炉中进行的,产生的热能可转换为蒸汽或者电能,从而实现能源的回收利用,但厨余垃圾的含水率高,热值较低,燃烧时需要添加辅助燃料,从而造成投资大的问题,同时尾气处理也是一个难题;热分解法是将垃圾在高温下进行热解,使垃圾中所含的能量转换成燃气、油和碳的形式,然后再进行利用,热解法具有广阔的应用前景,但技术尚未达到实用阶段,目前应用较少;氢作为一种高质量的清洁能源,是普遍认为的最有潜力的替代能源,很多学者对此做了研究,LayJiumm-Jyi[20]等从活性污泥中获取微生物,对不同化学成分组成的厨余垃圾进行了发酵制氢实验,得出糖类垃圾的产氢能力大概是酯类和蛋白质类垃圾的20倍,同时刘敏[21]等、赵春芳[22]等在不同方向上均对此做了一定的研究。

厨余垃圾的能源化处理必将受到越来越多的关注。

3.6其它

利用食用废油真空油炸厨余垃圾,可达到同时处理厨余垃圾和食用废油的目的,不但可以迅速除去厨余垃圾中的水分,大大降低被油炸物的氧化速度,既保证了垃圾的营养成分,又进行了一次真空消毒,油炸产品完全可作为一种理想的绿色饲料;提取生物降解塑料技术,1999年,日本学者Shirai提出通过厨余垃圾发酵生产乳酸,进而合成聚乳酸这种可生物降解塑料的技术,为厨余垃圾资源化和降低乳酸生产成本开辟了一条新的途径[23],厨余垃圾乳酸发酵可解决城市垃圾排放量大且难处理,以及其造成的环境污染

问题,同时制成的生物降解塑料有望成为通用塑料的替代品,为塑料工业提供丰富的原料来源,并解决了白色污染的问题。

4结语

就我国来说,过去厨余垃圾大部分都是混合在城市生活垃圾中一起进行处理的,不但增加了生活垃圾处理的难度,同时也浪费了大量的可利用资源。

现在随着人们对厨余垃圾认识的提高,渐渐地实现了厨余垃圾的分类和单独处理,填埋的处理方法正在被淘汰,肥料化、饲料化和能源化处理正在取代传统的处理方法,目前肥料化和饲料化处理在我国还走在能源化处理的前面,但是由于前两者处理方法的产物质量并不被普遍接受,因此厨余垃圾的能源化处理正在受到更多的关注。

同时其它的一些处理方法如真空油炸、乳酸发酵等也给厨余垃圾的处理带来了更多的选择。

要最终解决厨余垃圾的问题,除在技术上需要有所突破之外,更重要的是从源头上减少厨余垃圾的产生,杜绝铺张浪费,同时,需要出台相关法律法规,使得厨余垃圾的分类、运输和处理更加规范化和安全化。

科技人员技术水平的提高、人们日常生活意识素质的提高加上政府的良性引导和扶持,才是解决厨余垃圾社会问题的根本之道。

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（收稿日期:

2007-06-25