隨著人口數(shù)量的不斷增長(zhǎng)和人們生活質(zhì)量的不斷改善，餐廚垃圾排放量隨之增加。截止2015年，我國(guó)餐廚垃圾產(chǎn)量達(dá)0.9億噸左右，且不斷保持增長(zhǎng)趨勢(shì)，餐廚垃圾已經(jīng)占到城市固體廢物的55%左右。解決餐廚垃圾的處置問(wèn)題是一項(xiàng)重要而緊迫的任務(wù)，也是破解日益嚴(yán)重的垃圾包圍城市困境的重要手段之一。
1.餐廚垃圾的特征與危害
餐廚垃圾主要來(lái)源于居民生活、食品加工、飲食服務(wù)、單位供餐等。其主要組成包括：淀粉、糖類、蛋白質(zhì)、纖維素、油脂及無(wú)機(jī)鹽等，除此之外，還含有一定量的微量元素，如鉀、鈣、鎂、鐵以及磷等。
餐廚垃圾的主要特征是：
(1)易腐性。由于餐廚垃圾中有機(jī)物含量較高，使其在中溫或高溫條件下，易于腐爛，產(chǎn)生惡臭氣味，危害環(huán)境及人體健康；
(2)營(yíng)養(yǎng)元素豐富。餐廚垃圾中除了有機(jī)物含量高外，還富含鉀、鈣、磷、氮等微量元素，再利用潛力較大；
(3)含水率較高。餐廚垃圾中含水率高達(dá)80-90%，不利于收集、運(yùn)輸?shù)?，且滲濾液濃度較高，一旦發(fā)生泄露，可通過(guò)地表徑流和滲透等方式，污染地表水和地下水；
(4)存在有毒、致病菌和病源微生物等。隨意堆放等不恰當(dāng)?shù)奶幚?，易?dǎo)致病源菌傳播和感染，從而威脅居民身心健康。
餐廚垃圾的危害較大，主要為：
(1)餐廚垃圾有機(jī)物含量高，容易腐敗變質(zhì)，產(chǎn)生惡臭，污染大氣環(huán)境;
(2)餐廚垃圾中攜有病源菌，隨意堆放容易滋生蚊蠅，傳播病菌;
(3)餐廚垃圾含水率較高，運(yùn)輸過(guò)程中會(huì)發(fā)生滴漏現(xiàn)象，污染市政環(huán)境，產(chǎn)生的滲濾液會(huì)嚴(yán)重污染地表和地下水;
(4)餐廚垃圾數(shù)量巨大，給城市垃圾處理帶來(lái)難度，大大提高處理成本。
餐廚垃圾造成的污染已經(jīng)對(duì)環(huán)境和人們的日常生活構(gòu)成重大危害，同時(shí)也是“地溝油”，“泔腳豬”等的主要誘因。
2.餐廚垃圾處理處置現(xiàn)狀
餐廚垃圾目前已是城市環(huán)境污染的主要來(lái)源之一，其對(duì)居民的日常生活和身體健康產(chǎn)生較大的負(fù)面影響。餐廚垃圾常用的處理處置方法，如喂養(yǎng)畜禽、衛(wèi)生填埋、焚燒、用作肥料、好氧堆肥等。盡管這些方法的見(jiàn)效快，但仍存在資源利用率較低等缺陷。
若能將餐廚垃圾中豐富的生物質(zhì)進(jìn)一步資源化利用，其不僅有利于保護(hù)環(huán)境，也增加了人類對(duì)可再生資源的利用程度，充分體現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展方向。因此，尋找更清潔綠色、高效循環(huán)的餐廚垃圾處理方法，已成為當(dāng)前各國(guó)不斷探尋和開發(fā)的重要目標(biāo)。
2.1用作家禽喂養(yǎng)
直接喂養(yǎng)動(dòng)物，因存放期間可能發(fā)生的病毒、致病菌、病原微生物，將會(huì)造成疾病的傳播、交叉感染等隱患，且無(wú)法解決同源性問(wèn)題，容易引起牲畜病變，進(jìn)入食物鏈后，影響人類健康。
2.2衛(wèi)生填埋
因餐廚垃圾本身含水量高、易腐爛，直接填埋會(huì)產(chǎn)生一系列問(wèn)題，如滋生蚊蠅、產(chǎn)生的甲烷等溫室氣體無(wú)組織排放、產(chǎn)生揮發(fā)性氣體形成刺鼻有害氣味、高濃度的滲濾液污染河流、地下水等影響水環(huán)境等。
2.3焚燒法
焚燒法是指將垃圾放置在密閉焚燒爐內(nèi)，在高溫條件下，將垃圾中的有機(jī)物徹底分解，從而達(dá)到減量化的目的。餐廚垃圾含水率高達(dá)80%，且脫水困難，同時(shí)餐廚垃圾的熱值較低，燃燒時(shí)需額外添加輔助燃料，增加焚燒處理成本;此外，在焚燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生SO2、NOx、二噁英、呋喃等有害氣體，造成二次污染。因此，采用焚燒法處理餐廚垃圾存在投資大，二次污染等問(wèn)題，難以廣泛應(yīng)用。
2.4用作肥料
國(guó)內(nèi)外有直接將餐廚垃圾作為肥料使用的，一般都是將發(fā)酵后的殘?jiān)鳛榉柿希?jīng)過(guò)微生物分解后的餐廚垃圾用于植物利用，在國(guó)外已經(jīng)得到一定的推廣。但通常餐廚垃圾中鹽分較高，制成的有機(jī)肥容易導(dǎo)致的土地鹽堿化，另外也存在肥效不穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)效益不高等情況。
2.5好氧堆肥
在有氧條件下，利用好氧菌對(duì)廢物中的有機(jī)質(zhì)進(jìn)行氧化和分解的生命代謝活動(dòng)，是一種將傳統(tǒng)好氧堆肥技術(shù)與外加生物菌種強(qiáng)化作用結(jié)合起來(lái)的堆肥技術(shù)。好氧堆肥處理技術(shù)成熟、安全、成本低，最終可轉(zhuǎn)化為有機(jī)復(fù)合肥料或土壤改良劑，應(yīng)用前景廣泛。但該法占地面積大且周期長(zhǎng)，易產(chǎn)生臭氣和污水對(duì)環(huán)境造成污染，不適合大規(guī)模應(yīng)用。
3.餐廚處理壓榨后厭氧處理技術(shù)
這種厭氧消化技術(shù)在餐廚垃圾/廚余垃圾處理廠有多年的使用驗(yàn)證，系統(tǒng)穩(wěn)定性高，可靠性強(qiáng)。其主要優(yōu)勢(shì)在于：(1)技術(shù)工藝成熟，系統(tǒng)穩(wěn)定性高：多年專注餐廚/廚余垃圾濕式及半干式厭氧發(fā)酵技術(shù)所建造的十余座餐廚/廚余垃圾廠至今均穩(wěn)定運(yùn)行;(2)具有自主研發(fā)能力和獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)核心技術(shù)：如液壓式柱塞壓榨機(jī)，液壓式球閥柱塞泵，雙管熱交換器，消化池底部刮砂系統(tǒng)及浮渣排除系統(tǒng)，確保工藝系統(tǒng)外購(gòu)設(shè)備不超過(guò)25%;(3)該工藝預(yù)處理單元無(wú)需復(fù)雜的分揀工藝，尤其適用于雜質(zhì)含量高的有機(jī)垃圾，有機(jī)質(zhì)損失小;(4)預(yù)處理單元不需添加外界工藝水，減少了后端的沼液處理成本;(5)該工藝可以同時(shí)處理餐廚垃圾以及廚余垃圾混合物，降低了建廠成本;(6)運(yùn)營(yíng)能耗低，保證了所建廠的經(jīng)濟(jì)性。
3.1工藝技術(shù)流程
工藝流程采用：預(yù)處理+中溫/高溫厭氧發(fā)酵+沼氣能源化。該工藝預(yù)處理單元協(xié)同處理餐廚垃圾和廚余垃圾，同時(shí)在后續(xù)厭氧消化過(guò)程中協(xié)同發(fā)酵產(chǎn)生沼氣，沼氣可發(fā)電或者制成壓縮天然氣，發(fā)酵剩余后的沼液可制成液態(tài)有機(jī)肥或進(jìn)入污水處理廠處理，沼渣可用于園林綠化。
餐廚垃圾及廚余垃圾通過(guò)運(yùn)輸車輛運(yùn)至餐廚垃圾處理廠，經(jīng)地磅稱重并記錄，建立臺(tái)賬。稱重后的餐廚垃圾及廚余垃圾由車輛運(yùn)至預(yù)處理車間內(nèi)的卸料口，隨后物料被倒入物料接收池內(nèi)。餐廚垃圾處理線的收料池采用不銹鋼材料建造，通過(guò)底部向上傾斜式單螺旋輸送機(jī)推送物料至餐廚垃圾粉碎機(jī)。
廚余垃圾處理線的收料池底裝有板式輸送機(jī)，將物料輸送至滾筒篩前端輸送帶上，滾筒篩具有破袋功能，篩分出來(lái)的雜質(zhì)可運(yùn)至填埋場(chǎng)進(jìn)行填埋，篩下物則通過(guò)皮帶輸送至磁選機(jī)，在此分揀出其中的金屬物質(zhì)并加以利用，其他物料則通過(guò)抓斗輸送至廚余垃圾粉碎機(jī)。
餐廚垃圾被輸送至粉碎機(jī)后進(jìn)行粉碎作業(yè)，粉碎機(jī)具有破袋功能，將餐廚垃圾(包括石頭、骨頭、貝殼、餐具以及塑料袋等雜質(zhì))破碎成符合要求的粒徑大小，粉碎的物料通過(guò)重力作用落入餐廚垃圾粉碎機(jī)下方的物料緩沖池。
廚余垃圾則通過(guò)廚余垃圾處理線的抓斗輸送至廚余垃圾粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎作業(yè)，粉碎后的物料通過(guò)重力作用落入下方制漿機(jī)，制漿機(jī)內(nèi)接有厭氧消化單元的回流沼液，可將物料稀釋并制成有機(jī)漿狀物，使固相部分的有機(jī)質(zhì)充分融入液相。處理之后的漿狀物通過(guò)重力作用落入下方物料緩沖池。
圖1 工藝流程圖
粉碎后的餐廚垃圾與制漿后的廚余垃圾被同時(shí)存儲(chǔ)在物料緩沖池內(nèi)，形成有機(jī)漿液混合物，通過(guò)輸送泵送至生物壓榨機(jī)進(jìn)行第一輪粗壓榨。有機(jī)漿液混合物進(jìn)入生物壓榨機(jī)后，能高效的實(shí)現(xiàn)有機(jī)漿液混合物中有機(jī)可發(fā)酵部分與雜質(zhì)的分離，最大限度的進(jìn)行固液分離。
一次壓榨后的有機(jī)漿液可直接通過(guò)柱塞泵送至消化池進(jìn)行厭氧反應(yīng)。同時(shí)，為了能最大限度的提取有機(jī)質(zhì)，可將一次壓榨后的固體雜質(zhì)加熱后再進(jìn)行二次壓榨，將二次壓榨后分離出來(lái)的液相泵送至厭氧消化池進(jìn)行厭氧反應(yīng)，剩余的固體雜質(zhì)可直接送至廠外焚燒或填埋處理。
經(jīng)預(yù)處理后的有機(jī)漿液進(jìn)入?yún)捬跸剡M(jìn)行厭氧發(fā)酵。厭氧消化系統(tǒng)配備24小時(shí)不間斷運(yùn)轉(zhuǎn)的底部刮砂器，將消化池內(nèi)的沉砂刮入排砂孔，再通過(guò)砂泵將沉砂送至砂水分離器進(jìn)行固液分離，分離出的液體回流至消化池繼續(xù)發(fā)酵產(chǎn)沼，固相直接運(yùn)出廠外處理。
同時(shí)，該系統(tǒng)還配備了24小時(shí)不間斷運(yùn)轉(zhuǎn)的浮渣排除裝置，由慢速攪拌機(jī)對(duì)池內(nèi)的漿液進(jìn)行攪拌并為浮渣排除裝置送料，浮渣經(jīng)浮渣排除裝置收集并送入浮渣過(guò)濾機(jī)，分離出的液體一部分回流至廚余垃圾預(yù)處理線對(duì)物料進(jìn)行稀釋制漿，另一部分液體可送至脫水機(jī)房進(jìn)行處理或回流至消化池繼續(xù)發(fā)酵，浮渣經(jīng)分離后裝入密閉容器。
厭氧消化池同時(shí)配備自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，全天候監(jiān)控厭氧生物反應(yīng)。厭氧反應(yīng)產(chǎn)生的沼氣，經(jīng)過(guò)收集、儲(chǔ)存、凈化后進(jìn)入沼氣發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，沼氣發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的一部分電能可滿足廠區(qū)自用，另一部分可用于發(fā)電上網(wǎng)。沼氣發(fā)電機(jī)在發(fā)電的同時(shí)產(chǎn)生大量的余熱，該部分余熱可以滿足處理廠生產(chǎn)運(yùn)行中的全部供熱需求。
3.2厭氧工藝物料衡算
厭氧工藝物料衡算如圖所示，餐廚/廚余垃圾共計(jì)600t，經(jīng)過(guò)預(yù)處理后可得到雜質(zhì)176.4t、金屬2t、油脂6t，經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的餐廚/廚余垃圾進(jìn)入?yún)捬跸?，可得沼?2t、沼液352t、浮渣83.6t。經(jīng)計(jì)算，每噸餐廚/廚余垃圾可產(chǎn)沼氣87.83立方，液態(tài)肥0.59t，垃圾資源化的效率很高。
圖2工藝物料衡算圖本文介紹了一種餐廚垃圾和廚余垃圾處理工藝，并與對(duì)比了其他各種工藝優(yōu)劣之處和適用的地方，最后根據(jù)物料衡算詳細(xì)探討了餐廚垃圾和廚余垃圾的統(tǒng)一處置的資源化、無(wú)害化、減量化的措施和方法，為我國(guó)城市餐廚垃圾和廚余垃圾的有效處理處置提供了新的方法和思路。
