1、淺析餐廚垃圾的處理方式及厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷性能摘要：介紹了餐廚垃圾的特性，綜述了餐廚垃圾粉碎直排法、填埋法以及生物處理方法：蚯蚓堆肥、提取生物降解性塑料、固態(tài)發(fā)酵、生物發(fā)酵制氫、好氧堆肥、厭氧發(fā)酵等。針對餐廚垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷過程，從工藝參數(shù)、工藝應用等方面闡述了國內(nèi)外進展，并對餐廚垃圾厭氧發(fā)酵技術(shù)的規(guī)?；瘧锰岢鼋窈蟮难芯糠较?。關(guān)鍵字：餐廚垃圾 處理方式 厭氧發(fā)酵 甲烷0 前言 餐廚垃圾是指居民生活、食品加工、飲食服務等活動中產(chǎn)生的食物廢料，是城市生活垃圾的重要組成部分，僅次于建筑垃圾，是第二大垃圾產(chǎn)生源。餐廚垃圾具有高含水率、高有機物含量，在高溫條件下容易腐爛發(fā)臭，孽生蚊蠅、病菌，且不能滿足垃

2、圾焚燒發(fā)電的發(fā)熱量要求(5000kJ/kg以上)。如果將其直接用作動物飼料，容易導致病菌進入人類食物鏈，對人體健康造成危害。因此，有關(guān)餐廚垃圾的合理利用和處理方式的研究已日益引起重視。目前餐廚垃圾主要的處理處置方法包括粉碎直排、衛(wèi)生填埋、高溫好氧堆肥、固態(tài)發(fā)酵、生物處理機、厭氧發(fā)酵等，其中利用餐廚垃圾作為厭氧發(fā)酵技術(shù)的原料，既可以獲得清潔能源，又能減少污染物排放，是目前國內(nèi)外針對大規(guī)模餐廚垃圾處理利用的主要方向。1 餐廚垃圾的處理處置現(xiàn)狀1.1 粉碎直排由于廚房空間有限，因此就地減量處理是餐廚垃圾處理的基本立足點。目前一些國家普遍采用在廚房配置餐廚垃圾處理裝置，將粉碎后的餐廚垃圾排人市政下水管

3、網(wǎng)的方法。但餐廚垃圾粉碎直排容易產(chǎn)生污水和臭氣，滋生病菌、蚊蠅和導致疾病傳播，油污凝結(jié)成塊會造成排水管堵塞，降低城市下水道的排水能力，高油脂含量等特性也增加了城市污水處理廠和垃圾填埋場負荷，同時也不可避免地產(chǎn)生二次污染。1.2填埋由于餐廚垃圾中有機物可生物降解組分含量高，產(chǎn)氣速度快且產(chǎn)氣量較大、穩(wěn)定時間短，有利于垃圾填埋場地恢復使用，且操作簡便，因此填埋是目前應用比較普遍的處理方法。但厭氧分解產(chǎn)生的沼氣和滲瀝液會造成二次污染，減少符合填埋條件的土地面積，同時造成餐廚垃圾營養(yǎng)物質(zhì)的損失，因此一些國家已禁止未經(jīng)處理的餐廚垃圾進入填埋場，如韓國于2005年起所有填埋場將不再接收餐廚垃圾。1.3好氧堆

4、肥堆肥是指在人工控制的條件下，利用微生物作用使有機固體廢物穩(wěn)定化的過程。堆肥能否成功的關(guān)鍵是微生物菌種的選擇，堆肥物料C/N的調(diào)節(jié)，水分、溫度、氧氣與酸堿度的適當控制。餐廚垃圾有機物含量高，C/N較低、營養(yǎng)元素全面，非常適合用作堆肥原料。餐廚垃圾堆肥的優(yōu)點是處理方法簡單、堆肥產(chǎn)品中能保留較多的氮，可用于農(nóng)業(yè)或制作動物飼料。缺點是占地大、周期長，堆肥過程中產(chǎn)生的污水和臭氣會對周邊環(huán)境造成二次污染，同時餐廚垃圾的高含量油脂和高含鹽量不利于微生物的生長，從而制約了好氧堆肥工藝的處理效果。因此近年來，大型反應器、強制通風靜態(tài)垛和條垛堆肥等都受到極大限制，堆肥設備正向小型化、移動化和專用化趨勢發(fā)展。1.

5、4厭氧消化厭氧消化是指在缺氧條件下，利用微生物分解作用將有機物轉(zhuǎn)化為二氧化碳和甲烷，大致分為產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷2個階段。產(chǎn)酸階段主要是水解和發(fā)酵菌群將復雜的有機物分解為簡單的有機物，進而降解為各種有機酸；產(chǎn)甲烷階段主要是產(chǎn)甲烷菌將部分簡單有機物轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳。2餐廚垃圾厭氧發(fā)酵技術(shù)實用 餐廚垃圾厭氧發(fā)酵處理是一種具有可行性的資源化處理技術(shù)，尤其對能源緊缺的今天而言，餐廚垃圾厭氧產(chǎn)甲烷是一種可以在不產(chǎn)生二次污染的同時供應能源的環(huán)保新技術(shù)。而應用厭氧發(fā)酵技術(shù)工廠化生產(chǎn)甲烷既可回收能源又可解決環(huán)境污染問題，受到各國政府的高度重視。2.1 國外現(xiàn)階段研究成果 目前在國外利用能量作物和生物廢料生產(chǎn)沼氣工

6、藝已逐漸成熟。據(jù)統(tǒng)計，2007年德國所使用的沼氣能量當量占歐盟27國沼氣能量當量的36%。德國主流的沼氣工程技術(shù)是中溫(3540)、高濃度(8%14%)的液態(tài)發(fā)酵熱電聯(lián)供技術(shù)。沼氣工程發(fā)電全部上網(wǎng)，發(fā)電機連續(xù)運轉(zhuǎn)，余熱利用系統(tǒng)完善，綜合效率高，只有在工程啟動階段需要外部熱量輸入，正常運行階段，發(fā)電余熱足以提供厭氧發(fā)酵系統(tǒng)的增溫保溫所需的熱量。沼液沼渣均作為肥料施于農(nóng)田或草地。例如德國的Pastitz沼氣工程是歐洲現(xiàn)代先進廢棄物處理技術(shù)的示范工程，而德國Bekon公司已經(jīng)在有機垃圾發(fā)酵方面取得成功。 在美國北卡羅來納州也建有1 座日處理能力達到36t的有機垃圾和豬糞便等固體廢棄物的高溫厭氧發(fā)酵工

7、廠。生產(chǎn)裝置容積為40m3，進料TS(總固體濃度)30%，出料TS20%，HRT(水力停留時間)10d，發(fā)酵溫度55。沼氣中甲烷60%左右，二氧化碳40%左右，硫化氫414mg/kg，總投資150萬美元。發(fā)酵后的物料經(jīng)固液分離，干泥可用作有機肥料，清液循環(huán)回入發(fā)酵池。在英國同樣建立了甲烷自動化工廠。據(jù)估計，英國利用人和動物的各種有機廢物，通過微生物厭氧發(fā)酵所產(chǎn)生的甲烷可以代替整個英國25%的煤氣消耗量。蘇格蘭已設計出1種小型甲烷發(fā)動機，可供村莊、農(nóng)場或家庭使用。2.2 國內(nèi)現(xiàn)階段研究成果 我國人口眾多，能源問題是備受關(guān)注的突出問題，而厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣既能回收能源又能解決環(huán)境污染問題，因此該技術(shù)

8、也在國內(nèi)得到大力的發(fā)展。2009年重慶市為處理大量的餐廚垃圾于開始建設第1個餐廚垃圾厭氧發(fā)酵熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，該項目將餐廚垃圾中油脂加工成生物燃料，其余部分經(jīng)厭氧消化后產(chǎn)生沼氣用于發(fā)電，沼渣沼液加工成有機肥。預計年產(chǎn)生沼氣1400萬m3，發(fā)電3300萬kWh，生產(chǎn)有機肥料12萬t，減排二氧化碳11.0萬t。3 餐廚垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷分析研究表明，利用厭氧消化技術(shù)處理餐廚垃圾是一種切實可行的方法。厭氧消化工藝流程簡單，但多菌群、多層次的厭氧發(fā)酵過程構(gòu)成了一個復雜的系統(tǒng)，內(nèi)部反應影響因素較多，系統(tǒng)不穩(wěn)定。餐廚垃圾等混合底物厭氧產(chǎn)甲烷可行，但影響因素復雜，對反應過程參數(shù)不能嚴格控制，存在轉(zhuǎn)化率低、產(chǎn)氣量

9、不高等問題。因此，很多學者對提高餐廚垃圾厭氧消化氣產(chǎn)量作了研究。3.1 使用添加物 研究表明，使用合適的添加物可以提高沼氣產(chǎn)量。添加金屬陽離子可以促使微生物群體的富集，從而提高微生物的停留時間以及微生物濃度，增加沼氣產(chǎn)量。合適的天然植物添加物可以刺激微生物的生理活動，提高發(fā)酵底物的局部濃度，創(chuàng)造更適合微生物活動的環(huán)境，從而提高沼氣的產(chǎn)量。生物添加物可以提高某些特定酶的活性，從而提高沼氣產(chǎn)量。適當?shù)奶砑蛹淄榫d體利于提高甲烷產(chǎn)量。3.2預處理工藝 原料的預處理工藝可以分為機械預處理、化學預處理、生物預處理。機械預處理和化學預處理主要是可以將復雜有機物轉(zhuǎn)化成易生化降解的小分子有機物，增加比表面積，

10、提高微生物與底物接觸的幾率，從而能顯著提高沼氣產(chǎn)量和有機物的降解率以及縮短消化時間。生物預處理主要為添加高濃度生物菌種，利用微生物來水解底物。3.3 消化流出物回流工藝 將消化流出物回流入生物反應器可以減少微生物的流失，從而促進底物的充分降解，提高沼氣產(chǎn)量。陳振明等將水解酸化階段所產(chǎn)生的消化氣引入產(chǎn)甲烷階段，結(jié)果表明，消化氣的回流增加了 34% 的甲烷產(chǎn)量。3.4 混合物料發(fā)酵工藝聯(lián)合消化 通過厭氧消化同時處理2 種或多種有機廢物，利用聯(lián)合消化，將含碳量較高的底物與高氮的底物混合起來，可在物料間建立起一種良性互補，同時還能減緩氨氮的毒害作用。在城市垃圾聯(lián)合處理方面研究得最多的是城市生活垃圾中的

11、有機部分和污水污泥的聯(lián)合厭氧消化。4 結(jié)語 厭氧消化技術(shù)是處理廚房垃圾的一個合適的技術(shù)，借鑒德國、美國等國外先進的厭氧發(fā)酵技術(shù)和模式，可以重點做好以下幾方面的研究: 糞污、有機垃圾、污泥聯(lián)合發(fā)酵工藝技術(shù)與設備的研發(fā)可作為沼氣工程技術(shù)研發(fā)的創(chuàng)新點。厭氧發(fā)酵設備的研究應作為沼氣工程技術(shù)研究的一個重要內(nèi)容。厭氧發(fā)酵設備其中罐內(nèi)物料加熱和混勻均一化技術(shù)是沼氣工程項目的難點。厭氧發(fā)酵設備的研究預處理除砂技術(shù)與設備的開發(fā)是我國養(yǎng)殖場糞污處理沼氣工程技術(shù)研究的重點。高寒地區(qū)沼氣發(fā)電工程能量綜合利用技術(shù)有待進一步開發(fā)。從沼氣中提純甲烷的技術(shù)研究可作為沼氣工程技術(shù)研究的一個發(fā)展方向。 隨著我國城市化進程的發(fā)展，

12、對餐廚垃圾進行專門收集與綜合處理必將成為更多大中型城市的選擇。針對餐廚垃圾處置與利用工程的每一個環(huán)節(jié)進行精益求精的探索與總結(jié)，有利于人們更好地進行餐廚垃圾處理項目建設，以獲得更好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。參考文獻：1崔亞偉，陳金發(fā)廚余垃圾的資源化現(xiàn)狀及前景展望J 中國資源綜合利用，2006，24(10) :31 322上海市市容環(huán)境衛(wèi)生管理局 上海市固體廢棄物處置發(fā)展規(guī)劃R20013牛冬杰，趙雅萱，劉常青，等 餐廚垃圾厭氧產(chǎn)氫綜述J 環(huán)境污染與防治，2007，29(5) :371 3754王延昌，袁巧霞，謝景歡，等 餐廚垃圾厭氧發(fā)酵特性的研究J 環(huán)境工程學報，2009，3(9) :1677 16825馬磊，王德漢，楊文杰，等 餐廚垃圾高溫厭氧消化接種物的馴化研究J農(nóng)業(yè)工程學報，2007，23(6) :203 2076馬磊，王德漢，謝錫龍，等 餐廚垃圾的高溫厭氧消化處理研究J 環(huán)