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餐厨垃圾资源化利用方法与生物处理技术发展状况

2020-12-10 12:00:23
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[一]、餐厨垃圾资源化利用方法
  餐厨垃圾是餐饮垃圾和厨余垃圾的总称,是我国城市的一种主要固体废弃物。以试点城市上海为例,目前,上海市颁布实行了《上海市餐厨垃圾处置和管理试行办法》,而成都、济南、大连、和杭州等市也将餐厨垃圾分类管理列入议事日程。总的来说,我国城市的餐厨垃圾仍处于一种严重的无序管理状态。因此,国内外餐厨垃圾资源化回收利用的方法还需结合我国情况。
  一、餐厨垃圾饲料化
  餐厨垃圾饲料化是各国较早使用的资源化方法。美国和一些欧洲国家规定餐厨垃圾经过蒸汽灭菌或其他处理达到标准后才能喂养牲畜。由于“同源污染”的问题和疯牛病等动物传染病暴发,各国相继禁止或加严格控制了餐厨垃圾喂养牲畜。在我国,餐厨垃圾喂养牲畜的情况较为普遍,特别是在农村地区,而且灭菌或无害化处理的程度非常低,具有潜在的食品风险和动物疾病暴发的风险。因此,我国应该加快相关法律政策和饲料无害化标准的出台,在政策上给予相关产业多的优惠,早日实现餐厨垃圾饲料化达标后喂养。
  二、餐厨垃圾堆肥
  有机垃圾通过餐饮垃圾处理机进行预处理后进行堆肥,堆肥能够将有机废物转化为类腐殖质物质,它能降低污染物对地下水的污染,减少温室气体排放,使废物实现资源化。在欧洲,大约有30%的餐厨垃圾通过堆肥实现资源化。而美国有大约7%的餐厨垃圾通过堆肥处理。日本通过法律规定食品加工业、大型超市连锁店和餐饮业要与农户签订合同,将不能食用的蔬菜和果皮等制成堆肥,同时要求他们把厨房垃圾也要制成堆肥。由此可见,堆肥是餐厨垃圾资源化的一个重要手段。在我国,目前大部分堆肥技术堆出的肥料养分较低,达不到农业部颁布的肥料质量标准,而且由于我国的饮食习惯与西方国家不同,餐厨垃圾中的油脂和盐分含量较高,目前堆肥技术是无法降解,长期使用还会加剧土壤的盐碱化。因此,我国应该制定为详细的餐厨垃圾分类标准,将易于堆肥处理的(低油脂、低盐分)餐厨垃圾和一般的餐厨垃圾分类。加大宣传力度,积极推进餐厨垃圾管理法案的出台,并可以考虑对于居民自行分类实施一定的鼓励政策(如减少收取垃圾清运费用)。另外,对种植业、农产品加工业开展多的宣传,鼓励或规定相关产业将原料的边角料进行堆肥处理,并考虑在相关产业园区规划专门的堆肥处理地点。在农村地区,鼓励以村或者镇为单位建立堆肥处理设施,宣传堆肥还田的好处,给予相关的技术支持或一定的经济资助。近年来,有研究表明将餐厨垃圾与园林垃圾一块进行堆肥,在堆肥过程中利用餐厨垃圾为园林垃圾补充氮、水分及易降解有机物,达到了较好的效果。因此,我们可以考虑多部门合作,同时增加餐厨垃圾和其他垃圾的资源化。例如,在我国,秸秆堆肥技术较为成熟,我们可以考虑在农村地区试点实施秸秆和餐厨垃圾联合堆肥,以促进这两类废弃物的资源化。
  [二]、餐饮垃圾的生物处理技术发展状况
  1、厌氧消化
  餐厨垃圾的厌氧消化是利用兼性厌氧微生物的代谢作用在无氧条件下将复杂的有机物分解为简单的小分子有机物及无机物,在餐饮垃圾处理机中实现对餐厨垃圾的减容减量处理以及资源化利用。厌氧消化技术可以根据需要通过控制消化条件和消化程度来产生多种产物,但目前的研究主要集中在甲烷和氢气等能源物质的生产。氢气是一种非常理想的载能载体,具有高能量密度,高热转化效率,清洁没有污染的特点,较有可能成为化石燃料的替代能源;甲烷也是一种理想的燃料,可以作为汽车燃料,也可用来供热和发电,有较高的经济利用价值,而且通过厌氧消化产生具有利用价值的氢气和甲烷,耗能低,对环境没有污染或污染较小,因而越来越受到重视。
  厌氧消化技术通过微生物降解来实现餐厨垃圾的减容减量和回收利用,自动化程度较高,所需要人力较少,容易控制恶臭气味的散发,且产品具有多样化、经济价值较高等优点。但是微生物对酸碱度要求高,处理技术也很复杂,厨余垃圾处理装置内生物启动时间长;同时餐厨垃圾中的盐分和油脂含量过高会导致过度碱化,使消化过程pH偏高,了菌体生长,不利于持续并稳定地降解餐厨垃圾;与此同时厌氧发酵产生的沼渣需要进一步处理,通常需干化处理后填埋,或堆肥后制成有机肥。
  2、好氧堆肥
  好氧堆肥是指利用好氧微生物在有氧条件下对堆积于地面或者专门发酵装置中的有机物进行生物降解,较终形成稳定的高肥力腐殖质,其实质就是一个有机质稳定化的过程。好氧堆肥虽然操作技术简单,便于推广,但是需要较大面积的处理场地,堆肥过程会产生臭气,经济效益不高。此外,需要注意的是餐厨垃圾中含有大量盐分,长期使用餐厨垃圾堆肥品可能会加剧土壤的盐碱化。
  另外,餐厨垃圾的高油脂和高盐分会微生物生长,延长处理周期和降低堆肥产品的品质,如含油量较高时好氧堆肥反应速率较慢,反应体系所达较高温随含油量的升高而下降,当含油量达到8%时,堆料较高温度始终达不到55℃,不利于灭菌。同时,油脂会在堆料表面形成一层膜,导致堆料出现厌氧现象,不利于堆肥微生物的生长。
  3、蚯蚓堆肥
  蚯蚓堆肥法是指在好氧堆肥的基础上投入蚯蚓利用蚯蚓自身丰富的酶系统,将餐厨垃圾的有机物质转化为自身或其他生物易于利用的营养物质,加速堆肥化的稳定过程,又称蚯蚓生物稳定化技术。蚯蚓消化道分泌的淀粉酶、蛋白酶、脂肪分解酶、纤维素酶、几丁质酶及肠道内微生物群落可以加速分解基质纤维素及蛋白质,能地分解餐厨垃圾,同时还能降低甚至堆肥过程中臭味的产生。此外,蚯蚓代谢活动还可以产生大量的活性物质,有利于作物生长和品质改变;蚯蚓堆肥不仅可以降低碳氮比和重金属含量,提高堆肥肥效,蚯蚓粪便也是高肥效生物肥。因此蚯蚓堆肥技术具有较高的生态效益和经济效益,利用蚯蚓处理餐厨垃圾,工艺简单,不需要特殊设备,还可促进垃圾资源化利用和良性循环。
  但是蚯蚓对其生长环境要求很高,需要有适合的温度、湿度、氧气浓度、pH等,而餐厨垃圾的高水分、高盐含量等特性均不利于该项技术的进行,且堆肥过程中产生的甲烷和其他臭气也不利于蚯蚓的生存。此外,蚯蚓是一种低等动物,它在处理垃圾过程中容易逐步退化,且餐厨垃圾中油脂和盐含量高的特性也会影响蚯蚓的生长。
  4、其他处理技术
  除以上处理技术外,还有部分学者研究各种微生物技术如制生物柴油、提取生物可降解塑料等,甚至有的学者还研究餐厨废弃物的产电技术和生物农药生产技术。但是这些处理技术技术含量要求较高,经济投入较大,难以推广,甚至有些还只处于初步的实验室研究阶段。但是在经济化、社会资源大消耗乃至出现资源短缺的背景下,这些技术的开发应用具有广阔的前景,也符合我国循环经济发展和可持续发展战略的要求。

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