餐厨垃圾生物处理.pptx

餐厨垃圾生物处理的现状 目录 1、餐厨垃圾的定义、现状及危害 2、餐厨垃圾常用处理办法 3、餐厨垃圾微生物资源循环处理技术 4、餐厨垃圾生物处理优点及存在难题 餐厨垃圾 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。 俗称泔脚：是居民在生活消费过程中形成的生活废物，极 易腐烂变质，散发恶臭，传播细菌和病毒。 餐厨垃圾现状 餐厨垃圾主要成分包括米和面粉类食物残余、蔬 菜、动植物油、肉骨等，从化学组成上，有淀粉、纤维 素、蛋白质、脂类和无机盐。 厨余的主要特点是有机物含量丰富、水分含量 高、易腐烂，其性状和气味都会对环境卫生造成恶劣影响 ，且容易滋长病原微生物、霉菌毒素等有害物质。 一分钟前还是佳肴，一分钟后成了垃圾。由于饮 食文化和聚餐习惯，餐厨垃圾成了中国独有的现象。中国餐桌 浪费惊人，每天产生巨量的餐厨垃圾。 来自北京市发展改革委的数字，北京市每天产生1200吨 餐厨 垃 圾。清华大学环境系固体废物污染控制及资 源化研究所的统计数据表明，中国城市每年产生餐厨垃圾不低于 6000万吨。 专家认为，营养丰富的餐厨垃圾是宝贵的可再生资源。 但由于尚未引起重视，处置方法不当，它已成为影响食品安全 和生态安全的潜在危险源。虽然处置不当会产生严重的后果， 但餐厨垃圾也并非一无是处。国家发改委环资司副司长何炳光 指出，餐厨垃圾具有废物与资源的双重特性，可以说是典型的 “放错了地方的资源”。 餐厨垃圾的特点 餐厨垃圾是食物垃圾中最主要的一种,包括家庭、 学校、食堂及餐饮行业等产生的食物加工下脚料(厨余)和 食用残余(泔脚)。其成分复杂，主要是油、水、果皮、蔬 菜、米面、鱼、肉、骨头以及废餐具、塑料、纸巾等多种 物质的混合物。我国餐厨垃圾数量十分巨大，并呈快速上 升趋势。 餐厨垃圾具有显著的危害和资源的二重性，其特点可归纳 为： 含水率高、可达80% - 95%。 盐分含量高、部分地区含辣椒、醋酸高。 有机物含量高、蛋白质、纤维素、淀粉、脂肪 等。 富含氮、磷、钾、钙及各种微量元素。 存在有病原菌、病原微生物。 易腐烂、变质、发臭、滋生蚊。 餐厨垃圾的危害 餐厨垃圾中的主要成分有粮食、蔬菜、油类、肉骨等，富含淀 粉、蛋白质、脂肪、无机盐以及微量元素，是名副其实的“宝贝” 。 由于处理过程中监管不力、方法不当，大部分泔水进入私人作坊回 收体系，除了喂猪之外，还有部分被少数不法分子用来提炼食用油 ，流入食品市场，重上市民餐桌。“垃圾猪”和“地沟油”难以杜 绝，给人类健康带来极大威胁。通过微生物技术的有机处理，可以 变有害为无害。 餐厨垃圾的危害 （1）污染环境、影响市容。因餐厨垃圾含有较高的 有机质和水分，容易受到微生物的作用，而发生腐烂 变质现象；且废弃放置时间越久，腐败变质现象就越 发严重。特别是到了夏季，温度较高，腐烂变质也越 快，这时候容易产生大量的渗滤水以及恶臭气体，滋 生蚊虫，对环境卫生造成恶劣影响（何晟，2010）1 。 （2）危害人体健康。餐厨垃圾中的肉类蛋白以及动 物性的脂肪类物质，主要来自于提供肉类食品的那些 牲畜家禽，牲畜在直接吃食未经有效处理的餐厨垃圾 后，容易发生“同类相食”的同源性污染，并造成人 畜之间疫病的交叉传染，危害人体健康，并可能促进 某些致命疾病的传播。如历史上大规模爆发的传染病 ：1986年英国出现的疯牛病、口蹄疫等2（刘卓宝， 2001）。再比如说，在许多地方传播的禽流感等的 起因，可能是由于病牛、病羊或病猪的尸体被制成了 成了动物饲料，从而引起疾病的大规模传染（Haug ，1993）3。 （3）传播疾病。餐厨垃圾的露天存放会招致蚊蝇鼠 虫的大量繁殖，其是疾病流传的主要媒介（李小卉， 2006）4。 （4）餐厨垃圾中堆放时产生的下渗液进入到污水处 理系统，会造成有机物含量的增加，从而加重污水处 理厂的负担，增加运行成本。 综上所述，餐厨垃圾对环境和人群的危害已十分严重 ，是城市环境一个重要污染源，对人们的正常生活与 身体健康构成了威胁这一问题已经引起了政府的高度 重视和人们的广泛关注。 面对每天都会产生大量餐厨垃圾的餐饮单位、食堂等 处，需要大规模集中处理。 目前国内外主要的处理方法有：焚烧、堆肥、湿热处 理、生产生物柴油、蛋白饲料、厌氧发酵产氢、高温 炭化处理等。 餐厨垃圾的常规处理办法 焚烧处理： 目前，对于多数垃圾处理技术较落后或垃圾分类 不严格的地方，通常餐厨垃圾会与生活垃圾一起焚烧 处理。焚烧处理法对于垃圾减量化很有效，能够达到 减量90或更高5。对于一些技术较发达的地区，垃 圾焚烧厂会利用垃圾焚烧产生的热量发电，以获得经 济效益。但由于餐厨垃圾的特殊性质，垃圾焚烧处理 会产生大量的有害气体，不能满足无害化的要求。对 于霉变、严重变质和已被化学污染的餐厨垃圾则应采 用焚烧法进行处理。 堆肥处理 蚯蚓堆肥 蚯蚓本身是一种杂食性腐生生物，在其新陈 代谢过程中会吞食大量有机物，并将其与土壤混合， 通过砂囊的机械研磨作用和肠道中生化作用促进有机 物分解转化6。蚯蚓消化道可分泌蛋白酶、脂肪分解 酶、纤维分解酶、甲壳酶、淀粉酶等，能有效分解 餐厨垃圾，同时还能抑制堆肥过程中产生的臭味7。 密封式容器堆肥 美国的餐厨垃圾堆肥处理以密封式容器堆肥 为主8。由于餐厨垃圾含有大量病菌，因此密封式堆 肥多采用好氧的方式，以利用堆体产生的高温来杀灭 病菌6。密封式容器堆肥能有效减少因堆肥散发的酸 臭味和由此孳生的害虫，是一种对周边环境影响较小 的堆肥方式。它常常连接一个可以除去在堆肥初期产 生的挥发性脂肪酸(VFA)的生物过滤装置，以进一步 降低对环境的影响。 厌氧堆肥 餐厨垃圾经过分拣、粉碎等预处理之后，可用于 厌氧发酵。在厌氧发酵过程中，首先利用厌氧菌将多 糖、蛋白质、脂质等有机物水解，再由产醋酸细菌， 如胶醋酸菌和某些梭状芽孢杆菌将高级脂肪酸分解为 醋酸和氢，最后由甲烷菌将醋酸分解，生成cH。和 cO：9。发酵后的固体物质中含有氮、磷、钾等适 于农作物生长的元素，可加工后作为肥料，而以甲烷 为主的发酵气体通过净化装置除杂质，所得的甲烷可 送到发电系统进行发电10。餐厨垃圾的厌氧发酵可 以实现充分的资源化。 湿热处理 湿热处理 是在含水环境中通过热水解反应处理餐厨垃圾 ，使其结构和性能发生物理化学变化，促进固体脂肪 溶出的方法11。反应完成后，上层为油相，下层为 固相。固相可通过过滤后处理，最终可制成饲料或肥 料，而上层油脂也可进一步回收利用。与其他方法相 比，它不仅实现了资源化，而且更容易实现消毒灭菌 12。 生产生物柴油 生物柴油是指动植物油脂通过酯交换反应生 成的脂肪酸甲酯等低碳酯类物质。生物柴油是一种优 质的可再生替代能源，与石化柴油相比，它可以使 s0：等硫化物的排放量减少约30，C0：等温室气 体的排放量减少6013。餐厨垃圾粗加工提炼垃圾 油后，加入甲醇和催化剂浓H：sO。发生酯交换反 应，经过静置沉淀分层并清洗，除甲醇后干燥除水， 即得生物柴油成品。 目前，国际上利用餐厨垃圾生产生物柴油的方 法还有超临界甲醇法14和生物酶法15。超临界甲醇 法无需催化剂，无副产物产生，利用甲醇在超临界状 态下的特殊性质，可使酯交换反应在几分钟内完成。 生物酶法则是加人高活性的生物酶作为催化剂催化反 应发生，该方法对环境友好，且产物符合要求。 发酵生产蛋白饲料 发酵生产蛋白饲料 该技术利用微生物发酵餐厨垃圾中的有机物， 使其转化为高蛋白含量的产物以制成蛋白饲料。此方 法处理餐厨垃圾的周期较短，产率高且耗能低，是一 种比较理想的餐厨垃圾处理方法。可采用以2：2：l 的黑曲霉、热带假丝酵母、枯草芽孢杆菌为混合菌剂 ，接种量1，添加15尿素，30发酵48 h后晾 晒、烘干生产蛋白饲料16；也可以用餐厨垃圾乳酸 发酵残渣，添加25的尿素，30发酵3 h后晾 晒、烘干制成蛋白饲料17。 目前，已有利用此项技术处理餐厨垃圾的工厂建成使 用18。 厌氧发酵产氢 传统的化学法产氢能耗大且成本高，而利用 餐厨垃圾厌氧发酵产氢成本低廉，还可实现餐厨垃圾 处理的无害化、减量化、资源化，被认为是最有发展 前景的处理技术之一。厌氧发酵产氢通过发酵产氢微 生物的生理代谢进行，发酵产氢的微生物主要有肠杆 菌属(Enterobacter)、梭菌属(clostridium)、埃希氏 肠杆菌属(Escherichia)和杆菌属(Bacillus)4大类19 ，在发酵过程中通过对有机物的脱氢作用，平衡氧化 还原过程中的剩余电子，以保证代谢过程的顺利进 行。其产氢途径主要分为3种：丙酮酸脱羧作用产氢( 在丙酮酸脱氢酶和氢化酶的作用下重组)；甲酸裂解 产氢；通过辅酶I(NADH或NAD+)的氧化还原平衡 调节作用产氢20。 高温炭化处理 该技术是在400500的高温和几乎无氧的条件 下烧蒸餐厨垃圾废渣，再将产生的气体在800的高温 下(二恶英在此温度下分解)进行二次加温20h，使餐厨 垃圾变为炭化物。炭化物可被用作地板除湿剂、土壤 改良剂、白蚁驱除剂和建材石板等，以实现餐厨垃圾 处理的资源化20。 其他处理方法 固态发酵生产生物农药 餐厨垃圾的成分适于微生物的发酵，采用微 生物发酵生产生物农药也成为当前的研究方向之一。 目前最常用的菌种为苏云金芽孢杆菌(Bt)，其有效成 分为伴孢晶体或杀虫蛋白，伴孢晶体在昆虫的碱性肠 道中能被活化形一成内毒素，破坏肠壁的上皮细胞 ，引起致死的败血病，从而造成昆虫全身麻痹致死。 生物农药对人畜无害，对环境影响很小，是新型的绿 色农药。用Bt固态发酵处理餐厨垃圾，设备要求较 低，工艺简单，产品具有巨大的经济效益和应用前景 ，且可实现餐厨垃圾的无害化、资源化处置。 发酵产燃料酒精 该方法利用运动发酵单胞 (Zymomonasmobilis10225)对餐厨垃圾进行发酵， 以生产酒精22。 由于餐厨垃圾易被微生物降解，目前主要集 中在利用微生物发酵处理餐厨垃圾中各种可以利用的 资源。生物处理法处理餐厨垃圾对环境的影响较小， 且成本相对较低，可回收能源并产生对人类有益的二 次产物，成为处理餐厨垃圾的主流方法。 餐厨垃圾含有较丰富的营养物质，可提供微生物生长 需要的淀粉、纤维素、糖类等物质，用微生物对其进 行发酵，一方面可以通过接种前的高温灭菌杀灭那些 有害病原菌，另一方面通过接种有益的微生物改善去 组成成分，另外产生大量的单细胞菌体蛋白得到积累 ，另外也避免了餐厨垃圾对环境和人体所可能造成的 威胁，从而实现餐厨废物的无害化、资源化利用。 参考文献 1何晟. 浅析餐厨垃圾利用处置不当产生的危害J. 环境卫生工程，2010，18（4）：1315. 2刘卓宝. 令全世界恐慌的疯牛病J. 上海预防医学，2001，13(5)：1520 3Haug R.T. 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