餐厨垃圾的无害化处理与回收研究背景

餐厨垃圾的无害化处理与回收研究背景餐厨垃圾，俗称泔脚。主要产生于城市居民在生活消费过程中，由于其主要成分为油脂和蛋白等高热量有机成分，所以其极易变质，容易散发恶臭，传播细菌和病毒，容易造成二次污染。剧研究，城市生活垃圾中有机物的含量为40%~50%，主要包括餐余垃圾、餐饮业垃圾、食品行业尾料等，主要以淀粉类、食物纤维类、动物脂肪类物质为主，而且其具有含水率高，油脂盐分含量高，易腐烂、发酵、发臭等特点。产生的渠道主要集中在酒店、食品厂、学校、政府、科研行政机构等。【王星，王德汉，张玉帅，陆日明.国内外餐厨垃圾的生物处理及资源化技术[J].环境卫生工程，2005,13(2):25-28】而餐厨垃圾作为生活垃圾，其危害主要有以下四点：1.环境污染，影响市容；2.危害人体健康；3.传播疾病；4.餐厨垃圾堆放过程中产生的液体渗透到地下水系统，污染地下水。对于餐厨垃圾的处理方式，国内外也总结了很多宝贵的经验。如城市垃圾的处理方式通常有焚烧和填埋，如果将餐厨垃圾和城市其他垃圾进行焚烧，由于餐厨垃圾水分含量常常高达90%左右，发热量为2100~3100kJ/kg，和其他生活垃圾一起进行焚烧，不但不能满足焚烧发电的发热要求（要求5000kJ/kg以上），反而会致使焚烧炉燃烧不充分而产生二噁英；而如果将生活垃圾进行填埋处理，蛋白质油脂等有机物在地表下面不易降解，进而污染土壤和地下水系统。鉴于此，餐厨垃圾不宜与其他生活垃圾（如塑料、纸屑、玻璃等）一起处理，而有必要进行单独处理。[王向会，李广魏，孟虹，马琳，赵国珏.国内外餐厨垃圾处理状况概述[J].环境卫生工程，2005,13(2):41~43]1.1国外餐厨垃圾处理现状对于一般小家庭而言，每种垃圾单独回收需要很大的回收空间，所以近几年国外发展的主要思想就是减量化处理，立足于此，国外小型餐厨垃圾处理机应运而生。国外的餐厨垃圾处理装置大致分为机械研磨型和生化处理型。机械研磨型处理机的主要原理是通过高速运转的刀片将装在内胆里的各种食物垃圾切碎后再将搅拌物冲入下水道，这样的方式既解决了水稻堵塞带来的麻烦，又解决了因垃圾腐烂变质而带来的环境污染。这种装置美国使用较早，早在20世纪40年代就已经成功研制了家庭食物垃圾处理机，解决了倾倒家庭食物垃圾和存放的烦恼。在美国，餐厨垃圾产生量较大的单位设置了餐厨垃圾粉碎机和油脂分离装置，实现了餐厨垃圾的粉碎和油脂分离技术，而其中分离出来的油脂则送往油脂加工厂（如肥皂厂）加以利用。在日本，松下电子工业公司1993年研制生产的MS-N40和MS-N31垃圾处理机，3~4小时就可处理0.7kg垃圾，机器内置臭氧除臭器，用以除去垃圾的多种气味。而日本精工公司与2000年5月成功地开发出使用磁控管的食物垃圾处理装置。这种装置的最大特点是能将食物垃圾的水分蒸发掉，经干燥后磨碎。这种装置由于采用微波处理装置，可同时杀灭垃圾中的细菌并防止产生有害气体，体积如同复印机大小，可放置在室内，底面有轮子可随意移动，因此对市区饮食店和小型超市尤为适用，具有广阔的市场。图1.1餐厨垃圾处理机此外，国外近几年新兴的一中有机垃圾的处理方式——生化处理型餐厨垃圾处理机。又根据出料的时间分为“消灭型”和“堆肥型”。消灭型重在垃圾的减量，适合于居住小区有垃圾就地消除的情况，清除恶臭，避免蚊蝇滋生，也减少了收集运载过程中的环境污染。其主要原理是通过研究微生物，以此为催化剂与餐厨垃圾进行搅拌，往往经过数小时即可将有机垃圾分解为水和二氧化碳。而另外一种堆肥型则是综合了垃圾的减重和重新利用，也就是兼顾了餐厨垃圾的减量化和资源化。堆肥型垃圾处理机是一种添加了高效菌中并控制堆肥条件的动态快速有机垃圾堆肥器。[张宪生，沈吉敏，厉伟等.城市生活垃圾处理处置现状分析.[J].安全与环境学报，2003,3(4):60~64]用餐厨垃圾制作有机肥料，其基本技术可以分为好氧发酵和厌氧发酵法。经过堆肥后的垃圾肥效高、肥效快、肥效稳定、体积小和致病菌少等优点。该方法的不足之处是必须将垃圾堆进行翻堆，这样才能增加厌氧菌种和垃圾接触的机会，提高垃圾厌氧发酵的速度和确保垃圾处理的效果，尤其是对致病菌的去除效率。图1.2中试厌氧发酵罐与厌氧发酵相比，好氧发酵具有成本低、工艺操作简单等优势。图1.2显示了好氧发酵的工艺流程。图1.3厌氧发酵工艺流程此外，在堆肥方法中国外正在积极发展蚯蚓堆肥法。蚯蚓在自然生态系统中具有促进有机物质分解转化的功能的基础上发展起来的一项生物处理技术。蚯蚓在其新陈代谢过程中吞食大量有机物质并将其与土壤混合，通过砂囊的机械研磨作用和肠道内的生物化学作用促进有机物质发证降解转化。制作饲料是餐厨垃圾的第二大用途，技术主要有高温消毒法和好氧发酵法。餐厨垃圾经过收运后，分拣出大骨头、汤勺等硬质杂物，然后进入粉碎机粉碎，高温消毒后，将微生物、碎玉米、糖等添加剂充分混合后装桶后直接送往禽畜牧场。一套这样的系统可处理餐厨垃圾50t/d，靠出售饲料就能维持运转。据了解，这种微生物不仅能分解食物，还能防止饲料变质，他们正在积极开发“食物残渣加工回收利用”的设备，目的是更好地对餐厨垃圾进行回收利用。1.2国内餐厨垃圾处理现状国内餐厨垃圾主要用于饲料的生产和堆肥。如图1.4所示。图1.4国内餐厨垃圾的主要去向在国内最早推行餐厨垃圾处理机的厂商有美国的艾默生电气和通用公司，由于进入市场较早，十年来的市场运作给这两个品牌的餐厨垃圾处理机带来了极为可观的市场占有率；之后又有美国擎通集团垃圾处理机介入，其市场份额现已位居第一。同时国内一些厂家也开始研发各自的产品，如江苏省某制造有限公司自行研制开发生产的厨房垃圾粉碎机，主要利用锤头在高速旋转时产生的惯性力将垃圾击碎，再通过齿板、齿田的相对运动进行再次切割、研磨，粉碎后的垃圾随下水道冲走，处理技术的成熟度还有待于提高。又如中国万家电器集团有限公司研制的万家SLC370型食物垃圾处理机，采用湿法厌氧发酵处理垃圾，将餐厨的食物垃圾粉碎成极小颗粒，进入排水系统，经短期发酵后形成淤泥状肥料。该方法仅局限于家庭内就地处理食物性垃圾，所以处理规模小。[王向会，李广魏，孟虹，马琳，赵国珏.国内外餐厨垃圾处理状况概述[J].环境卫生工程，2005,13(2):41~43.]1.3研究内容和目的1.3.1研究目的通过对国内外研究现状的分析，立足于国内外餐厨垃圾研究现状，研究的目的旨在国内外研究方法及设备的基础上不断改进和发展，制定一套行之有效的设备和方针，最大化的收集和利用餐厨垃圾，不仅要做到城市垃圾的减量，还要变废为宝；不仅要行之有效，还要行之有利。1.3.2预研究内容1. 对餐厨垃圾的无害化处理的整个产业链工艺、流程调查、研究；处理餐厨垃圾的方法主要可分为物理法和生物法。其中物理法适用于小型垃圾量的处理。而发酵堆肥法等生物法适用于大中型垃圾量的综合处理。本文只是对其处理方法基本原理及工艺流程等做了一个简单的概述。2. 对处理餐厨垃圾的装备配置情况调查、研究；要想实现餐厨垃圾处理的产业化发展，其技术配置情况是必要的，但也是比较难处理的问题。餐厨垃圾种类繁多，单一化的处理方式不足以满足对其的处理问题。所以餐厨垃圾的多元化分析和多元化的处理方式是其难处理的一个问题。3. 调查餐厨垃圾处理技术装备的国、内外行业发展现状及技术瓶颈、关键技术等；一是实现基于物联网、GPS及GIS等技术的智能化收运系统，实现餐厨垃圾实时、定量跟踪收运，通过技术手段解决餐厨垃圾收运问题；二是采用干法厌氧发酵方