大型食堂或饭店厨余垃圾处理工艺设计

大型食堂或饭店厨余垃圾处理工艺设计11环境A1 李中和 20114865451 众所周知，我们每日都会产生大量的厨余垃圾，在这些垃圾中含有大量的水分、废油以及有机物，如果不对这些厨余垃圾进行很好的处理以及利用，必然会对我们环境造成危害，若被某些不法商家利用制成地沟油，重返餐桌，必定会对我们的身体产生严重的危害。

大型的食堂或者饭店每日都会产生大量的厨余垃圾，所以我们有必要对这部分厨余垃圾进行有效的利用。

1.厨余垃圾的成分及特点目前世界各国绝大部分城市垃圾中约40％为厨余垃圾，主要包括米和面粉类食物残余、蔬菜、植物油、动物油、肉骨、鱼刺等。

其化学组份主要为淀粉、纤维素、蛋白质、脂类和无机盐等。

厨余垃圾有如下特点：一是粗蛋白和粗纤维等有机物含量较高(各占厨余垃圾干燥物的16．73％和2．52％，开发利用价值较大，但易腐并产生恶臭；二是含水率高(水的质量分数大于80％Ⅲ)．不便收集运输，热值低，处理不当容易产生渗沥液等二次污染物；三是油类(粗脂肪占厨余垃圾干燥物的28．82％⋯和盐类物质(NaCI含量高达1．239％t33)含量较其它生活垃圾高，对资源化产品品质影响较大，需要妥善处理[1]。

2.厨余垃圾无害化处理方法2.1粉碎直排于厨房空间有限．因此就地处理是餐厨垃圾处理的基本立足点。

目前一些发达国家普遍在厨房配置餐厨垃圾处理装置．将粉碎后的餐厨垃圾排人市政下水管网[2]。

如国外研制的餐厨垃圾机械研磨装置即通过高速运转的刀片将装在内胆的各种食物垃圾切碎搅拌后冲入下水道，但这种处理方法容易产生污水和臭气，滋生病菌、蚊蝇和疾病的传播：油污的凝结成块也会造成排水管堵塞，降低城市下水道的排水能力，另外，厨余垃圾的高油脂含量等特性更是增加了城市污水处理系统的负荷。

从而大大增加了城市污水处理厂出水不达标的风险。

同时还会不可避免地产生一定的二次污染。

2.2填埋我国很多地区的厨余垃圾都是与普通垃圾一起送入填埋场进行填埋处理的。

填埋是大多数国家生活垃圾无害化处理的主要处理方式[3]。

由．于厨余垃圾中含有大量的可降解组分。

稳定时间短。

有利于垃圾填埋场地的恢复使用，且操作简便。

因此应用得比较普遍[4]。

但由于厨余垃圾中含水率过高势必导致渗滤液的增多，增加处理难度；另外。

我国符合填埋条件土地的锐减，也会导致处理成本的增加。

而且厌氧分解的厨余垃圾是填埋场中沼气和渗滤液的主要来源，会造成二次污染。

[5]此外。

用这种方式处理将损失厨余垃圾中几乎所有的营养价值，厨余垃圾中的绝大部分碳最终都将转化为沼气。

在一个精心设计的填埋场里，约有66％的沼气可以作为燃料重新利用，但剩余的34％将进入大气层。

而沼气对全球变暖的影响巨大(约为二氧化碳的25倍)，因此随着对厨余垃圾可利用性认识的越来越广泛，无论在欧美、日本还是中国，厨余垃圾的填埋率都正在呈现下降的趋势。

甚至一些国家已禁止未经处理的餐厨垃圾进入填埋场了，如韩国于2005年起所有填埋场将不再接收餐厨垃圾。

3.厨余垃圾资源化技术3.1.堆肥处理技术堆肥法是将垃圾堆积在地面或置于某种发酵装置中，也可根据情况配入适量的粪便和粉煤灰等作为蓬松剂，利用微生物将垃圾中易降解有机物逐步降解，最终形成稳定的腐殖质。

席北斗等旧J针对城市垃圾和污泥的混合堆肥系统，应用了高效的复合微生物，即EM菌群，使垃圾加速腐熟[6]。

在日本，利用EM菌群，将其加人到厨房垃圾中，避光保存，进行堆肥。

夏天5—7天可以堆肥完全，冬天10—15天即可完成堆肥过程。

由于我国城市垃圾的收集以混合收集为主、分选效果差，垃圾中所含玻璃、塑料、碎石块等杂质不会在堆肥过程中被分解，导致所得肥料质量差，病原微生物未得到彻底消除，肥料中重金属含量也高，农民不愿意使用，堆肥销路不畅，使大部分堆肥厂处于停产状态。

韩国Geoen Tech公司与德国Rethmann公司合作开发了集装箱堆肥法[7]。

由封闭集装箱反应器和多层生物过滤器组成，一般由20个以上的集装箱并联，每个箱体50 m3，堆肥周期15～20天，所产生的气体可以回收利用，最后剩下无机物系不能利用则卸出送去作土壤的回填材料。

考虑到经济性、臭味控制和场地等条件，大型反应器、强制通风静态垛和条垛堆肥系统受到了极大的限制。

因此，近5年来，堆肥设备正向小型化、移动化和专用化的趋势发展。

[8]例如，英国Countv Mulch公司建造了2套可移动堆肥系统(容积为30．584～38．230 m3)，形状类似滚式集装箱，进料采用斗式装载机，出料时吊车把集装箱吊起，物料从集装箱的后门倒出来；采用计算机控制温度和氧含量。

3.2甲烷发酵技术甲烷发酵是厨余垃圾在厌氧条件下通过微生物的代谢活动而被稳定化，同时伴有甲烷和二氧化碳混合气体(沼气)的产生。

沼气可作为汽车燃料，也可以用来供热和发电，有较高的经济利用价值。

厨余垃圾甲烷发酵与燃料电池发电组合系统的开发，最近尤为引人注目。

日本神户(Kobe)等地已建成每天处理6 t厨余垃圾发电3 000 kw的示范工程。

将饭店、餐厅收集来的厨余垃圾经厌氧发酵得到甲烷，再经催化反应从甲烷中提取氢气，并供给燃料电池发电，所得到的电可供电动汽车充电使用。

剩余的甲烷气体可以用来供热或供蒸汽涡轮机发电，也可以制成压缩天然气(CNG)作汽车燃料使用[9]。

3.3生产饲料技术利用厨余垃圾作为原料进行酵母固态发酵，可以提高其蛋白质、氨基酸和维生素的含量，以此来代替大豆、鱼粉等蛋白饲料。

这种用厨余垃圾生产菌体蛋白饲料的方法，投资少，能耗低，见效快，操作简便。

[10]陈建乐等将厨余垃圾等经粉碎机粉碎、脱水、加氮中和、灭菌后，混合接种酵母和微生物生物菌种，然后经计算机控制分批进行固体发酵，再经干燥、磨粉、化验及包装制成高钙多维酵母蛋白饲料(中国发明专利公开号CN 1416718A)。

该法具有原料来源广阔、产品质量好、生产效率高、降耗节能、成本低廉等优点。

韩国是通过微生物集中处理制取饲料，日本主要通过高温对厨余垃圾进行消毒，处理后的垃圾直接就可作饲料，某些热带国家则充分利用太阳能来对垃圾进行消毒和蒸千水分。

孙向军等通过比较高温消毒和生物处理饲料的经济性和技术性，建议高温消毒是首选方案。

中国一直有利用厨余垃圾作饲料喂养牲畜的传统，经消毒处理的厨房垃圾是一种成本低廉的资源化方法。

另外，厨余垃圾和食用废油是较难处理的2种垃圾，采用食用废油，在真空条件下，也就是在氧气成大大减小的环境里进行油炸厨余垃圾，不失为一种两全其美的方法。

它使被炸物的氧化大大减少，保证了垃圾的营养成分。

同时也是对垃圾进行了一次真空消毒处理，从而提供了第二次使用的可能性。

垃圾中的水分在真空油炸过程中迅速被去除。

油炸后的产品完全可作为一种理想的绿色饲料，也易于储存和运输。

3.4蚯蚓处理技术蚯蚓能分泌多种酶来分解有机物，转化为自身其他生物可以利用的营养物质而繁殖。

蚯蚓的这种能够分解转化大量有机废物，快速富集养分和生长繁殖的特性在一个多世纪前就有过报道，并在一些发达国家有了应用。

厨房垃圾作为一种有机物含量高的废物，尤其适合使用这种技术[11]。

20世纪80年代中期，清华大学环境工程研究所开展养殖蚯蚓处理城市生活垃圾的可行性研究，1989年通过成果鉴定，肯定了养殖蚯蚓处理生活垃圾的可行性与优越性。

2000年在北京市海淀区环卫局的支持下，海淀环卫科研所和中国科学院老科协共同合作，在海淀区三星庄垃圾场建立了1座中试试验示范场地。

并以蚯蚓粪为基质，筹建了1座生物有机肥厂，现已投入了生产运营。

日本的比嘉昭夫发明了EM原露，经稀释后喷洒在厨余垃圾的表层，用塑料布盖严使之发酵腐熟，杀死细菌，清除恶臭，将厨余垃圾变为无毒无臭的蚯蚓饲料，具有投资少，简单易行的特点。

蚯蚓加工后可以制成蚯蚓粉用于养殖业，其粪便用作蔬菜瓜果等作物的优质肥料。

3.5提取生物降解性塑料技术最近的研究表明，可通过发酵厨余垃圾生产乳酸，进而合成聚乳酸这种可降解性塑料，为厨房垃圾的资源化和降低乳酸的生产成本开辟了一条新的途径[12]。

日本九州工业大学(Kvushu Institute of Technolo）提出了一种将厨余垃圾减量化与资源化的新思路。

家庭所产生的垃圾首先经安装在厨房水池下面的粉碎机粉碎，再传送到住宅下面的排水系统，在那里进行垃圾的固液分离[13]。

分离出的液相物质与污水一道被排放到污水处理厂进行处理。

固态物质在储存过程中，其中存在的乳酸菌会自然发酵(初次发酵)，腐败菌被抑制，有利于防止垃圾的腐败。

当固体物质积累到一定数量后，运送到乳酸生产厂进行乳酸发酵(二次发酵)，发酵后通过乳酸分离、纯化、聚合，可以得到生物降解性塑料(聚乳酸)，发酵残渣可作为饲料和肥料从而达到厨余垃圾“零排放”的目的。

目前，汪群慧课题组在厨房垃圾乳酸发酵优良复合菌种的筛选、发酵液中乳酸的提取与精制、乳酸聚合成聚乳酸的工艺优化以及发酵后残渣的饲料化与肥料化等方面进行着深入研究。

4.厨余垃圾的能源化处理技术4.1焚烧法焚烧法处理厨余垃圾效率较高．最终产生约5％的利于处置的残余物。

焚烧是在特制的焚烧炉中进行的，有较高的热效率，产生的热能可转换成蒸汽或电能。

但厨余垃圾含水率高，热值较低，燃烧时需要添加辅助燃料。

厨余垃圾的脱水也需要消耗大量的能量。

焚烧尾气需经过有效处理才能达到排放标准。

总而言之．采用焚烧法处理厨余垃圾存在投资大、尾气排放受限制等问题，难于广泛应用[13]。

4.2热分解法热分解法是将垃圾在高温下进行热解。

使垃圾中所含的能量转换成燃气、油和炭的形式。

然后再进行利用。

同时垃圾中所含氦、硫、氨等在热解过程中保持还原状态。

因而对装置的腐蚀较小。

热分解法具有广阔的应用前景．但技术尚未达到实用阶段，目前应用较少[14]。

4.3生物发酵制氢氢作为一种高质量的清洁能源，是普遍认为的最具有吸引力的替代能源。

生物发酵制氢具有反应条件温和、能耗低的特点．因而受到了大家的关注㈣。

它主要有2种方法，即利用光合细菌产氢和发酵产氢．与之相对应的有2类微生物菌群，即光合细菌和发酵细菌。

很多学者对此做了研究。

Lay等从活性污泥中获取微生物。

对不同化学成分组成的厨余垃圾进行了发酵制氢实验，得出了糖类垃圾的产氢能力大概是酯类和蛋白质类垃圾的20倍的结论；Noike等考察了乳酸细菌在产氢过程中的抑制作用。

提出在发酵前对底物进行预热处理可以有效降低这种影响。

生物发酵制氢所用的原料是城市污水、生活垃圾、动物粪便等有机废物。

在获得氢气的同时净化了水质，达到保护环境的作用。

因此无论从环境保护，还是从新能源开发的角度来看．生物质制氢都具有很广阔的发展前景[15]。

4.4生产生物柴油据统计．每吨厨余垃圾可以提炼出20-80 kg废油脂，经过集中加工处理。

则可以制成脂肪酸甲酯等低碳酯类物质，即生物柴油。