任連海,聶永豐
(1.北京工商大學化學與環境工程學院,北京 100048;2.清華大學環境系固體廢物污染控制及資源化研究所,北京 100084)
餐廚垃圾管理的現狀、問題及對策
任連海1,聶永豐2
(1.北京工商大學化學與環境工程學院,北京 100048;2.清華大學環境系固體廢物污染控制及資源化研究所,北京 100084)
針對我國餐廚垃圾產生量大、產生面廣,餐廚垃圾含水率高、有機質含量高、容易污染環境的特點,分析研究了我國餐廚垃圾的產生現狀、處理技術和工程概況,指出了當前我國餐廚垃圾管理中存在的主要問題,并提出了有關對策。
餐廚垃圾;無害化;資源化;管理;對策
餐廚垃圾是指廚房食品加工過程中產生的廢料和餐桌上吃剩的廢棄食品,是一種城市有機固體廢物。目前,餐廚垃圾在國內絕大多數城市存在著管理無序、任意處置等問題,餐廚垃圾已經成為收集、運輸和填埋處理的難題,嚴重影響市容市貌、居民身體健康及環境質量。
隨著我國經濟發展和生活水平的提高,餐廚垃圾的處理正成為我國城市管理者面臨的新課題。雖然部分城市已經采取措施加以治理,但從技術、管理等層面分析,餐廚垃圾處理在我國僅是起步,亟待城市管理者高度重視。因為餐廚垃圾具有典型的廢物和資源的雙重特性,規范管理、合理處置餐廚垃圾極為重要。
2.1 產生源
我國餐廚垃圾產生源數量眾多,位置基本固定,既廣為分散又相對集中。
按產生源性質,可以分為兩大類型:居民家庭以及飲食行業的飯店、餐廳、酒樓、賓館、內部運營的企事業單位食堂等。
就產生源的大小而言,雖然普通居民家庭數量眾多,但每個產生源的產生數量不大。飲食行業的飯店、餐廳、酒樓、賓館及內部運營的企事業單位食堂的數量雖然不及居民家庭數量多,但產生量大,且點多、面廣,如杭州市的餐飲行業,僅大小飯店、酒家就有9000余家。隨著經濟的迅速發展和城市化進程的不斷加快,我國餐飲業的發展速度也在加快。據統計,2004年我國餐飲業的營業額為7100億元,比2003年提高17%,增長幅度遠高于當年GDP的增長。根據歷年數據分析,2005年餐飲業零售額超過8800億元,2006年突破了10,000億元大關[1]。餐飲業的不斷發展和我國的飲食文化傳統以及一些鋪張浪費的社會風氣,使飯店、餐廳、酒樓、賓館成為我國餐飲垃圾的主要產生源。
2.2 產生量
居民家庭廚余的產生量一般占其生活垃圾產生量的30%~70%。
飯店、餐廳、酒樓、賓館及企事業單位食堂的餐飲垃圾產生量一直呈穩步上升趨勢。有資料顯示:一家中型賓館一天的餐廚垃圾約400公斤,其中食品加工過程中產生的廢料和餐桌上吃剩的廢棄食品各占50%。北京市每天產生的餐廚垃圾約1050噸,每月僅回收的饅頭就約有20噸,相當于140人約一年的口糧。對上海市近3萬家普通餐飲企業和約150家星級飯店的調查表明,上海市平均每天產生的餐廚垃圾約1300噸。杭州市僅飯店、餐廳和酒樓產生的餐廚垃圾每天就超過300噸。即使位于西北的烏魯木齊,飯店、餐廳、酒樓、賓館每天產生的餐廚垃圾也在100噸以上。保守估計,全國城市餐廚垃圾的產生量每天不低于6000萬噸,且隨著餐飲業的不斷發展,餐廚垃圾的產生量還將呈現不斷遞增的趨勢[1]。
2.3 餐廚垃圾的組成
餐廚垃圾的成分以可降解的有機物為主。
居民家庭產生的廚余垃圾主要是食品加工過程中產生的剩余物及剩飯剩菜等。
賓館、飯店和食堂產生的餐廚垃圾主要為剩飯剩菜,其成分有主食所含的淀粉(聚六糖),蔬菜及植物莖葉所含的纖維素、聚戊糖,肉食所含的蛋白質和脂肪,水果所含的單糖、果酸及果膠(多糖)等;無機鹽中以NaCl的含量最高,同時還含有少量的鈣、鎂、鉀、鐵等元素。其化學組成以C、H、O、N、S、Cl為主,如表1所示,其化學分子式可粗略表示為C18.15H31.10O10.80N1.00S0.05?0.03NaCl。

表1 餐廚垃圾的化學成分 (單位:%)
對北京部分賓館、飯店、高級餐廳、普通餐廳、單位食堂等5類餐飲單位實施6個月不同時段的餐廚垃圾采樣檢測所得結果(均值)見表2。

表2 北京市部分餐飲單位餐廚垃圾成分分析結果 (單位:%)
表2中數據表明,餐廚垃圾中含水率很高(74.39%),處理難度較大。對比大豆粗脂肪和粗蛋白含量(19.66%和40.34%)、玉米粗脂肪和粗蛋白含量(3.52%和10.68%),餐廚垃圾絕干物料中粗脂肪和粗蛋白含量約是大豆的1.32倍和0.61倍,約為玉米粗脂肪和粗蛋白含量的7.35倍和2.31倍。另據實驗測定結果表明,餐廚垃圾粗脂肪消化率為88.26%,粗蛋白消化率為89.63%,與常規飼料相近,可見此類垃圾具有較高的資源開發利用價值[2]。
2.4 餐廚垃圾特征
總體上,餐廚垃圾的特點主要表現為:
(1)產生源固定且較為集中,產生量大;
(2)含水率(75%~95%)、油脂含量和NaCl含量較高,處理難度大;
(3)富含蛋白質、淀粉、纖維素、脂肪等有機物(占干物質的95%以上),資源回收價值大;
(4)與其他垃圾相比,有毒有害物質(如重金屬等)含量少,但腐爛變質速度快,易滋長細菌,特別是高溫季節易腐爛變質,導致病原微生物、霉菌毒素等有害物質迅速大量繁殖。
顯然,餐廚垃圾具有鮮明的資源和廢物的雙重特性,既具有很大的資源利用價值,又很容易對環境和人體健康造成不利影響。
3.1 管理法規和政策
20世紀末,瘋牛病、口蹄疫等世界范圍內的畜禽傳染疾病的流行,使人們意識到餐廚垃圾直接用于養殖家畜會帶來巨大的衛生安全隱患,餐廚垃圾的管理在我國部分城市開始得到重視。
2000年5月,上海市農委、商委等6個部門聯合下發了《關于對郊區中小型生豬飼養場、點進行專項治理的通知》[滬農委(2000)第69號],禁止把未經處理的餐廚垃圾用于養殖家畜,禁止未經環衛部門批準的企業進行泔水油回收和再利用處理。此外,上海物價局曾出臺餐廚垃圾的收費政策,規定餐廚垃圾產生者可自行處置,也可委托處置,并對委托收運、處置費暫實行最高限價,收運和處置企業可自行下浮。
2003年1月1日,青島市實施的《青島市無規定動物疫病區管理辦法》規定,“飼養動物不得使用賓館酒店廢棄的食物(泔水)、生活垃圾、過期變質的食品和飼料及國家禁止使用的動物源性飼料”,并試行強收制,以6元/噸的收費標準向餐飲業收取餐飲業剩余物污染費,集中統一處理。
2005年,北京市頒布的《北京市動物防疫條例(草案)》中規定,嚴禁動物養殖場使用飯店、賓館、餐廳、食堂產生的未經無害化處理的餐廚垃圾飼喂動物。2006年,北京市又頒布實施了《北京市餐廚垃圾收集運輸處理辦法》,其中規定餐廚垃圾不得隨意傾倒、堆放,不得排入雨水管道、污水排水管道、河道、公共廁所和生活垃圾收集設施中,不得與其他垃圾混倒。餐廚垃圾的產生者負有對其產生的餐廚垃圾進行收集、運輸和處理的責任;而且明確規定餐廚垃圾的產生者不得將餐廚垃圾交給無相應處理能力的單位和個人,凡準備從事餐廚垃圾的集中收集、運輸和處理的企業,應當依法取得“從事城市生活垃圾經營性清掃、收集、運輸、處理服務”的行政許可和運輸車輛準運證件等相關許可。
雖然上海、青島、北京、廣州、杭州等一些大城市開始重視餐廚垃圾的環境無害化管理,根據自身具體情況制定了餐廚垃圾管理的地方性法規政策,但在國家層面上目前尚無針對餐廚垃圾的管理政策和技術法規,也沒有對餐廚垃圾的管理目標、技術政策等問題進行過系統研究。
3.2 處理技術和示范工程
為適應餐廚垃圾無害化、資源化處理的需要,近幾年來國內引進、開發了幾種處理餐廚垃圾的適用技術,主要有:物理破碎、高溫好氧發酵、厭氧發酵、干燥熱處理、濕熱水解等。
(1)廚房餐廚垃圾物理破碎
采用廚房餐廚垃圾破碎機通過機械破碎將餐廚垃圾割碎,用水沖至市政下水管網中,與城市生活污水一起處理。優點是成本低,占地小,操作方便,沒有二次污染,既可用于居民廚房,也可用于餐廚垃圾產生量比較小的單位食堂。但此技術也有較大的局限性,主要表現在:1)需浪費大量干凈的水進行沖洗,且餐廚廢水中的高有機物含量會導致廢水的COD和BOD增加,大幅度增加了城市市政污水處理廠水量和水質處理的負荷;2)一些營養物同時也被白白沖掉,是一種巨大的資源浪費;3)由于餐廚垃圾廢水中的油脂含量高,尤其是動物脂肪在低溫下會在排水管道里凝結成塊,日積月累就會造成管道阻塞,并且很難清理,進而使得城市的排水能力大大降低,尤其在汛期,還有可能會造成含油污水外溢。
(2)好氧生物處理
餐廚垃圾有機物含量高,營養元素全面,C/N比較低,是微生物的良好營養物質,適用于作堆肥原料。目前國內的生物垃圾處理機,就是一種添加了高效菌種并控制堆肥條件的動態快速有機垃圾堆肥器。北京、上海已有一些示范居民住宅小區和單位食堂等餐廚垃圾量小而分散的地方,設立了生物垃圾處理機,在源頭就地處理餐廚垃圾,消納后的殘渣可作為花肥或小區綠化土。
好氧生物處理的局限性表現在:1)殺菌不徹底;2)用于處理餐廚垃圾時,由于垃圾黏度大、分散性差、油脂含量高,垃圾堆體容易被壓實,導致水分和熱量擴散條件惡化,阻礙了氧氣的滲透以及微生物與有機質的接觸,不利于有機物降解,所以通常需要添加填料;3)魚、肉等高蛋白質腐敗會產生惡臭問題;4)需用場地較大、處理周期長。另外,用于處理高含鹽量和高油脂含量的餐廚垃圾可能會對堆肥過程和堆肥產品品質有不利影響。
北京某生物科技有限公司近年來研究開發出一種采用高溫生物處理餐廚垃圾制取生物有機肥和生物飼料添加劑的技術,已建成幾個小型的餐廚垃圾資源回收處理站并成功投入運行。其方法為,將各種食物生活垃圾和有機廢棄物與米糖、麥麩等調整材料一起投入裝置內,再放入萬分之一比例的BGB高溫復合微生物菌進行自動攪拌、加熱,再用60℃~80℃高溫進行短時間的干燥、滅菌處理,制備出水分低于10%、具有新陳代謝活力的粗粉狀高效微生物和BGB活性微生物菌群產品。然后,將BGB高溫復合微生物菌加入到裝有餐廚垃圾的反應槽內,經過6~8小時高溫發酵、降解、干燥、滅殺各種有害病原菌,生成具有新陳代謝活力的粗粉狀高效BGB活性微生物菌群產品,可作為飼料或肥料使用。該技術適用于相對集中的餐廚垃圾處理。但該技術中采用的餐廚垃圾實際上只是作為一種添加劑,在原料中只占10%(干基)。
(3) 厭氧發酵技術
厭氧發酵技術用于處理一般有機廢物較為成功,國外也有用于處理餐廚垃圾的報道。大多數研究集中在通過厭氧處理從餐廚垃圾中回收甲烷氣體作為能源物質,近年來利用餐廚垃圾厭氧發酵產氫的技術也逐漸受到重視。利用厭氧發酵技術處理餐廚垃圾的優點是能回收大量甲烷氣體,固體物質被消化后可以得到有機肥料和土壤改良劑,兩種產物都具有經濟價值,是一種較成熟的餐廚垃圾處理技術,國外已有成功運行實例以及設備供應。但這種技術也存在一些問題,主要表現在:1)滅菌不徹底;2)沼渣和沼液無害化處置以及沼氣的收集利用水平較低;3)厭氧菌種的采集、培養和馴化過程較復雜;4)操作安全性要求較高。
目前國內少數城市準備采用厭氧發酵技術建設大型餐廚垃圾處理廠,以集中處理城市餐廚垃圾,但由于我國餐廚垃圾的油脂、鹽類和纖維物質含量均遠比國外的高,是否會存在抑制細菌生長、影響處理效果等問題尚難以斷定。
(4)干燥熱處理技術
典型的餐廚垃圾干燥熱處理工藝是將脫水后的餐廚廢物進行加熱干燥,制成肥料原料,干燥的同時實現滅菌,脫出的水分經脫油后送污水處理廠。由于需要預先脫水,這種技術實質上是在物料較干燥的狀態下進行滅菌,所以基本屬于干熱處理。20世紀末,日本茬原公司和新加坡Oradora公司利用該方法對有機垃圾加熱實現飼料化,并且利用該工藝實現了集中處理的工程化裝置,以及分散處理的小型設備。上海市建成的日處理50噸餐廚垃圾制取飼料的處理場,采用的技術就是干燥熱處理工藝。
干燥熱處理工藝對病菌滅殺的效果比較顯著。但存在的問題是:1)由于需要預先除去餐廚垃圾中的水分,操作比較復雜;2)干燥過程需高溫操作,能耗相對較高,控制要求高;3)雖能回收餐廚垃圾中的部分油脂,但回收率不高,且為了滿足飼料要求,產品養分需要調理。
(5)濕熱水解處理技術
清華大學環境系固體所研究開發的濕熱水解處理工藝(Thermal Hydrolysis Process),其方法是將生活垃圾或垃圾分選后的篩下物(主要為垃圾中的廚余等有機質)裝入密閉的濕解反應器內,利用餐廚垃圾中含有的水分,通過加熱實現濕熱環境,可有效滅殺病原菌,去除異味;在100℃~180℃溫度下使其水解1~2小時,垃圾中的大分子有機物水解為易于被動植物消化吸收的小分子有機物,濕解后的物料經過干燥、篩分,可以作為制造飼料和肥料的原料,同時還可回收垃圾中的廢油脂。值得一提的是,經過濕熱水解處理,餐廚垃圾中的固相內部脂質液化浸出,大幅度提高了餐廚廢油的分離回收率。2004年在北京市建成的日處理200噸的餐廚垃圾處理廠采用的就是這種技術。
3.3 餐廚垃圾流向
長期以來,我國并沒有對餐廚垃圾進行專門管理。居民家庭產生的餐廚垃圾,一般是與其它生活垃圾混合收集,并最終進入城市生活垃圾處理系統。餐飲業和企事業單位食堂產生的餐廚垃圾的傳統處理方式,主要是由產生單位賣給利用者,然后送往郊區直接喂養“泔水豬”。一些地方甚至將進入垃圾填埋場的廚余也當成了“垃圾豬”的飼料。
近幾年來,隨著對餐廚垃圾問題的重視,在部分城市其流向也發生了一些變化。如北京、上海等一些城市積極推行垃圾分類收集;廣州等一些城市部分家庭在廚房安裝了破碎機,將餐廚垃圾割碎,用水沖到市政下水管網中,與城市生活污水一起處理。
上海、北京、烏魯木齊等城市相繼建成了處理規模為50~100噸/日的餐廚垃圾無害化資源化處理廠,但由于收集不到充足的餐廚垃圾,很難滿負荷運行。與此同時,部分區域進入廁所、下水道、垃圾收集桶的餐廚垃圾數量明顯增多。
3.4 存在問題分析
餐廚垃圾的傳統處理模式存在很多環境和衛生安全上的問題,主要有:
(1)導致生活垃圾難以處理
居民家庭餐廚垃圾進入生活垃圾,是導致我國生活垃圾含水率高、可生物降解有機物比例高和熱值低、處理難度大的主要原因。
(2)影響人體健康
利用未經處理的餐廚垃圾喂養家畜容易導致疾病傳播。餐飲行業產生的餐廚垃圾可能含有口蹄疫、豬瘟病菌、弓形蟲、沙門氏菌、旋毛蟲、彎曲桿菌等。未經處理直接用以喂養畜禽,通過畜禽體內毒素、有害物質的積累會對人體健康帶來危害,從而造成人畜之間的交叉傳染。而進入垃圾填埋場的家庭餐廚垃圾,易受到重金屬以及有毒有機物的污染。食用這種餐廚垃圾喂養的“垃圾豬”達到一定程度后,會導致人體免疫功能下降,容易發病。因此這種食物鏈銜接形式隱藏著巨大的病原體轉移與擴散的危險。美國、加拿大、歐盟等許多國家和地區已經制定了很多法律禁止用未經處理的餐廚垃圾直接喂豬。
餐廚垃圾中的廢棄油脂被一些不法商販回收提煉,制成“潲水油”摻入食用油中出售,重返居民餐桌,也嚴重影響人體健康。
(3)影響環境衛生
進入生活垃圾的家庭餐廚垃圾發生腐爛變質,會產生使人難以接受的不良感官刺激,如惡臭氣味、異常顏色、酸臭味道、組織潰爛等,從而對環境衛生造成惡劣影響。
餐飲行業產生的餐廚垃圾中的剩菜湯、餿水等含量很大,容易在收集、運輸途中造成泔水泄露從而形成二次污染,嚴重影響了城市環境衛生。
如前所述,我國目前尚無針對餐廚垃圾的管理政策和技術法規,而且沒有對餐廚垃圾的管理目標、技術政策等問題進行過系統研究,并且對餐廚垃圾也還沒有進行實質性的管理。因此,應盡快統一認識,加強對餐廚垃圾處理目標、處理模式等問題的研究。
4.1 管理目標
餐廚垃圾的管理目標是使餐廚垃圾實現減量化、無害化和資源化,促進和諧社會建設和循環經濟發展。
餐廚垃圾的源頭減量對于減少廢物產生量和節約資源有重要意義。要加強宣傳教育、倡導文明就餐,幫助餐飲業的管理者和消費者樹立合理的消費理念,提倡顧客適量點菜和餐后打包,杜絕浪費,促進賓館、飯店和食堂的餐廚垃圾源頭減量。同時,加強垃圾分類收集,鼓勵居民分類投放餐廚垃圾,建立住宅小區居民餐廚垃圾處置點,就地處理,減少餐廚垃圾的二次轉移。賓館、飯店和食堂產生的餐廚垃圾含有大量的蛋白質、維生素、食用油脂、礦物質和纖維素,營養豐富,有較高的回收利用價值,是制作動物飼料和有機肥的豐富資源。兩者相比較,堆肥處理成本略低于制成飼料的成本,但銷售缺乏市場,只能無償提供給農業部門,綜合效益較差。而制成飼料則可有一定的銷售收入,這對于減輕政府和餐飲企業負擔、收運處置公司的市場化運作具有重要意義。國外如德國、芬蘭、古巴等國家就已將餐廚垃圾經適當處理后與飼料配合使用,實現資源化。我國飼料蛋白質短缺,目前每年仍然有幾百億公斤的糧食缺口,不得不靠進口和運用庫存來彌補。餐廚垃圾資源化正好部分補充了飼料蛋白質的短缺。
4.2 處理模式
鑒于我國餐廚垃圾產生源廣而分散,又相對集中,以及餐廚垃圾易腐爛變質的特性,建設大型處理廠將大范圍產生的餐廚垃圾集中處理并不可取。大范圍集中處理,運輸時間較長,餐廚垃圾易變質,其資源化價值將會降低,只能夠作為堆肥和厭氧生物處理的原料,這必然會導致處理成本高、產品效益低。而分散處理質量又難以監控。顯然,我國餐廚垃圾應采用相對集中的處理方式。北京市海淀上地餐廚垃圾處理站成功運行的經驗充分說明了這一點。該處理站集中處理上地街道轄區內27家中小餐館每天產生的餐廚垃圾,使海淀上地街道進入泔水“零剩余”時代,成為國內第一個沒有泔水外排的街道。
居住小區、大廈和工業區的生活垃圾分類可按照“大類粗分,廚余垃圾就地處理”的原則進行,應逐步在小區、大廈和工業區推行廚余垃圾單獨收集和就地處理。如:北京市規定居住小區、大廈和工業區的開發建設單位、物業管理單位(房屋管理單位)必須選定適宜的地點或場所配套設置生活垃圾分類收集的容器、設施和廚余垃圾處理設備;上海市規定新建住宅區的每一組團都應設置相應處理能力的生化處理裝置,廚余(有機)垃圾直接進入生化處理裝置處理。
4.3 運作模式
制訂城市餐廚垃圾的處置和管理辦法,明確餐廚垃圾的范圍、管理處置的原則,組織管理體制、各有關管理部門職責、市場有償運行機制、餐飲業主的責任和義務等,對餐廚垃圾從產生源頭、收運過程及后續處置全過程進行監管。
在加強監管的條件下,按照市場化運作機制組建專業的餐廚垃圾收運處置公司,依靠政策法規,實行覆蓋全市餐飲行業的餐廚垃圾密閉收運,定時、定點處置。引導、鼓勵社會單位、企業以及自然人積極參與餐廚垃圾處置的投資、經營, 通過市場化運作,使餐廚垃圾處置走向產業化、資源化。
[1] 任連海. 城市典型固體廢棄物資源化工程[M]. 北京:化學工業出版社,2009.
[2] 任連海. 餐廚垃圾濕熱處理成套技術研究與應用[D]. 北京,清華大學博士論文,2006.
Status, Problems and Countermeasures in Management of Food and Kitchen Wastes
REN Lian-hai1, NIE Yong-feng2
(1. School of Chemistry and Environmental Engineering of Beijing University of Industry and Commerce, Beijing 100048; 2. Institute of Pollution Control of Solid Wastes and Resource, Department of Environment of Qinghua University, Beijing 100084, China)
Aimed at the characteristics on great quantity of production, wide generation, high water ratio and high organic matter of food and kitchen wastes causing environmental pollution, the paper analyzes the production situation, treatment technology and engineering of food and kitchen wastes, points out the main problems existed in food and kitchen wastes management and puts forward the relevant countermeasures.
food and kitchen waste; innocuousness; resource; management; countermeasure
X705
A
1006-5377(2010)12-0045-05