宿遷市餐廚垃圾特性分析

景學(xué)森　孔芹　孫偉偉　魏小鳳　蒲文鵬　王冠平

摘要：在宿遷市餐廚垃圾抽樣調(diào)研的基礎(chǔ)上，對(duì)垃圾組分、成分進(jìn)行了檢測(cè)分析，結(jié)果顯示：該市餐廚垃圾組分平均含水率高達(dá)79.52%，含油率3.82%，與其他城市餐廚垃圾差異不大。固體組分主要為食物廚余，其次為骨頭貝類等物，不同餐館的餐廚垃圾，這兩類組分差異最為顯著。VS/TS平均含量87.18%，固體物中蛋白質(zhì)含量27.1%，有機(jī)物含量高，營(yíng)養(yǎng)豐富，針對(duì)這些特點(diǎn)，建議該市餐廚垃圾采用厭氧發(fā)酵處理技術(shù)。

關(guān)鍵詞：餐廚垃圾；組分；成分；特性分析

DOI： 10.14068/j.ceia.2015.05.021

中圖分類號(hào)：X708 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6444（2015）05-0088-04

餐廚垃圾主要是指食品加工和飲食過(guò)程中產(chǎn)生的易腐廢棄物[1]，我國(guó)每年約產(chǎn)生4 000萬(wàn)t的餐廚垃圾，隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，餐廚垃圾的產(chǎn)生量以每年8%～10%的速度不斷增長(zhǎng)[2]。餐廚垃圾具有組分復(fù)雜，含水率高，油脂、有機(jī)質(zhì)含量高的特點(diǎn)，高溫易腐敗，并分散刺鼻惡臭[3]。餐廚垃圾主要產(chǎn)生于餐館、飯店、食堂、廚房等人口生活區(qū)，產(chǎn)生源數(shù)量龐大，區(qū)域分散，給市政管理帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)，如果處置不當(dāng)，必將嚴(yán)重污染環(huán)境、損害居民健康。

1 樣品的采集及分析方法

1.1 調(diào)查研究方法

本文調(diào)查對(duì)象為宿遷市，城鎮(zhèn)人口138萬(wàn)。各類餐飲單位、企業(yè)食堂、學(xué)校食堂等約1716家，經(jīng)全覆蓋問卷調(diào)研，餐廚垃圾產(chǎn)生量約60 t/d。將該市餐館劃分為特色餐館、大眾餐館、食堂3種類型[4-5]，根據(jù)餐館所在地理位置、人口密度等隨機(jī)選取了3家特色餐館、8家大眾餐館、1家食堂為抽樣對(duì)象，研究該市餐廚垃圾總體特性。

1.2 分析檢測(cè)方法

按照《城市生活垃圾采樣和物理分析方法》（CJ/T 3039—95）進(jìn)行樣品采集，在泔水桶內(nèi)，將餐廚垃圾攪拌混勻，消除沉淀、分層現(xiàn)象，取餐廚垃圾20 kg，置于取樣桶中，適當(dāng)粉碎混合后，取其中5 kg作為分析樣品。樣品加冰塊，在4℃下密封保存，保存時(shí)間不超過(guò)3天。

在制樣過(guò)程中，采用手工分類的方法將骨頭、塑料、織物、木竹、金屬等從樣品中分揀出來(lái)，沖洗、烘干后，再用電子天平對(duì)各組分的質(zhì)量進(jìn)行稱量，通過(guò)計(jì)算，即可得到各組分占樣本總質(zhì)量的百分比。經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的樣品，破碎混勻后，達(dá)到均質(zhì)化，作為試樣進(jìn)行成分分析。餐廚垃圾成分包括水分、油脂和固體，含水率參考GB 5009.3—2010、總油脂依據(jù)GB/T 14772—2008測(cè)定。鹽分、蛋白質(zhì)、總碳、總氮分別參照HJ/T 51—1999、 GB/T 5009.5—2003、CJ/T 96—2013測(cè)定。

2 餐廚垃圾特性分析

2.1 組成分析

按照上述方法，對(duì)樣品的主要成分和物理組成進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，結(jié)果如表1所示。由于對(duì)該市餐館的類別缺乏數(shù)量調(diào)研，因此將這12個(gè)抽樣樣本的算術(shù)平均值作為該市餐廚垃圾總體特征的估計(jì)。由表1可知，該市餐廚垃圾含水量較高，平均值為79.5%，符合我國(guó)餐廚垃圾高含水率的基本特點(diǎn)，且各樣品之間差異較小，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差僅為0.06，表現(xiàn)出顯著的均一性。平均含油率為3.8%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.26，說(shuō)明各樣品之間的差異比較明顯，可能是兩方面的原因，一是各餐館提供的食物中的油脂存在較大差異，二是個(gè)別餐館對(duì)餐廚垃圾中的油脂已經(jīng)進(jìn)行了部分回收；平均總固體（TS）為16.67%，和茍劍鋒等人的研究結(jié)果是一致的[6-7]，表明我國(guó)北方居民的飲食結(jié)構(gòu)是比較相似的，區(qū)域之間的差異并不太大。高含油量和含鹽率都可抑制厭氧發(fā)酵的順利進(jìn)行。有研究得出，油脂發(fā)酵極易產(chǎn)生致癌物質(zhì)黃曲霉素，危害人類健康；李小鳳、王巧玲[8-9]等也得出餐廚垃圾中含油量越高，厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣量越小的結(jié)論。因此，油脂高含量的餐廚垃圾在未經(jīng)預(yù)處理時(shí)，不宜直接用作厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣。

將樣品按來(lái)源分為特色餐館（#1～3樣）、大眾餐館（#4～11樣）、食堂（#12樣）3類，結(jié)果如圖1所示。3類餐館所產(chǎn)生的餐廚垃圾的總油脂、TS差異較大，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為0.14、0.24，但是樣本總體的總油脂、TS相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為0.26、0.30（見表1），比前者更大，這表明前者的差異可能是由多種因素隨機(jī)造成的，餐館類型的差異并不足以對(duì)餐廚垃圾的含水率、總油脂、TS造成顯著的差異。因此，對(duì)餐廚垃圾的主要成分而言，研究餐廚垃圾的來(lái)源的意義不大，將抽樣樣本的均值作為樣本總體的估計(jì)即可。

由表1可知，餐廚垃圾中固體物主要以食物垃圾、骨頭貝類為主，平均含量分別為83.77%、15.48%，其次是少量的木竹、塑料、陶瓷、玻璃、織物。一般而言一次性筷子、包裝袋、紙巾等一次性用品廢棄物，以及陶瓷、玻璃會(huì)和生活垃圾一起收集，但是由于管理上的差異，仍有少量此類雜物會(huì)混入餐廚垃圾，也就出現(xiàn)了如表1所示的結(jié)果。因?yàn)榻饘購(gòu)U棄物具有較高的回收價(jià)值，會(huì)很快進(jìn)入資源回收利用環(huán)節(jié)，所以表1中幾乎看不到金屬?gòu)U棄物。

來(lái)自特色餐館、大眾餐館、食堂的餐廚垃圾中的骨頭含量分別為27.4%、12.4%、4.5%，呈現(xiàn)比較顯著的差異（見圖2），這可能是因?yàn)樘厣宛^中排骨、雞鴨、貝類食物消費(fèi)較多，所以垃圾中骨頭貝類雜物也較多。

2.2 成分分析

餐廚垃圾中固體廢棄物主要以食物廚余為主，包括米飯、肉類、面條、蔬菜等。由表2可知，各樣本的TS含量差異較大，特別是#1、#12樣，TS含量大于20%，遠(yuǎn)大于平均值，表現(xiàn)出極大的特異性，而其他10個(gè)樣本的TS含量在11.9%～17.6%，均值為14.73%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差僅為0.13；#1、#12樣本分別來(lái)自烤鴨店和食堂，前者鴨骨較多，而后者幾乎沒有湯類，所以TS含量較高。VS/TS的均值為87%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為0.12，遠(yuǎn)小于TS的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差0.30，這說(shuō)明，各餐館經(jīng)營(yíng)菜品、管理方式的差異，會(huì)導(dǎo)致餐廚垃圾的組成有較大差異，但VS/TS是相對(duì)穩(wěn)定的，其平均值高達(dá)87%，這說(shuō)明該市餐廚垃圾具有很高的可生物降解性，是優(yōu)良的厭氧發(fā)酵的原料。

總固體中的有機(jī)質(zhì)可分為淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪等。此次調(diào)研僅僅對(duì)蛋白質(zhì)含量進(jìn)行了檢測(cè)。由于菜品的差異，所以蛋白質(zhì)含量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差大于VS/TS的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。餐廚垃圾蛋白質(zhì)平均含量為29.29%，而北京市餐廚垃圾蛋白質(zhì)平均含量為24.59%[4]，并無(wú)顯著差異。

一般而言，C/N在15～25都是厭氧發(fā)酵較佳水平[10]，過(guò)高或過(guò)低都會(huì)對(duì)發(fā)酵過(guò)程產(chǎn)生抑制作用。從表1可知，該C/N平均值為10.32，處于較低水平，進(jìn)行厭氧發(fā)酵時(shí)，需適當(dāng)補(bǔ)充碳源。

平均鹽分含量為1.61，和李成立[11]對(duì)青島市的研究成果接近，當(dāng)鹽分含量大于1.5%時(shí)，將會(huì)對(duì)厭氧發(fā)酵產(chǎn)生強(qiáng)抑制作用[12]，而且高鹽分會(huì)降低有機(jī)肥料的肥料化效率。

3 餐廚垃圾處理技術(shù)分析

該市餐廚垃圾具有一般餐廚垃圾的共同特點(diǎn)，平均熱值僅有700 kcal/kg，遠(yuǎn)低于我國(guó)生活垃圾的熱值；同時(shí)含水率高達(dá)79.5%，因此，該市餐廚垃圾既不適于直接焚燒，也不適于直接填埋。針對(duì)該市餐廚垃圾有機(jī)物含量高、營(yíng)養(yǎng)豐富、鹽分高、C/N低的特點(diǎn)，建議和畜禽糞便、秸稈混合，采用聯(lián)合厭氧發(fā)酵技術(shù)[13-14]。厭氧發(fā)酵技術(shù)可回收地溝油，并將垃圾中的有機(jī)質(zhì)降解轉(zhuǎn)化為甲烷等能源氣體，沼渣可用于生產(chǎn)有機(jī)肥，是一種綠色環(huán)保、清潔能源技術(shù)。

4 結(jié)論

（1）該市餐廚垃圾含水率為79.52%，含油率為3.82%，和其他城市餐廚垃圾差異不大；垃圾來(lái)源對(duì)垃圾的含水率、含油率、VS/TS影響不大；源自不同餐館的垃圾，骨頭貝類等固體廢物含量差異最為顯著。

（2）該市餐廚垃圾TS含量為16.67%，主要以食物廚余、骨頭貝類為主，干基平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為83.8%和15.5%，固體物中蛋白質(zhì)含量為27.1%，具有很高的可生物降解性。

（3）針對(duì)該市餐廚垃圾高含水率、營(yíng)養(yǎng)豐富等特點(diǎn)，建議采用厭氧發(fā)酵處理技術(shù)。

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