學(xué)校食堂餐廚垃圾組分及生化指標(biāo)分析*

呂錦怡，解曉雙，何彩橋，欒崇林（深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院 應(yīng)用化學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院，廣東 深圳 518055）

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學(xué)校食堂餐廚垃圾組分及生化指標(biāo)分析*

呂錦怡，解曉雙，何彩橋，欒崇林*
（深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院 應(yīng)用化學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院，廣東 深圳 518055）

摘 要：連續(xù)一周采樣深圳某高校食堂的餐廚垃圾，分揀后，餐廚垃圾中蔬菜、肉/魚、谷物以及其它組分分別占總質(zhì)量的25.32%，11.81%，51.05%和11.82%．實(shí)驗(yàn)測得餐廚垃圾中總糖、脂肪、蛋白質(zhì)和鹽分的含量分別為 6.74%，3.07%，11.52%和0.84%．學(xué)校餐廚垃圾中可燃成分——總碳的含量為39.19%，灰分為7.77%，含水量為70.90%．高含水量降低了餐廚垃圾的熱值，不利于焚燒處理．學(xué)校餐廚垃圾的生物降解度為 42.50%，pH 值為 6.65，呈微酸性，可考慮生物降解處理．

關(guān)鍵詞：學(xué)校食堂；餐廚垃圾；組分；生化特性

隨著城市化進(jìn)程加快，“垃圾圍城”現(xiàn)象日益加劇.如何解決城市生活垃圾問題已經(jīng)成為困擾城市經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的難題之一[1].在城市生活垃圾中，餐廚垃圾高達(dá)40%~50%，而且所占比例逐年升高[2].目前餐廚垃圾的處理方式主要有填埋、焚燒、用作飼料和生物降解.直接進(jìn)行填埋，除了會(huì)占用大量土地資源，還會(huì)產(chǎn)生滲濾液、惡臭等，造成二次污染[3].歐盟已經(jīng)出臺(tái)法令禁止生垃圾直接填埋處置.由于廚余垃圾濕基熱值僅約為2100 kJ/kg，采用焚燒法處理餐廚垃圾時(shí)需添加燃料，發(fā)電效能較低，如果焚燒不充分，還會(huì)產(chǎn)生二噁英等有害氣體，污染環(huán)境[4].餐廚垃圾營養(yǎng)豐富，但未經(jīng)消毒處理的餐廚垃圾重新進(jìn)入食物鏈后，不但容易引起畜禽感染疾病，還可能會(huì)造成某些疾病在人群中的傳播[5].因此，目前北京等多個(gè)城市已經(jīng)通過立法，禁止餐廚垃圾直接用作飼料.生物降解法利用菌種處理餐廚垃圾，可將餐廚垃圾中富含的有機(jī)物分解成水、二氧化碳和有機(jī)質(zhì)，消化率高達(dá)90%，不但可以使垃圾減量，而且分解后的少量殘?jiān)歉咝У挠袡C(jī)生物肥料，被認(rèn)為是一種較為理想的處理方式.

學(xué)校食堂供餐量大，產(chǎn)生的餐廚垃圾量大、集中，不易摻雜雜物.如果能夠“就地取材”，建立小型餐廚垃圾處理站，利用生物降解方式將其變?yōu)橛袡C(jī)肥，用于校園綠化施肥，無疑將是學(xué)校餐廚垃圾無害化、減量化和資源化的一種較理想的處理方式.由于生活水平、飲食習(xí)慣的不同，不同地區(qū)餐廚垃圾的組成成分會(huì)不同.另外，即使同一地區(qū)，學(xué)校食堂的餐廚垃圾與家庭餐廚垃圾組成成分也會(huì)不同.其物理和生物化學(xué)特性也會(huì)隨著組成成分的不同而發(fā)生變化.探索學(xué)校餐廚垃圾的組分及生化特性，是餐廚垃圾的生物降解處理的前提.本文選取深圳某高校食堂的餐廚垃圾，對(duì)餐廚垃圾的組分、生化特性、熱力特性等進(jìn)行分析和檢測，以及為深圳學(xué)校餐廚垃圾的處理方式、設(shè)備設(shè)計(jì)及工藝等提供依據(jù).

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1材料與試劑

餐廚垃圾由深圳某高校的3個(gè)食堂提供，采樣分別標(biāo)記為第1、第2、第3采樣點(diǎn).采樣時(shí)，需將潲水桶內(nèi)的餐廚垃圾充分?jǐn)嚢瑁旌暇鶆蚝螅儆蒙鬃又苯硬扇? kg左右的餐廚垃圾作為樣本[6].每個(gè)采樣點(diǎn)每日平行采樣5份，連續(xù)采樣一周（5天）.

試劑：乙酸鋅、亞鐵氰化鉀、甲基紅、鹽酸、氫氧化鈉、堿性酒石酸銅甲液、堿性酒石酸銅乙液、石油醚、乙醚、硫酸銅、硫酸鉀、硼酸、鉻酸鉀、硝酸銀、重鉻酸鉀、硫酸亞鐵銨、濃硫酸、試亞鐵靈指示液等.

1.2儀器設(shè)備

DS-1高速組織搗碎機(jī)，成都華衡儀器有限公司；DHG-9123A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；SXL-108型程控箱式電爐，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；K-360凱氏定氮儀，瑞士BUCHI有限公司；809Titrando電位滴定儀，瑞士萬通中國有限公司；pH-3C 數(shù)字酸度計(jì)，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司.

1.3樣品處理

為了保證采集到的餐廚垃圾樣本組成均勻.本文采用DS-1高速組織搗碎機(jī)先對(duì)樣本進(jìn)行破碎、攪拌約30 min，然后根據(jù)各檢測項(xiàng)目所需的數(shù)量，進(jìn)行縮分和取樣.

2　結(jié)果與討論

2.1餐廚垃圾的組分分析

餐廚垃圾的組分分析采用手工分類的方法進(jìn)行，即直接用鑷子將樣本中的蔬菜、肉類、谷物（米飯、面食）從樣品中分揀出來，再用電子天平對(duì)各組分的質(zhì)量進(jìn)行稱量，通過計(jì)算即可得到各組分占樣本總質(zhì)量的百分比，以及各組分之間的比例[6]，結(jié)果見表1.

從表1 以看出，谷物占餐廚垃圾的比例最高，平均值達(dá)到了51.05%，而一般城市餐廚垃圾谷物含量在20%左右.這主要是因?yàn)閷W(xué)校食堂按“2兩”、“4兩”規(guī)格打飯，往往造成打多了，吃不完，只能倒掉.學(xué)校餐廚垃圾各組分之間，蔬菜∶肉/魚∶谷物∶其他的比例大約為3:1:5:1.

2.2生化特性的檢測

2.2.1主要營養(yǎng)成分含量

餐廚垃圾的營養(yǎng)成分主要是指其中的糖類、脂肪、蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)，這些大分子物質(zhì)的含量，直接影響到餐廚垃圾的處理方式.本文采用返滴定法[7]測定餐廚垃圾中的糖類、酸水解法[8]測定脂肪，凱氏定氮法[9]測定蛋白質(zhì)、電位滴定法[10]測定鹽分，結(jié)果見表2.

由表2可見，餐廚垃圾中總糖、脂肪、蛋白質(zhì)的總和占到餐廚垃圾的20%以上，說明餐廚垃圾具有非常豐富的營養(yǎng)成分，有利于生物降解利用.城市餐廚垃圾鹽分含量一般在0.2%~1.0%[11]，本實(shí)驗(yàn)測得鹽分為0.84%，餐廚垃圾中的鹽分，不利于餐廚垃圾經(jīng)生物降解后產(chǎn)生的有機(jī)肥的利用，因?yàn)辂}分會(huì)使土壤板結(jié).

2.2.2熱力特性的檢測

餐廚垃圾的總碳、灰分、水分可以用來判斷餐廚垃圾是否適合直接焚燒處理.本文采用文獻(xiàn)[12-14]的方法分別對(duì)總碳、灰分和水分進(jìn)行了測定，測定結(jié)果見表3.

通常認(rèn)為，城市生活垃圾可焚燒性的界限值為含水量≤50%、灰分≤60%、可燃成分（總碳為主要的可燃成分）≥25%[11].表3結(jié)果顯示，學(xué)校餐廚垃圾的平均灰分和總碳分別為7.77%和39.19%，滿足焚燒性處理的要求.但學(xué)校餐廚垃圾有極高的含水量，含水量達(dá)到70.90%，水在加熱時(shí)會(huì)變成水蒸氣，帶走大量熱量，降低垃圾熱值.因此，如果不進(jìn)行“液固分離”，僅從熱值考慮，學(xué)校餐廚垃圾不適合焚燒處理[11].

2.2.3生物特性

本文采用重鉻酸鉀氧化法[11]，稱取樣品10g 置于 1L 燒杯中，加入 500mL 蒸餾水 5min，靜置，取上清液，測定了餐廚垃圾的生物可降解度，并用pH-3C 數(shù)字酸度計(jì)測定其pH 值，結(jié)果見表4.

由表4可見，餐廚垃圾的平均生物可降解度達(dá)到42.50%，pH約為6.65，顯微酸性，與文獻(xiàn)[15]報(bào)道的接近，可考慮生物降解方法處理.

表1　餐廚垃圾的組分（n=5×5）

表2　餐廚垃圾營養(yǎng)成分含量（n=5×5）

表3　餐廚垃圾熱力特性（n=5×5）

表4　餐廚垃圾生物特性檢測結(jié)果（n=5×5）

3　結(jié) 論

通過對(duì)深圳某高校3個(gè)食堂餐廚垃圾一周的連續(xù)采樣和實(shí)驗(yàn)，得到的餐廚垃圾的組分和生化特性指標(biāo)數(shù)據(jù)為：學(xué)校餐廚垃圾中蔬菜、肉/魚、谷物以及其它組分分別占總質(zhì)量的25.32%，11.81%，51.05%和11.82%.其中谷物占到了總量的一半，高于一般城市餐廚垃圾平均20%左右的含量；學(xué)校餐廚垃圾主要營養(yǎng)成分，即總糖、脂肪、蛋白質(zhì)和鹽分的含量分別為 6.74%，3.07%，11.52%，0.84%.學(xué)校餐廚垃圾中可燃成分——總碳的含量并不低，但含水量高達(dá) 70.90%，降低了其熱值，不利于焚燒利用.學(xué)校餐廚垃圾的生物降解度為 42.50%，pH 值為 6.65，呈微酸性，可考慮生物降解處理.但餐廚垃圾的含鹽量較高，因此生物降解后產(chǎn)生的有機(jī)肥不適合大量和多次施用.

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*項(xiàng)目來源：廣東大學(xué)生科技創(chuàng)新培育專項(xiàng)資金（編號(hào)：PDJH2015B0778）

Component and Biochemical Indexes of Kitchen Waste from School Canteen

LU Jingyi, XIE Xiaoshuang, HE Caiqiao, LUAN Chonglin*
（School of Applied Chemistry and Biotechnology, Shenzhen Polytechnic, Shenzhen, Guangdong 518055, China）

Abstract:The kitchen waste samples from three canteens in a university in Shenzhen were successively obtained for a week(5 days). After sorting, vegetables, meat/fish, grains, as well as other substances accounted for 25.32%, 11.81%, 51.05% and 11.82% respectively in the total weight. The experiment results show that total sugar, fat, protein and salt are 6.74%, 3.07%, 11.52% and 0.84% respectively. The combustible component-total carbon is 39.19%, and the ash is 7.77%. The water amounted to as high as 70.90%, which reduced the calorific value and is not conducive to incinerate and recycle the kitchen waste. The bio-degradation degree is 42.50% and the pH value is 6.65, slightly acidic. Biological degradation treatment of the kitchen waste could be taken into account.

Key words:school canteen; kitchen waste; component; biochemical characteristic

*通訊作者：欒崇林（1965-），男，博士，教授，主要研究方向：食品安全與檢測.

作者簡介：呂錦怡（1994-），女，深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院化生學(xué)院2013級(jí)學(xué)生.

收稿日期：2015-11-18

DOI:10.13899/j.cnki.szptxb.2016.03.012

中圖分類號(hào)：X799.3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1672-0318（2016）03-0059-03