餐廚垃圾聯合處理技術研究進展

陶藝 歐陽峰

摘要：餐廚垃圾地域差距大，有機負荷高。單獨進行處理效率不高，產生的社會和經濟效益不甚理想?；诖?，餐廚垃圾與其他消化基底物的聯和處理應運而生。本文介紹幾種主流的餐廚垃圾及聯合處理物的基本特性以及其聯合處理方法，總結并提出了未來的研究方向。

關鍵詞：餐廚垃圾;生物處理;聯合處理

餐廚垃圾約占城市生活垃圾的60%，年產量超過6000萬噸。餐廚垃圾中含淀粉、動物脂肪、食物纖維等物質，具有高含水率、高油脂、易腐熟等特點，是一種較難資源化的廢棄物。傳統的方式是采用厭氧消化，使得餐廚垃圾處理后產生沼氣，但是，由于餐廚垃圾中可發酵成分含量高，單獨進行厭氧消化時很容易發生酸化，且厭氧消化適宜的C/N為25～35，而餐廚垃圾的C/N不在此范圍。故研究者將餐廚垃圾與其他底物混合消化，本文將介紹三種常見的餐廚垃圾混合消化：餐廚垃圾與污泥、餐廚垃圾與秸稈以及餐廚垃圾與動物糞便聯合消化。

1餐廚垃圾與污泥聯合處理

1.1市政污泥基本特性

隨著我國人民生活水平的提高，市政污泥的產量也日益增大[1]，市政污泥主要來源于污水處理廠，具有含水率高，微生物含量大的特點。統計分析表明，市政污泥中有機質含量達到384g/kg，氮磷等養分含量達到48.3g/kg[2]?？梢?，市政污泥成分復雜，如果不及時妥善處理，很容易引發二次污染，對人居與社會環境造成十分惡劣的影響。

1.2餐廚垃圾與污泥聯合處理研究進展

聯合市政污泥與餐廚垃圾進行生物處理，可以平衡碳氮比，通過耦合實現二者資源化處理。目前，國內外比較流行的聯合處理技術是聯合厭氧發酵、聯合生物干化和聯合生物蒸發[3]。三者均具有減少和穩定餐廚垃圾和污泥的作用，運行機制類似。聯合厭氧發酵可回收能源與材料，同時減少餐廚垃圾和城市污泥的體積，增強二者的耦合效應，剩余沼渣也可以進一步填埋[4]。聯合生物干化是對污泥和餐廚垃圾的預處理過程，主要降低物料的水分含量，同時保留大部分有機物化學氧化總熱值，以提高再生燃料的熱值，減容的同時，也利于儲存和轉運[5]。聯合生物蒸發屬于水處理技術，其主要目的是去除廢液中的水分，同時減少混合物中的污染物。蒸發后的污泥可作為膨脹劑和微生物載體回收利用。

2餐廚垃圾與秸稈聯合處理

2.1秸稈基本性質

秸稈指小麥、水稻等農作物收獲種子后的剩余部分，秸稈富含氮、磷和多種有機質。它是一種多用途的可再生生物資源，秸稈的粗纖維含量高（31%-41%），并含有木質素。秸稈作為我國最主要的農業廢棄物，年產生量達8萬噸以上，其回收利用逐漸引起人們的重視。利用厭氧消化技術聯合處理秸稈與餐廚垃圾，可實現二者的資源化利用，減少污染，并可以生產沼氣作為能源，已被證明是一種環境友好、經濟效益高的處理方法。

2.2餐廚垃圾與秸稈聯合處理研究進展

目前的研究表明，餐廚垃圾單獨厭氧消化容易導致揮發性脂肪酸和氨氮的積累，且存在產甲烷菌的活性受抑制的問題，消化系統較難穩定運行;秸稈直接進行厭氧消化，不易被酶和微生物降解[6]，效果并不理想。如果餐廚垃圾和秸稈按一定比例混合進行混合厭氧消化，將物料的碳氮比調整到20～30[7]，或者在將餐廚垃圾與秸稈在35℃下進入序批式混合厭氧消化試驗[16]，加強了反應體系的營養平衡，提高了系統的穩定性，取得了較高的甲烷生產率和物質降解率。研究表明，餐廚垃圾聯合秸稈消化具有較好的發展潛力。

3餐廚垃圾與動物糞便聯合處理

3.1動物糞便基本性質

畜禽養殖業是農業污染源的重要組成部分，畜禽糞便的不當排放將造成生態環境中COD、TN、TP超標，因此，許多研究將動物糞作為厭氧消化最常用的原料之一。動物糞便緩沖能力強，營養豐富，但多為難降解成份，單獨進行厭氧消化時，系統啟動慢，處理周期長，沼氣產率低[8]。

3.2餐廚垃圾與動物糞便聯合處理研究進展

餐廚垃圾和動物糞便混合厭氧消化可以充分利用其厭氧消化特性和產氣潛力，提高發酵效率，動物糞便作為發酵底物，氮含量高，在厭氧發酵過程中容易產生氨氮積累和甲烷產生抑制。如果采用餐廚垃圾與動物糞便共發酵來調整發酵底物的養分比例，會提高發酵效率，在底物濃度不變時，不同比例的動物糞便和廚余垃圾混合，混合發酵產氣量明顯高于單獨厭氧發酵產氣量，也有研究指出二者來源和性質的不同會導致產氣效果的不同[9]，這表明，餐廚垃圾中含有大量可直接利用有機成分的微生物，與動物糞便混合發酵的協同效應明顯[10]。

4 結論

餐廚垃圾具有高水分、高有機質含量、時空差異明顯、風險與資源并存等特點。目前常用的餐廚垃圾處理技術通常存在資源利用率低、經濟效益不理想的缺陷。利用餐廚垃圾聯合其他污染物消化處理，可以實現廢物資源化處置，提高公共資源利用率，是一種合理的處置方式。但目前，餐廚垃圾聯合處理處于起步階段，部分工藝尚處于理論與實驗階段，系統裝置和設備還在研發和優化中，無法滿足市場化要求。未來需要加強污染物協同機制的深入研究，早日推廣使用聯合處理技術。

參考文獻

[1]中華人民共和國生態環境部.2017年中國生態環境狀況公報[R]，2018.

[2]李艷霞，陳同斌，羅 維，等.中國城市污泥有機質及養分含量與土地利用[J].生態學報，2003，（11）：2464-2474.

[3]王永會，趙明星，阮文權.餐廚垃圾與剩余污泥混合消化產沼氣協同效應[J].環境工程學報，2014，8（6）：2536-2542.

[4]Weemaes M P J，Verstraete W H.Evaluation of current wet sludge disintegration techniques[J].Journal of Chemical Technology & Biotechnology，1998，73（2）：10.

[5]Ma J，Zhang L，Li A.Energy-efficient co-biodrying of dewatered sludge and food waste：Synergistic enhancement and variables investigation[J].Waste Management，2016，（56）：411-422.

[6]Yong Z H，Dong Y L，Zhang X，et al.Anaerobic co-digestion of food waste and straw for biogas production [J].Renewable Energy，2015，78：527-530.

[7]Lin J，Zuo J E，Gan L L，et al.Effects of mixture ratio on anaerobic co-digestion with fruit and vegetable waste and food waste of China[J].Journal of Environmental Sciences，2011，23（ 8） ：1403-1408.

[8]Frauke，Susanne，Eberhard.Effects on the biogas and methane production of cattle manure treated with unease inhibitor[J].Biomass and Bioenergy，2015，75：75 -82.

[9]李榮平，李秀金.半連續式廚余和動物糞便混合厭氧消化[J].北京化工大學學報，2007，34 （ 增刊Ⅱ） ：8 - 11.

[10]孟穎，唐明躍，孫芳青，等.餐廚、果蔬與動物糞便多元混合物料厭氧消化實驗研究[J].中國沼氣，2013，31（ 04） ：12-16，48.

*作者簡介：陶藝（1997-），男，在讀碩士研究生，從事固廢資源化研究，電郵ty8957622@163.com。歐陽峰（1965-），通訊作者，男，博士（教授），從事固廢管理研究，