餐廚垃圾，俗稱泔腳，主要產(chǎn)生于餐館、食堂、酒店等集中餐飲場(chǎng)所。其主要特點(diǎn)是有機(jī)物含量豐富、水分含量高、易腐爛，其性狀和氣味會(huì)對(duì)環(huán)境衛(wèi)生造成惡劣影響，且容易滋長(zhǎng)病原微生物、霉菌毒素等有害物質(zhì)。其主要成分見(jiàn)表1所示。
表1餐廚垃圾主要成分％1國(guó)內(nèi)外餐廚垃圾處理現(xiàn)狀
1.1美國(guó)餐廚垃圾處理現(xiàn)狀
美國(guó)每年餐廚垃圾產(chǎn)生量約2600萬(wàn)t，占生活垃圾總量的11.4％。多以堆肥方式處理家庭產(chǎn)生的餐廚垃圾及庭院垃圾，同時(shí)有部分餐廚垃圾采用就地破碎直排的方式排入下水道。
1.2歐盟餐廚垃圾處理現(xiàn)狀
歐盟國(guó)家已實(shí)施的垃圾填埋法令禁止將餐廚垃圾進(jìn)行填埋處置。從2003年起歐洲在餐廚垃圾處理中主要采用厭氧發(fā)酵處理。
1.3日本餐廚垃圾處理現(xiàn)狀
日本每年來(lái)源于食品銷售渠道和酒店的餐廚垃圾約600萬(wàn)t，占生活垃圾總量的12％。主要的處理方式為利用食品廢棄物生產(chǎn)動(dòng)物飼料或采用厭氧發(fā)酵處理，其中厭氧發(fā)酵處理的較多。
1.4韓國(guó)餐廚垃圾處理現(xiàn)狀
韓國(guó)1995年成立了餐廚廢棄物管理委員會(huì)，餐廚垃圾回收率由1995年的2％提高到2001年的21％。餐廚垃圾的處理方式主要以厭氧發(fā)酵和飼料化為主。
由于韓國(guó)近來(lái)對(duì)飼料源頭和生產(chǎn)過(guò)程的安全監(jiān)督做出更嚴(yán)格的規(guī)定，在一定程度上影響了餐廚垃圾飼料化處理設(shè)施的運(yùn)行和發(fā)展。
1.5我國(guó)餐廚垃圾處理現(xiàn)狀
目前我國(guó)已建成的餐廚垃圾處理的工程實(shí)例較少，但正處于快速發(fā)展階段，繼北京、上海等大城市建成數(shù)個(gè)餐廚垃圾處理廠之后，寧波、蘇州、蘭州等二線城市也正在采用微生物處理、動(dòng)態(tài)好氧堆肥和預(yù)處理+厭氧發(fā)酵+熱電聯(lián)產(chǎn)方式處理餐廚垃圾。
2餐廚垃圾處理方式比較
餐廚垃圾處理方式較為多樣，目前常用的有填埋、焚燒、厭氧消化、堆肥、熱解、微生物資源化等。各種處理方式比較見(jiàn)表2所示。
表2餐廚垃圾處理方式比較

相對(duì)其它處理方式，厭氧消化方式具有突出的優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
（1）厭氧消化后產(chǎn)生的沼氣是清潔能源；
（2）固體物質(zhì)被消化以后可以得到高質(zhì)量的有機(jī)肥料或土壤改良劑；
（3）在有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)變成甲烷的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了垃圾的減量化；
（4）厭氧消化產(chǎn)生的沼氣可以發(fā)電，減少了溫室氣體的排放量；
（5）厭氧微生物能促進(jìn)餐廚垃圾中油類的分解，耐鹽毒性較強(qiáng)，且減少能耗；
（6）餐廚垃圾含水率高，采用厭氧消化處理幾乎不用調(diào)節(jié)其含水率，減少了新水消耗量。
從能量需求、排放產(chǎn)物和運(yùn)行過(guò)程對(duì)周圍環(huán)境衛(wèi)生影響的角度看，厭氧消化技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，對(duì)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展都具有重要的意義。目前國(guó)內(nèi)已建成或在建的餐廚垃圾處理工程中，厭氧消化工藝所占的比例高達(dá)60％以上，因此，就餐廚垃圾厭氧消化的工藝原理、單元構(gòu)成和理論產(chǎn)氣量進(jìn)行論述。
3餐廚垃圾厭氧消化工藝
餐廚垃圾厭氧消化是指餐廚垃圾在沒(méi)有溶解氧和硝酸鹽氮的條件下，微生物將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳、無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和腐殖質(zhì)的過(guò)程。厭氧消化具有工藝穩(wěn)定、運(yùn)行簡(jiǎn)單及污泥處置費(fèi)用低等特點(diǎn)。
3.1厭氧消化原理
厭氧消化大致可分為水解、產(chǎn)酸和脫氫、產(chǎn)甲烷3個(gè)階段，厭氧消化過(guò)程見(jiàn)圖1所示。

圖1厭氧消化的連續(xù)反應(yīng)過(guò)程
（1）水解階段
大分子物質(zhì)或不溶性物質(zhì)在兼性細(xì)菌產(chǎn)生的水解酶作用下分解成低分子可溶性有機(jī)物。該階段細(xì)菌釋放到廢水中的胞外酶催化有機(jī)物增溶及發(fā)生縮小體積的反應(yīng)。不溶性有機(jī)物主要為脂肪、蛋白質(zhì)和多糖類，這些物質(zhì)在胞外酶的催化作用下分解為長(zhǎng)鏈脂肪酸、氨基酸和可溶性糖類。通常情況下，蛋白質(zhì)和多糖類的水解速率大于脂肪，所以脂肪的水解成為厭氧消化穩(wěn)態(tài)程度控制的關(guān)鍵因素，水解反應(yīng)成為整個(gè)厭氧消化速率限制性階段。（2）產(chǎn)酸和脫氫階段
第一階段產(chǎn)生的溶性小分子有機(jī)物為產(chǎn)酸細(xì)菌提供了碳源和能源，產(chǎn)酸細(xì)菌產(chǎn)生短鏈的揮發(fā)酸，如乙酸。產(chǎn)氫細(xì)菌利用揮發(fā)酸生成氫，生成的氫氣部分從廢水中逸出，這將導(dǎo)致有機(jī)物內(nèi)能下降，廢水的COD值下降。該階段反應(yīng)速率快，當(dāng)厭氧反應(yīng)器中污泥的平均停留時(shí)間小于產(chǎn)甲烷細(xì)菌生長(zhǎng)的時(shí)間，說(shuō)明大部分溶性小分子有機(jī)物已經(jīng)轉(zhuǎn)化為揮發(fā)酸。該階段不是整個(gè)厭氧消化過(guò)程的速率限制性階段。
（3）產(chǎn)甲烷階段
產(chǎn)甲烷階段是有機(jī)物的真正穩(wěn)定階段。產(chǎn)甲烷的反應(yīng)由嚴(yán)格的專性厭氧菌完成，這類細(xì)菌將產(chǎn)酸階段產(chǎn)生的短鏈揮發(fā)酸（主要是乙酸）氧化成甲烷和二氧化碳。產(chǎn)甲烷的反應(yīng)速率一般較慢，該階段成為厭氧消化的限制性階段。
產(chǎn)甲烷菌是嚴(yán)格的厭氧菌，它們對(duì)于環(huán)境因素（如pH值、堿度、重金屬離子、洗滌劑、氨、硫化物和溫度）的變化很敏感，并且生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，所以在實(shí)際操作過(guò)程中，要使用污泥回流的方式，達(dá)到保持產(chǎn)甲烷菌數(shù)量的目的。
3.2厭氧消化反應(yīng)類別
厭氧反應(yīng)器包括密閉反應(yīng)器、攪拌系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)及三相分離系統(tǒng)。
根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)可將厭氧消化反應(yīng)器分為多種類型。按垃圾總固含率可分為濕式和干式；按階段數(shù)可分為單相和多相；按照進(jìn)料方式可分為序批式和連續(xù)式；按照消化反應(yīng)溫度可分為常溫、中溫和高溫消化。
（1）濕式和干式
總固含率為10％～15％垃圾為濕式消化系統(tǒng)，總固含率為20％～40％的為干式消化系統(tǒng)。兩種消化系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)比較見(jiàn)表3所示。因餐廚垃圾含水率較高（88.48％），適宜采用濕式消化工藝。
表3濕式、干式消化系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)比較

（2）單相和多相
在單相厭氧消化工藝中，產(chǎn)酸相和產(chǎn)甲烷相在同一個(gè)處理單元中進(jìn)行。兩相厭氧消化本質(zhì)特征是實(shí)現(xiàn)了生物相的分離，即產(chǎn)酸相和產(chǎn)甲烷相分成兩個(gè)獨(dú)立的處理單元，通過(guò)調(diào)控兩個(gè)單元的運(yùn)行參數(shù)，形成產(chǎn)酸發(fā)酵微生物和產(chǎn)甲烷發(fā)酵微生物各自的最佳生態(tài)條件，從而形成完整的發(fā)酵過(guò)程，大幅提高了廢物的處理能力和工藝運(yùn)行的穩(wěn)定性。
單相厭氧消化和兩相厭氧消化的比較詳見(jiàn)表4所示。
表4單相和兩相厭氧消化的比較

（3）序批式和連續(xù)式
序批式：將垃圾分批次投入到反應(yīng)器中，接種后密閉直到垃圾降解完全再投入另一批新鮮垃圾中。連續(xù)式：將新鮮垃圾和降解完全的垃圾分別連續(xù)地投入和排出反應(yīng)器。其中序批式反應(yīng)系統(tǒng)在市場(chǎng)應(yīng)用中所占份額小，主要是由于產(chǎn)氣效率比較低，而且序批式系統(tǒng)通常比連續(xù)系統(tǒng)占地面積大。
（4）常溫消化、中溫消化和高溫消化
中溫厭氧消化和高溫厭氧消化的比較詳見(jiàn)表5所示。
表5中溫和高溫厭氧消化的比較4餐廚垃圾厭氧消化理論產(chǎn)氣量
厭氧消化反應(yīng)產(chǎn)生的生物氣主要由甲烷和二氧化碳組成，含有少量的H2S和NH3以及微量的H2、N2、CO和O2。
據(jù)調(diào)查，每噸餐廚垃圾填埋后約將產(chǎn)生250m3的填埋氣，填埋氣的主要成分為甲烷和二氧化碳，其中甲烷大約占了60％（體積分?jǐn)?shù)）左右。填埋氣的低位熱值為14900kJ/m3，而天然氣的低位熱值為37300kJ/m3，每噸餐廚垃圾填埋產(chǎn)生的填埋氣燃燒可達(dá)的低位熱值相當(dāng)于99.9立方的天然氣燃燒可達(dá)的低位熱值。
餐廚垃圾生物氣產(chǎn)量可以采用餐廚垃圾中有機(jī)物分解的化學(xué)計(jì)量方程式模型來(lái)確定。
化學(xué)計(jì)量方程式為：CaHbOcNd+（a-b/4-c/2+3d/4）H2O=（a/2+b/8-c/4-3d/8）CH4+（a/2-b/8+c/4+3d/8）CO2+dNH3
以北京市典型餐廚垃圾為例，使用化學(xué)計(jì)量方程式計(jì)算厭氧消化理論產(chǎn)氣量。餐廚垃圾設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表6所示。
表6餐廚垃圾設(shè)計(jì)參數(shù)（1）參數(shù)取值
蛋白質(zhì)由C、H、O、N組成，一般蛋白質(zhì)可能還會(huì)含有P、S、Fe、Zn、Cu、B、Mn、I、Mo等，這些元素在蛋白質(zhì)中的組成百分比約為：C50％、H7％、O23％、N16％、S0~3％，其他為微量。
纖維素的分子式（C6H10O5）n纖維素纖維即植物纖維，用以區(qū)別合成纖維、動(dòng)物纖維或礦物纖維。它是植物失去生長(zhǎng)機(jī)能的細(xì)胞，其組成的主要成分是葡萄糖大分子鏈構(gòu)成的纖維素。 
脂肪是甘油和三分子脂肪酸合成的甘油三酯。
假定脂肪的分子式為C9H14O6。
（2）1t餐廚垃圾中各成分物質(zhì)的量（mol）見(jiàn)表7所示。
表7 1t餐廚垃圾中各成分物質(zhì)的量mol由表7可知，1t餐廚垃圾相當(dāng)于1mol，將各參數(shù)代入化學(xué)計(jì)量方程式可得1t餐廚垃圾可產(chǎn)甲烷115.386m3，產(chǎn)生的生物氣為259.727m3。
4結(jié)論
（1）厭氧消化工藝作為在國(guó)內(nèi)餐廚垃圾處理工藝中所占比例最高的工藝，具有資源化及無(wú)害化程度高、環(huán)境污染程度低的特點(diǎn)。
（2）厭氧消化過(guò)程大致可分為水解、產(chǎn)酸和脫氫、產(chǎn)甲烷3個(gè)階段。
（3）根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)可將厭氧消化反應(yīng)器分為多種類型。按垃圾總固含率可分為濕式和干式；按階段數(shù)可分為單相和多相；按照進(jìn)料方式可分為序批式和連續(xù)式；按照消化反應(yīng)溫度可分為常溫、中溫和高溫消化。
（4）以北京市典型餐廚垃圾為例，以化學(xué)計(jì)量方程式為模型計(jì)算1t餐廚垃圾可產(chǎn)甲烷115.386m3，產(chǎn)生的生物氣為259.727m3。