餐廚垃圾作為生活垃圾的一部分,具有數(shù)量巨大、分布廣泛、種類繁多、組分復(fù)雜等特點,由于缺乏垃圾源頭總量控制和分類儲存、收集和適宜的加工處置辦法,它將引起環(huán)境的惡化和對人類健康的威脅。在國家頒發(fā)的《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》(2004年12月29日修訂通過,自2005年4月1日起施行)中雖然沒有對餐廚垃圾處理提出明確要求,但隨著時代進(jìn)步和社會發(fā)展需要,國家發(fā)改委等四部委于2010年5月頒布了《關(guān)于組織開展城市餐廚廢棄物資源化利用和無害化處理試點工作的通知》(發(fā)改辦環(huán)資[2010]1020號),在此文頒發(fā)之前后期間,國內(nèi)部分大中城市也相應(yīng)對餐廚垃圾的處理采取地方立法并建立工業(yè)化示范項目,2010年7月由國務(wù)院辦公廳頒布了《關(guān)于加強地溝油整治和餐廚廢棄物管理的意見》(國辦發(fā)〔2010〕36號),此《意見》中明確提出要組織開展城市餐廚垃圾資源化利用和無害化處理試點工作,到2015年年底前,36個大城市(省會城市和計劃單列市)實現(xiàn)餐飲行業(yè)餐廚垃圾集中收集和處理。
隨著一系列政策的出臺,標(biāo)志著餐廚垃圾的處理已經(jīng)引起人們高度重視,本文就餐廚垃圾的收集、儲運、加工和項目運行,從廢棄污染物防治的減量化、資源化、無害化和穩(wěn)定化方面進(jìn)行分析,對于有關(guān)的工程技術(shù)問題予以探討。
一、餐廚垃圾的分類及危害
餐廚垃圾多數(shù)以半固態(tài)存在,按照其來源分為食品加工業(yè)固體廢物和部分生活垃圾等。食品加工業(yè)固體廢物主要由動植物為原料加工食物過程中產(chǎn)生的下腳料、廢料、過期食品等廢棄物;生活垃圾是指與人們吃穿住行等日常相關(guān)活動中產(chǎn)生的廢棄物,餐廚垃圾中涉及的部分生活垃圾主要指以人們飲食業(yè)為范疇而產(chǎn)生的不再食用的飯菜或泔水。
由于食物多以糧食及瓜果蔬菜(以碳水化合物形式組成的有機物)、動物肉類(蛋白質(zhì))、動植物油脂、食品添加劑、可食用的其他類生物或微生物及其衍生產(chǎn)品(如淀粉借助菌種發(fā)酵產(chǎn)生的酒精等)、水等成分構(gòu)成,食物廢棄物形成的餐廚垃圾含有極高的水分與糖分、鹽類、蛋白質(zhì)、脂肪等,此類垃圾很容易腐敗變質(zhì)導(dǎo)致環(huán)境惡臭及蚊蠅孳生,在水體中可能造成嚴(yán)重污染和病菌產(chǎn)生,同時此部分垃圾一旦被人們誤用或濫用,如未經(jīng)合格的工藝處理直接用于家禽飼料或提取食用油脂,造成垃圾豬及地溝油的持續(xù)危害問題是在所難免的。
二、餐廚垃圾的組分及特點
由于人們的飲食習(xí)慣不同,餐廚垃圾的組分有較大的異同,從食物的構(gòu)成來分析,餐廚垃圾中含水量通常超過70%以上,其干物質(zhì)中含有蔬菜、谷物、動物和水產(chǎn)品的蛋白類肉質(zhì)、動物與植物油脂以及食品添加劑,每100kg餐廚垃圾中(半固態(tài))通常含有約8~14kg的蛋白質(zhì)、4~8kg的脂肪、2~4kg糖分以及0.8~1.2kg鹽分,多以可降解的碳水化合物形式存在,干基熱值一般在2000~3000kcal/kg。
由于餐廚垃圾具有極易腐敗變質(zhì)的特點,在高于20℃的氣候環(huán)境下,其放置時間一般不宜超過24小時,否則工業(yè)化加工及形成預(yù)期產(chǎn)品將成為難題,及時收集和加工此類垃圾是特別重要的控制環(huán)節(jié)。
根據(jù)餐廚垃圾的資源特性,可以從餐廚垃圾中提取油脂和蛋白類物質(zhì),經(jīng)過固液過濾處理后,廢液中因含有無機鹽和可溶性的有機物質(zhì),有機成分一般占75%以上,此類廢液中含有C、N、P和部分金屬離子,可以利用廢水處理技術(shù)處理固體污染物、需氧污染物、營養(yǎng)性污染物、油類污染物、生物污染物等污染物種,如采用生物厭氧處理技術(shù)制取沼氣,經(jīng)過處理的廢水指標(biāo)做到達(dá)標(biāo)排放或零排放,在不增加過度的能源消耗的前提下,實現(xiàn)資源化利用。
三、餐廚垃圾的工業(yè)化處理
1.工業(yè)化處理原則
從工藝技術(shù)角度分析,使餐廚垃圾變廢為寶將牽涉到固體、液體和氣體廢物的綜合處理技術(shù),在國家頒布的環(huán)境保護(hù)政策框架下,實現(xiàn)餐廚垃圾處理的資源化、經(jīng)濟(jì)性(取決于工藝技術(shù)的先進(jìn)性)、安全可靠性(減少或不引起次生污染)是工業(yè)化處理的原則。
2.餐廚垃圾工程設(shè)計要素
根據(jù)餐廚垃圾中的組分和區(qū)域中形成的可用加工總量,設(shè)計適宜的工藝路線和處理裝置,通??紤]以下若干要素:
?。?)餐廚垃圾的來源和日處理量。
餐廚垃圾來自于家庭廚房、組織機構(gòu)內(nèi)部設(shè)立的食堂、賓館酒店和餐飲服務(wù)業(yè)及食品加工業(yè)等渠道,鑒于垃圾源較分散和垃圾的組分變化較大,以及可用餐廚垃圾處理的時效性,應(yīng)充分評估區(qū)域內(nèi)可以收集的垃圾總量,然后對指定的垃圾源的樣本進(jìn)行單獨及混批分析,確定垃圾的有效組分,將垃圾中的物理成分和化學(xué)成分分別測定對應(yīng)的指標(biāo),對固體物質(zhì)過濾后測定廢液中的有機質(zhì)含量。
?。?)餐廚垃圾處理的工藝技術(shù)類型。
對于餐廚垃圾的固液分離處理是必須考慮的步驟,為保證有機質(zhì)被充分利用,應(yīng)首先對不可降解物質(zhì)進(jìn)行分選去除,然后采取有機固體物質(zhì)和廢液分離。
所謂有機固體物質(zhì),通常由動物骨骼、水產(chǎn)品的骨翅、肉皮或筋、植物的殘渣或葉等,此類固廢處理可以采取兩條工藝路線:其一,這些物質(zhì)可以在油脂含量得到適當(dāng)控制后,采取干燥、破碎等工序制成蛋白飼料粉,干燥的目的使病原菌得到殺滅,其殺滅率一般控制在大于99.99%的水平,破碎成規(guī)定的飼料規(guī)格后進(jìn)行檢驗,必要時采取添加其他物料,使蛋白質(zhì)含量在20%以上,符合《飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB13078);其二,也可以采取好氧堆肥工藝,對此類固體物質(zhì)進(jìn)行脫水、脫油、脫鹽及控制C/N比(通常為20∶1~30∶1)后制取顆粒廢料,其肥料質(zhì)量指標(biāo)應(yīng)符合《城市生活垃圾好氧靜態(tài)堆肥處理技術(shù)規(guī)程》(CJJ/T52)。在有機固體物質(zhì)與廢液的分離過程中,考慮有大量油脂存在,一是對廢液中的油脂進(jìn)行脫脂處理,二是對含有較高油脂的固體物質(zhì)表面進(jìn)行脫脂處理,經(jīng)過脫脂后的廢液,可以采取兩種工藝路線:其一是將脫脂后的混合液添加一定量的甘薯渣、果渣、酒糟、油菜渣等飼料產(chǎn)物進(jìn)行發(fā)酵,制取發(fā)酵蛋白飼料,具體可以參閱文獻(xiàn)[1]中闡述的工藝與設(shè)備要求;其二是對混合廢液進(jìn)行厭氧消化處理,可以按照廢液中的有機質(zhì)組成,采取不同的厭氧消化制取沼氣工藝,其工藝流程可以參照文獻(xiàn)[2]中的論述,對于沼氣制取過程中的參數(shù)控制可以借鑒文獻(xiàn)[3]所述,諸如適當(dāng)添加部分生物質(zhì),使發(fā)酵原料的有機質(zhì)中C∶N∶P∶S的比例范圍最好控制在500-1000∶15-20∶5∶3或COD∶N∶P∶S的比例為800∶5∶1∶0.5,沼渣及沼液的處理也可遵循該資料介紹的工藝路線,環(huán)境許可時可以添加人禽糞便等生物質(zhì),使區(qū)域內(nèi)的各類垃圾配比使用,實現(xiàn)資源綜合利用。
關(guān)于廢液厭氧發(fā)酵制取沼氣的裝置,是使用上流式厭氧生物反應(yīng)器(UASB工藝)還是采用多級內(nèi)循環(huán)厭氧生物反應(yīng)器(IC工藝),應(yīng)綜合考慮廢液中CODCr和BOD5兩個水質(zhì)污染指標(biāo),根據(jù)測試和工程驗算,此類廢水的BOD5/CODCr大于0.3,如果混合廢液中CODCr大于10000mg/l,建議采取IC裝置可以節(jié)省建造與運行成本。
(3)處理效果和經(jīng)濟(jì)性。
無論采取何種組合工藝,首先應(yīng)該從物質(zhì)的投入與產(chǎn)出關(guān)系考慮最終的固體、氣體、液體等物質(zhì)符合對環(huán)境的影響要求和使用要求,再充分考慮設(shè)計系統(tǒng)的制造成本和經(jīng)濟(jì)運行性。
如果采取從餐廚垃圾中提取油脂和飼料工藝技術(shù)與裝備,通??梢陨a(chǎn)6%的一次性飼料蛋白粉、10%~12%的發(fā)酵飼料和3%~6%的油脂,這意味著1000kg餐廚垃圾可以產(chǎn)生約300~400元的價值,考慮規(guī)模、運行成本及折舊等因素,噸餐廚垃圾固定資產(chǎn)投資以20萬元為保本線。如果利用廢液生產(chǎn)沼氣或進(jìn)一步延伸發(fā)電項目,同樣可以推算出運行的經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)調(diào)研和數(shù)據(jù)推算,目前國內(nèi)已有的試點裝置,其先期投入的成本偏高,很多環(huán)節(jié)有待于進(jìn)一步探索和優(yōu)化,多少存在入不敷出的障礙,同時可能存在餐廚垃圾資源整合問題,餐廚垃圾通過其他渠道流失,實際運行滿足不了整體裝置的設(shè)計能力。
3.因地制宜
由于餐廚垃圾組分、來源及形成過程不同,有一定的區(qū)域性特點,工藝路線的優(yōu)化選擇和裝置的設(shè)計,應(yīng)根據(jù)垃圾自身資源的具體情形開展設(shè)計工作,同時應(yīng)特別關(guān)注區(qū)域性法規(guī)和政策的執(zhí)行力度以及未來的政策趨勢,照搬某套工藝技術(shù)或裝備,往往可能引發(fā)諸多問題。
四、討論與建議
餐廚垃圾是城市生活垃圾的重要組成部分,就我國環(huán)境公報近年來顯示的數(shù)據(jù)來看,餐廚垃圾已經(jīng)超過40%的比例并呈上升趨勢,其目前的年清收運輸量已經(jīng)接近6000噸,有資料提出城市居民人日均產(chǎn)餐廚垃圾量0.1kg/(天?人),根據(jù)抽樣調(diào)查發(fā)現(xiàn),其實際數(shù)據(jù)遠(yuǎn)高于上述值。
餐廚垃圾最不宜采取填埋技術(shù),也不適用于作為燃料直接發(fā)電,更不可以隨意丟棄于環(huán)境中,否則對水體的污染、土壤的破壞和飲食的毒害,畢竟會造成不可估量的損失。
筆者建議各級政府在加快立法進(jìn)程中,應(yīng)注重公共環(huán)境的配套政策和財政投入,減少餐廚垃圾總量是資源化利用的最佳方式,長期開展對人們的素質(zhì)教育顯得尤為重要;在財政投入方面,注重增加垃圾分類存放、收集、運輸?shù)难a貼費用和科研項目的試驗費用,加大源頭整治和投入,減少已經(jīng)運行的項目過于依賴財政補貼,否則不利于節(jié)能降耗和技術(shù)革新;應(yīng)鼓勵新建項目采取BOT運行方式[4],即鼓勵項目承包商直接負(fù)責(zé)餐廚垃圾處理項目的融資、設(shè)計、建造和運行,政府對于此類工程性管理公司表現(xiàn)突出的,可以加大獎勵力度并能有效推進(jìn)該產(chǎn)業(yè)的快速成長。
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