餐厨垃圾微生物快速发酵减量化技术研究

餐厨垃圾微生物快速发酵减量化技术研究

将微生物菌剂与调理剂稻糠搅拌混合，投加餐厨垃圾后间歇搅拌使得微生物快速发酵对餐厨垃圾进行减量化。通过日处理500kg餐厨垃圾微生物处理一体机中试试验研究了菌剂投加的间隔时间、处理温度、餐厨垃圾含水量、搅拌速度、餐厨垃圾的成分对餐厨垃圾减量化的影响。研究发现降解后产生的水质与混合餐厨垃圾的成分有很大的关系，且经过24h处理后，剩余残渣达到了农业有机肥的标准。

标签：餐厨垃圾；发酵；微生物分析

餐厨垃圾是指居民家庭、餐饮行业以及企事业单位食堂在食物加_工和用餐过程中产生的废料和残余，具有含水率高、营养物质丰富、可生物降解率高等特点。目前，我国餐厨垃圾一部分流入黑市喂养家畜，剩余部分大多与城市生活垃圾混合后进行填埋，对城市卫生环境及居民的日常生活产生了十分恶劣的影响。统计数据显示我国城市每年产生餐厨垃圾超过6000万吨，每天超过16万吨。

本研究主要采用兼氧菌对餐厨垃圾进行快速发酵，以極低的速度间歇搅拌，一般在12～24h内可将90%以上的餐厨垃圾完全降解为液体和C02，降解产生的液体进入污水管网，为城镇污水处理厂提供良好的碳源。课题组在杭州市某中学进行了为期7个月的试验，减量效果非常的好，也对实验的影响因素进行了探索研究。

1.材料与方法

1.1 材料

1.1.1 菌剂：购白浙江华庆元生物科技有限公司（主要是芽孢杆菌、酵母菌、乳酸菌等），调理剂为市售稻糠。

1.1.2 设备：日处理500kg有机垃圾微生物处理一体机。

1.2 试验方法

1.2.1 餐厨垃圾的分拣：将餐厨垃圾中的纸巾、塑料分拣出来。大的骨头和玉米芯等需要分拣粉碎，即可将垃圾投入到反应仓内，进行间歇搅拌处理。

1.2.2 菌剂的投加量及投加方式：加处理仓体积1/3的稻糠，菌剂先与少量稻糠搅拌混合，然后投加到处理仓内。

1.2.3 DO对餐厨垃圾减量的影响：以间歇搅拌运行，分别以lOrpm，搅拌lOnun，间歇lOmin，20min，30nun，并且设备底部设有冲洗。

1.2.4 餐厨垃圾成分对减量的影响：将食堂中剩余的淀粉、蛋白质类的餐厨垃圾集中在一起处理，以lOrpm/min，搅拌lOmin处理，检测冲洗水中COD、氨氮、TN、TP。

1.2.5 温度对微生物快速处理餐厨垃圾减量的影响：餐厨垃圾处理过程中，因是常温条件下处理，没有加热，所以只研究了冬季气温低于5℃时，反应仓内处理温度为20～25℃春秋气温高于IO℃C以上时，反应仓内的处理温度为35～37℃，夏季气温在30℃以上，反应仓的处理温度为42—47℃这三个时间段，菌剂投加量3%，间隔15天投加一次。

1.2.6 水分对餐厨垃圾减量的影响：将食堂中的餐厨垃圾含水量控制在70-80%、60-70%、50-60%，投加到处理仓内。菌剂投加量3%，间隔15天投加一次。

1.2.7 餐厨垃圾减量后产生水质的情况：根据上述条件的研究，选取经济、节能的优选条件进行连续运行处理，间隔15天，投加3%的菌剂，搅拌lOmin，间歇lOmin，以每天的混合垃圾为主，连续处理15天，每天收集24h内的冲洗水样混合均匀后，检测冲洗水中COD、氨氮、TN、TP、含盐量。

1.2.8 餐厨垃圾减量后的残渣指标分析检测：

餐厨垃圾经过微生物降解24后，剩余的残渣委托农业部肥料质量监督检验测试中心（杭州），按照农业有机肥（NY525-2012）标准检测分析。

2.结果

2.1 投加菌剂的间隔时间对微生物快速处理餐厨垃圾减量的影响

考察了间隔5天、10天、15天投加菌剂，每次投加3%（V/V）菌剂后，对垃圾减量效果的影响。见图1。

从图1可以看出复配菌剂接种量3%（v/m），间隔5天投加一次，减量率基本维持在93.7—97.3%。间隔10天投加一次，减量率维持在91.8—95.2%。间隔15天投加一次，减量率基本保持在87.3～92.3%。投加菌剂间隔时间越短减量率越高，随着间隔时间的增加减量率降低。当间隔时间为15天时，减量率偶尔会降低到90%以下。从经济的角度考虑，后期实验都选用间隔15天，投加3%的菌剂一次。

2.2 DO对微生物快速处理餐厨垃圾减量的影响

从图2可以看出DO对微生物快速处理餐厨垃圾减量的影响比较大，转速越高，减量率越高，转速30rpm/min时，间歇lOmin，减量率能达到96.5%±3.1，间歇30min，减量率达到89.3%±5.2。随着间歇时间增加，减量率降低。间歇时间lOmin，lOrpm/min的转速，减量率91.3%±5.3，间歇时间30min，减量率

84.5%±6.3。

2.3 餐厨垃圾的成分对微生物快速处理餐厨垃圾减量的影响

餐厨垃圾的组成成分对微生物菌剂快速处理餐厨垃圾减量的影响见表1。

表l餐厨垃圾的组成成分对微生物菌剂快速处理餐厨垃圾减量的影响

从表1可以看出，餐厨垃圾的组成成分对微生物菌剂处理餐厨垃圾减量影响较大，米饭、面条、馒头淀粉类易降解的餐厨垃圾在24h内减量率能减量达到93.5%±3.3。新鲜蔬果，含有糖分和结构较松散的纤维素，容易被降解，在24h 内减量率达到95.2%±2.8。甘蔗皮、笋等纤维素结构较致密的餐厨垃圾，需要初步粉碎后处理24h，减量率达到84.2%±5.1。食堂含有肉类的餐厨垃圾处理24h，减量率达到89.4%±4.2。这几类餐厨垃圾处理后，检测出水都为酸性，其中米饭、面条厨余和甘蔗、蔬菜、果皮的厨余，处理后产生的水pH较低，在5.0±0.3～5.3±0.4。

2.4 温度对微生物菌剂处理餐厨垃圾减量影响的结果根据我们连续运行的7个月，观察到每一个温度范围，反应仓内的温度变化不大，只有室外温度变化较大时反应仓内的温度才有较大的变化。在南方冬季气温连续低于5℃的时间不长，能连续测的基本就半个月时间，所以这三个温度范围都只测了连续运行15天的减量情况。另两个温度范围也取了15天的减量结果与之比较。其减量结果见图3。

从图3可以看出，温度对微生物菌剂快速处理餐厨垃圾减量的影响也比较大，当室温低于5℃时，连续运行的15天内，反应仓温度探头显示温度范围基本维持在20—25℃，减量率最低83.1%，最高达到93.2%。

2.5餐厨垃圾的含水量对微生物菌剂处理餐厨垃圾减量影响的结果

水分对微生物菌剂快速处理餐厨垃圾的减量有较大的影响，研究结果见图4。

图4餐厨垃圾的含水量对微生物菌剂处理餐厨垃圾减量的影响

从图4可以看出，餐厨垃圾随着含水量的增加，微生物菌剂对其减量效果在急剧下降。含水量在50～60%时，减量率最高可以达到94.5%±2.5。主要原因在于水分太大，导致与调理剂稻糠与餐厨垃圾混合后成浆糊状，即使机器运转过程中有搅拌充氧，也不能提供充足的氧气，厌氧的状态达使得兼氧的微生物生长受限，以至于降低了减量效果。

2.6 餐厨垃圾经过微生物降解后产生的废水情况

餐厨垃圾经过微生物快速降解后产生的废水情况见表2。