餐厨垃圾就地脱水处理技术

[论文]餐厨垃圾就地脱水处理技术

2011-05-04 09:05:00 来源：环卫科技网作者：梁晓军耿思增薛庆林

摘要：阐述了我国餐厨垃圾的特点，讨论了餐厨垃圾的填埋、堆肥、饲料化、粉碎排污等处理方式，结合我国国情，提出了餐厨垃圾就地脱水的处理工艺，并介绍了所开发的干燥脱水机结构、原理及特点。

关键词：餐厨垃圾；处理技术；就地脱水；干燥机

0引言

随着我国现代化水平的不断提高，城市生活垃圾产量也在与日俱增。据统计，我国城市生活垃圾正以年平均10%的速度递增，而流动人口增长较快的上海、北京、武汉等城市，生活垃圾的年增长率甚至高达

15%~20%[1]。许多城市已出现了垃圾围城的严重局面。因此进行垃圾无害化、资源化、减量化处理已成为现代化城镇建设的一项重要内容。餐厨垃圾占城市生活垃圾的37%~62%[2]，是生活垃圾的重要组成部分。以有机物为主的餐厨垃圾是城市生活垃圾腐败、二次污染的根源，它不仅包括餐饮行业和居民生活的厨房余物、食用残留，还包括食品加工行业尾料、市场超市过期变质果蔬食品。因此适宜的餐厨垃圾资源化处理对城市生活垃圾处理具有重要意义。

1我国餐厨垃圾的特点

1.1可利用价值高

虽然餐厨垃圾是由米、面、果蔬、动植物油、肉、骨及废餐具、纸巾、塑料等组成的混合物，但其主要成分为淀粉、蛋白质、脂类、纤维素和无机盐。相关资料显示，餐厨垃圾干物质中有机质含量达95%以上，其中粗脂肪21%~33%，粗蛋白11%~28%，粗纤维2%~4%[2~4]，除此之外，餐厨垃圾中还富含氮、磷、钾、钙、钠、镁、铁等微量元素。因此经适宜的处理，餐厨垃圾将有很高的再利用价值。

1.2水分含量高且存在形式多样

水是餐厨垃圾的基本成分，占餐厨垃圾的70%~90%[5，6]，是餐厨垃圾腐败变质的基础，因此脱水处理成了餐厨垃圾处理的必要环节。因餐厨垃圾有机物含量高，且颗粒细小，这使得餐厨垃圾中水的存在形式呈现出多样性：自由水、间隙水、结合水。自由水是餐厨垃圾中含量较多，较容易去除的水分，这部分水分与垃圾中固体颗粒没有相互作用关系，通过重力、离心力等机械方式或者简单加热就能去除；间隙水是夹在胶体颗粒细小间隙和毛细管中的水分，受到液体凝聚力和液固表面附着力的双重作用，要分离这部分水，需要较高的机械作用力和能量；结合水是由淀粉、蛋白质等胶体颗粒表面张力作用而吸附的水分，这部分水分很少，也较难去除，因此在餐厨垃圾脱水处理中以去除自由水和间隙水为主。

1.3危害性

高水分、高有机质含量使餐厨垃圾极易腐败变质，给暂存、收集、运输及处理造成极大的困难。同时腐败的餐厨垃圾会产生大量霉菌毒素等有害物质，如不经处理直接饲喂牲畜，会使这些有害物质在牲畜体内寄生、蓄积、转化，从而诱发各种疾病，最终通过食物链传染给人类。腐败的餐厨垃圾还将产生大量渗滤液，并散发恶臭气体，污染水源和大气，对环境极不友好。

1.4餐厨垃圾处理形式多样，各地发展不平衡

受传统泔脚养猪观念的影响，餐厨垃圾通过简单加热直接饲喂畜禽的现象普遍存在。尽管现阶段部分城市和地区已经意识到“垃圾猪”、“地沟油”的危害，并颁布了相关法规，加强餐厨垃圾的收集、处理；但因各地发展不平衡，加之缺乏切实可行的处理方式及处理设备，形成了大城市多以填埋方式处理，中小城市以周边养殖户收集饲喂畜禽和部分通过下水道进入污水处理厂统一处理生活垃圾的格局。

2餐厨垃圾的处理技术

2.1与生活垃圾一起填埋

填埋是我国城市生活垃圾最主要的处理方式，生活垃圾处置量的70%以上[1]，尤其是对不可回收垃圾，填埋是理想的，也是最终的处理方式。填埋是基于微生物厌氧发酵的原理，将垃圾慢慢转化而达到无害化目的。填埋分2类：①简易填埋，又称传统填埋；②卫生填埋。

简易填埋是利用坑、塘、洼地等非耕地，将垃圾自然集中堆放在一起，不加任何掩盖，未做灭菌、除臭、

防污染等处理的填埋方式。

卫生填埋是在简易填埋基础上发展起来的一种更为有效的填埋方式。首先要科学选址，然后采用一定的工程技术措施，做好填埋场的底部防渗、沼气收集、渗滤液处理等工作后再进行填埋，且在填埋过程中要不断进行压实，最后当垃圾填埋达到一定高度后，进行顶部覆盖处理，以防止雨水侵入。卫生填埋能最大程度减缓和消除垃圾对环境的二次污染。

因我国尚不具备垃圾分类处理的技术装备，因此城市餐厨垃圾大多采取与生活垃圾一起填埋的处理方式。尽管填埋处理垃圾具有处理量大，操作管理简单，投资运行费用较低，适应性强等优点，但因填埋场在选址、设计、管理等方面的欠缺，使垃圾填埋普遍存在二次污染问题。

（1）大量填埋造成城市周边土地资源的严重浪费。资料显示，填埋1t垃圾需要占地3m2，我国现有垃圾填埋场用地已超过5×108m2[7]。

2）填埋场产生大量有害气体。CH4是填埋场所产气体的主要成分，占总量的40%~60%[8]。在我国的垃圾填埋场中，沼气无收集或处理，直接外排的量高达80.5%[9]，因此垃圾填埋场成了我国CH4最大的活动释放源。

（3）填埋场渗滤液污染严重。我国填埋场中，渗滤液未经处理直接外排的约占65.4%[9]，少部分经过处理的渗滤液也普遍超标，因此渗滤液成了填埋场周边地表水系的主要污染源。

（4）未经灭虫覆盖的填埋场，还易引发白色污染和滋生蝇蚊等问题。

2.2堆肥处理

堆肥是一种较常见的有机垃圾资源化处理方式。其原理是在可控条件下，利用微生物的降解作用，实现对有机垃圾的分解、转化，生成水、土壤腐殖质，以及CO2等气体。堆肥处理可以使废弃物减量40%以上，同时可为土壤提供大量生物有机质及氮、磷、钾等微量元素，部分实现了资源循环利用。堆肥分好氧堆肥和厌氧堆肥2种基本形式，通常采用好氧和微好氧堆肥方式，这是因为好氧和微好氧环境能显著缩短堆肥周期。堆肥处理需要对物料性状进行控制，就好氧堆肥而言，控制参数如下[10~13]：有机物含量20%~80%，C与N的质量比为(25~30)∶1，粒度较小且有一定的孔隙，供氧充分，含水率50%~60%，pH值为6.0~7.5，温度45~65℃。借鉴国外经验，结合餐厨垃圾自身的特点，2007年北京建成了首座餐厨垃圾堆肥处理厂（南宫餐厨垃圾处理厂），其处理方法是：用固液分离机将收集来的餐厨垃圾挤压脱水，将大体积物料提出，再进行堆肥处理。

餐厨垃圾堆肥处理具有处理方法简单、实用性强，利于补充土壤中有机质和微量元素，实现资源重复利用等优点；缺点是占地面积大、处理周期长，堆肥过程中产生的污水和臭气会对周边环境造成二次污染，同时较高的盐分、油脂含量降低了堆肥的品质，尤其是高盐分抑制了植物的生长，长期使用还将导致土壤的盐碱化[14]。

2.3饲料化处理

出于安全性考虑，许多国家禁止直接将泔脚作为动物饲料，于是人们开始研究餐厨垃圾的饲料化处理方式。尽管饲料化处理的方式有所不同，但基本可分为生物发酵和物理发酵两大类。鉴于餐厨垃圾中存在的大量霉菌、病毒等有害微生物是造成安全问题的最终根源，因此不论是生物处理还是物理处理，其根本目的是消毒灭菌。

2.3.1物理发酵处理

物理处理主要是通过脱水、压榨、灭菌等工序进行干化消毒，其基本工艺流程为[5，15]。

饲料化物理处理的典型过程[5]是：预处理、脱水脱脂、干燥灭菌、粉碎、称质量、包装。

（1）通过分拣，将餐厨垃圾中的塑料袋、包装盒、饮料瓶、破碎餐具、纸巾等杂质去除。

（2）用单螺旋或双螺旋脱水压榨机对物料进行压榨，脱水、脱脂。

（3）对脱出的半干物料进行高温干燥、灭菌，清除物料中多余的水分及各种病源微生物。

（4）将干燥物料粉碎、称质量，掺入其他成分，混合包装。除高温干燥灭菌外，也有采用高温蒸煮、低温