餐廚垃圾廢水資源化處理技術(shù)

　　1、研究背景

　　在我國(guó)，餐廚垃圾的主要來源與于餐飲業(yè)。迅猛發(fā)展的餐飲業(yè)為我國(guó)經(jīng)濟(jì)帶來巨大效益的同時(shí)也帶來了巨量的餐廚垃圾。以往我們對(duì)餐廚垃圾采用的處理方法是焚燒法、填埋法、飼料化法和生物處理技術(shù)，但前三種方法均存在大量弊端，由于餐廚垃圾的含鹽量較高，且含水量高達(dá)85%左右，因此餐廚垃圾在燃燒時(shí)不僅會(huì)降低垃圾的熱值，還會(huì)因?yàn)槿紵怀浞之a(chǎn)生二?英等物質(zhì)，增加飛灰中重金屬的浸出率，對(duì)環(huán)境造成二次污染。當(dāng)使用填埋法處理餐廚垃圾時(shí)，填埋產(chǎn)生的滲瀝液中含有大量高濃度的有機(jī)污染物，不但造成二次污染而且浪費(fèi)了餐廚垃圾中大量的有機(jī)物和氮磷鉀等營(yíng)養(yǎng)元素。意識(shí)到這一點(diǎn)后，我們改變了對(duì)餐廚垃圾的處理方法，將餐廚垃圾作為禽畜飼料送到近郊的養(yǎng)殖場(chǎng)，但餐廚垃圾往往變質(zhì)很快，容易滋生細(xì)菌蚊蟲，不僅危害禽畜的健康，還可能通過在禽畜體內(nèi)累積有毒物質(zhì)間接地危害人類健康，造成人畜間的交叉?zhèn)魅尽２蛷N垃圾產(chǎn)生時(shí)本身并未含任何有毒物質(zhì)，是制作飼料或有機(jī)肥料的理想原料。利用生物處理技術(shù)來處理餐廚垃圾，不僅不會(huì)造成二次污染，還可以有效實(shí)現(xiàn)餐廚垃圾資源化，其處理率可以達(dá)到80%。因此利用微生物處理技術(shù)處理餐廚垃圾成為了主要的處理方法之一。

　　2、餐廚垃圾的資源化處理技術(shù)

　　2.1 微生物飼料

　　我國(guó)作為一個(gè)飼料蛋白嚴(yán)重缺乏的國(guó)家，每年需要從其他國(guó)家進(jìn)口大量的蛋白來制作飼料，飼料蛋白的不足嚴(yán)重制約著我國(guó)畜牧業(yè)的發(fā)展，而擁有高蛋白含量的餐廚垃圾正好可以解決這一問題。我們通過微生物技術(shù)將收集起來的餐廚垃圾制成飼料，主要采用的方法有高溫消毒法和好氧發(fā)酵法。我們將餐廚垃圾收集起來后將其粉碎，經(jīng)過高溫消毒后與專用的微生物、糖和其他粉碎后的粗糧(如碎玉米)以及一些添加劑充分混合后送往禽畜養(yǎng)殖場(chǎng)。這種特殊的微生物不僅能分解有機(jī)物，還能防止飼料出現(xiàn)變質(zhì)問題。還有一種微生物飼料，它是利用微生物的新陳代謝和繁殖來生產(chǎn)的飼料。再準(zhǔn)確的說，它是利用微生物的發(fā)酵作用使飼料原料的理化性質(zhì)發(fā)生改變。有的微生物會(huì)在發(fā)酵過程中分泌一定量的酶來改善原料的適口性和風(fēng)味，或者產(chǎn)生一些代謝產(chǎn)物與原料中的毒素結(jié)合對(duì)原料進(jìn)行生物解毒，還可以利用微生物的繁殖獲得較多的菌體蛋白質(zhì)，從而提高產(chǎn)物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。這樣制作的飼料比起直接作為飼料來說更加安全健康，不會(huì)造成大規(guī)模傳染病，對(duì)人畜都是有益的。

　　2.2 發(fā)酵堆肥法

　　除了制作飼料以外，微生物技術(shù)處理餐廚垃圾的第二大途徑就是生產(chǎn)有機(jī)肥料。我們常用的生產(chǎn)肥料的方法是發(fā)酵堆肥法，這種方法主要是利用微生物降解垃圾中的有機(jī)物，形成腐殖質(zhì)。發(fā)酵堆肥一般分為干法堆肥和濕法堆肥，干法堆肥一般將垃圾堆設(shè)在堆肥房?jī)?nèi)，并用塑料膜將其覆蓋。因?yàn)檫@種堆肥法的原理是厭氧堆肥，所以選擇在氧氣稀少的室內(nèi)堆肥有利于加速厭氧菌的發(fā)酵作用，提高堆肥的效率。這種堆肥方法需要2～3周以上的時(shí)間才能發(fā)酵完全。濕法堆肥利用的是餐廚垃圾的高含水量，首先將餐廚垃圾粉碎成小顆粒，進(jìn)入排水系統(tǒng)，經(jīng)過厭氧菌的發(fā)酵作用，在短期內(nèi)就形成淤泥狀的肥料。這種方法相較于干法堆肥更加的快速高效，能加快厭氧反應(yīng)的速度，提升厭氧反應(yīng)的效果。但是這種方法的處理規(guī)模小且容易加重水體污染，因此，我們需要針對(duì)不同的環(huán)境狀況或者現(xiàn)實(shí)需要來選擇合理的處理方法。

　　2.3 微生物燃料電池

　　在我們產(chǎn)生的餐廚垃圾中，除了固體垃圾外，餐廚廢水占了絕大部分，而且隨著社會(huì)的發(fā)展，餐廚廢水的排放量在逐年上升，如何實(shí)現(xiàn)餐廚廢水的零污染排放和資源化成為了各國(guó)亟待解決的問題。早在1911年，科學(xué)家就提出微生物具有產(chǎn)電功能，但當(dāng)時(shí)微生物燃料電池的發(fā)展比較緩慢，直到20世紀(jì)80年代，微生物燃料電池的基本模型才形成，并且越來越受到科學(xué)工作者的重視。微生物燃料電池是一種利用微生物分解廢水中的有機(jī)物，將有機(jī)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。它的工作原理是微生物在陽極室內(nèi)消耗有機(jī)物，產(chǎn)生電子后傳遞至陽極電極，電子從陽極電極到達(dá)陰極，在陰極室內(nèi)，電子受體消耗電子完成電能輸出過程。整個(gè)反應(yīng)過程需要的工作條件較溫和，電池的維護(hù)成本很低，安全性強(qiáng)，而且此反應(yīng)產(chǎn)出的多為二氧化碳?xì)怏w，無毒無害無污染，餐廚廢水的處理效率可達(dá)90%。但是這種微生物燃料電池具有產(chǎn)電量小、產(chǎn)電性能不夠高等缺點(diǎn)，導(dǎo)致其難以進(jìn)行大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化。當(dāng)我們能夠?qū)⑽⑸锶剂想姵卮笠?guī)模產(chǎn)業(yè)化的時(shí)候，將會(huì)對(duì)目前能源短缺的狀況帶來巨大的福音。

　　2.4 生物降解型塑料

　　除了以上幾種利用微生物技術(shù)處理餐廚垃圾的方法外，日本一所大學(xué)的學(xué)生還提出一種餐廚垃圾資源化的新思路，將家庭產(chǎn)的餐廚垃圾經(jīng)過粉碎機(jī)粉碎后送入排水系統(tǒng)，然后再進(jìn)行固液分離，分離得到的固體物質(zhì)不斷的積累，在積累過程中，固體物質(zhì)中含有的乳酸菌會(huì)進(jìn)行自然發(fā)酵。當(dāng)固體物質(zhì)積累到一定程度后進(jìn)行乳酸發(fā)酵，發(fā)酵后經(jīng)過乳酸分離、純化、聚合可得到生物降解型塑料(聚乳酸)。這種方法在發(fā)酵過程中不會(huì)產(chǎn)生任何有毒氣體，且得到的產(chǎn)品可以再次投入使用且是環(huán)保無污染的。

　　3、研究?jī)?nèi)容與意義

　　長(zhǎng)期以來，我國(guó)處理餐廚垃圾采用的都是填埋法和堆肥法。但是沒有經(jīng)過任何技術(shù)處理的直接填埋法會(huì)造成地下水和地表水的二次污染，且還要占用大量的土地，處理效率低且浪費(fèi)我國(guó)土地資源。我國(guó)城市生活垃圾中有機(jī)垃圾占60%～70%，且多為餐廚垃圾。我國(guó)每年使用低效的方法處理了大量的有機(jī)垃圾，不僅浪費(fèi)了豐富的廢棄資源還可能造成環(huán)境污染，給我國(guó)造成了經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的雙重?fù)p失。因此，若能將餐廚垃圾資源化，就能很好地填補(bǔ)我國(guó)飼料蛋白的空缺，促進(jìn)禽畜業(yè)的發(fā)展，避免造成環(huán)境污染，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境減輕雙重的負(fù)擔(dān)。(來源：廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院)