陈严华，曾 蒸，廖德荣，况 前，柴福良

（重庆市环卫集团有限公司，重庆 401120）

厨余垃圾如不及时有效处理，容易滋生病原微生物、霉菌等有害物质。一种新型餐厨垃圾微生物处理技术，采用20～40℃下微生物消化餐厨垃圾，能有效分解垃圾无残留[1]，不需要进行二次处理，具有装备安全、操作便利、无噪声、节能环保、全自动、使用便捷、可随时分解垃圾，没有异味或垃圾腐败的味道散发等特点。

1 厨余垃圾污染及处理现状

1.1 厨余垃圾污染现状

厨余垃圾本身性质不稳定，由于其中含有瓜果蔬菜等易腐烂的物质，还有餐饮剩下的饭菜等，混合在一起后，细菌会飞快增长，散发非常难闻的异味，对堆放垃圾的地点与空气环境都会产生巨大影响[2]。各种病毒的蔓延很大程度上是对厨余垃圾处理不当所导致的，最终都会对人体造成危害。此外，厨余垃圾的不断堆积，会派生出潲水油，其中含有致癌物质，对人们的生命健康造成严重威胁。但是餐厨垃圾本身还有很高的水分含量，其中蕴含丰富的有机物、盐分等物质，所蕴含的可利用资源也非常丰富[3]。因此，对于餐厨垃圾的回收利用需要不断做出更大的努力，降低资源浪费。例如泔脚资源就与厨余垃圾的回收利用密不可分。对厨余垃圾进行资源转化处理，在避免影响环境的同时，也能提高厨余垃圾的资源转化率。

1.2 厨余垃圾处理现状

我国的厨余垃圾资源化处理起步较晚，早期常以焚烧和卫生填埋为主，填埋和焚烧两种处理技术给环境的自我修复能力造成了严重负担，给生态环境造成了严重危害。近年来，随着环保意识的普及，垃圾分类处理政策的不断完善以及投入资金的不断增加，垃圾处理行业发展迅速。目前我国常见的厨余垃圾处理模式主要依靠厌氧消化技术、好氧堆肥技术和饲料化技术，其中厌氧消化技术对资源的利用程度、工艺的安全程度及最终产品的质量都要优于好氧堆肥技术及饲料化技术，因此该技术实际应用较广。同时该技术还依据不同地区、不同饮食结构开发出具有针对性的、复合功能高的工作菌群产品，这些菌群产品具有性质稳定、无异味、无腐蚀、无毒性、活性高等特点。现阶段还能结合好氧堆肥技术对废弃物处理减量化程度较好的特点加以利用，但考虑工程占地面积及运行成本问题，常被用于处理量较小的区域，如社区、市场等小型场所。北京市正逐步培养居民对垃圾分类的意识，将分类的厨余垃圾进行微生物发酵，将厨余垃圾在十小时内快速发酵成环境友好型肥料。现阶段我国很多城市都采取了将厨余垃圾进行统一回收后，经过分拣消毒，利用厌氧消化技术将其转化成沼气电能等能源，实现资源再利用的技术[4]。还有部分城市采取了对厨余垃圾统一回收利用的模式，收集来的废弃物经过厌氧消化的深度加工，可产出沼气、有机肥、电能以及生物柴油，且处理中心自身的能源问题也由厌氧消化所得产物提供。

2 厨余垃圾干式厌氧发酵技术概述

2.1 干式厌氧发酵技术的概念

根据投入原料或发酵罐内固形物干燥质量换算浓度（TS浓度）,厌氧发酵大致可以分为湿式（投入TS浓度小于15%,发酵罐中TS浓度小于8%)和干式（投入TS浓度大于5%,发酵罐中TS浓度大于10%)。干式厌氧发酵适用于固形物浓度极高的有机物处理，该技术运用重点是选择有合适含水率的固体有机物作为原料，并且在运行时需要将原料水分控制在一定范围内，最合适的TS范围在5%～45%。

2.2 干式厌氧发酵相比湿式厌氧发酵的优点

干式厌氧发酵技术可以降低对厨余垃圾预处理的要求，可以容忍一定数量的杂质，能够接收多种类型的有机垃圾，处理范围广，不易造成工艺故障，比如沉淀、浮渣、堵料等，从而保证生产的连续稳定；其在有机物处理过程中含固量高，可使厌氧发酵罐体积减少50%以上，占地面积少，投资固定；维持发酵温度所需的热量更少，因此可以选择高温厌氧发酵，其有机质降解率高、生物产气率高，从而提高了厨余垃圾的资源化利用率；而且超过0天的高温厌氧，可以有效消杀沼渣中的虫卵和病原体[5]，提高了后端沼渣堆肥的卫生化、无害化水平；同时干式厌氧处理过程中，微生物还可以降解人工合成有机物，把有机物转化成简单的无机物，使得生命元素的循环往复成为可能，使各种复杂的有机化合物得到降解，从而保持生态系统的良性循环。

2.3 厨余垃圾干式厌氧剩余发酵物脱水工艺介绍

厨余垃圾干式厌氧剩余发酵物脱水工艺组成包括依次连接的挤压脱水装置、压滤脱水装置、除砂装置和离心脱水装置。挤压脱水装置的进料口与干式厌氧消化罐出料口的泵连接，由泵输送物料进入挤压脱水装置，挤压脱水装置的液相进入压滤脱水装置，压滤脱水装置的液相进入离心脱水装置，在挤压脱水装置、压滤脱水装置和除砂系统的固作用螺旋统一接收后，外运填埋或焚烧处置。离心脱水装置的固相进行堆肥处理，离心脱水装置的脱水滤液进入污水处理系统。

厨余垃圾干式厌氧剩余发酵物脱水工艺在进入压滤脱水装置前增加了絮凝装置，能够将细小的颗粒物絮团后再进入压滤脱水装置，能够较大程度地使进入离心脱水装置的物料含固率降低，提高去除效率；同时，经过絮团并压滤脱水后的物料含固率和黏度将进一步降低，提高了除砂系统的处理效率。厨余垃圾干式厌氧剩余发酵物脱水工艺，在压滤脱水装置和离心脱水装置新增了除砂系统，除砂系统为两级旋流除砂装置，经过压滤脱水装置的物料，通过泵输送至一级旋流除砂器和二级旋流除砂器，固相进入砂水分离器并通过螺旋外运，液相通过泵送进入离心脱水装置。旋流除砂装置能够进一步去除沼液中的浮渣，以减轻后续离心脱水装置的压力，提高离心脱水效率，保证离心脱水装置的稳定运行。厨余垃圾干式厌氧剩余发酵物脱水工艺，在经过两级旋流除砂装置后，由于新增加了助凝和絮凝装置，对助凝和絮凝配比有一定要求。助凝装置包括缓冲罐，在该缓冲罐上部设有进液管，下部设有出液管，出液管通过隔膜泵送至离心脱水装置进料管道[6]。絮凝剂加注装置包括搅拌装置、螺杆泵和静态混合器，粉末状絮凝剂和自来水通过静态混合器均匀混合后，由泵输送至离心脱水装置管道，助凝剂、絮凝剂和经过除砂系统的物料共同进入离心脱水装置，进行固液分离。助凝剂和絮凝剂进入管道的位置需要充分考虑，要保障三种物质混合均匀和絮团完成，离心脱水装置还配置了增压给水装置，停机时用自来水进行冲洗。增加的助凝和絮凝装置进一步提高了沼液中悬浮物的聚集沉淀，从而提高离心脱水装置的固液分离效率，使得处理后的沼液中悬浮物含量较低，降低了对污水处理系统的要求。

并且厨余垃圾干式厌氧处理时，微生物具有减量化、分解化、消灭化、稳定化、无害化的“五化”机制。机体在运转过程中使用的菌群，是来自于自然界的益生菌构成的稳定降解菌群，其产物通过了环保部直属的国家环境测试中心的安全监测，垃圾降解后的液位无异味、无残渣、无腐败，不会对环境造成二次污染。垃圾降解后的液体可作为植物菌肥，排入管网可降解管道内的有机物质，抑制管内异味，并对下水管网起到净化作用。

其环境效果分析如下：餐厨废弃物就地处理，降低餐厨废弃物收运成本；最终消化产物为水分和二氧化碳，其中机体本身排出的微生物通过管道流入污水管网，有清洁污水管网残留有机物的能力，净化管道；微生物消化菌群是来自自然界的益生菌，无二次污染。

2.4 酵酸化失稳调控策略

2.4.1 化学预处理调控

H+和OH-可以溶解脂类，溶解食物垃圾中的细胞有机固体，也可以裂解纤维素和半纤维素之间的氢键，裂解木质素和多糖之间的酯和醚键，并在随后的厌氧消化过程中提高有机物的水解率。这一过程可用于使用酸/碱预处理来提高有机废物厌氧消化的沼气产量，由于其具有成本低和能够更快、更有效地降解复杂有机物的优点，这一技术已被广泛研究。在调查了五种不同的预处理方法对食物垃圾的增溶和厌氧生物降解的影响后，研究人员发现高温酸预处理对增溶最有效，但累计沼气产量不是最高的，这可能是由于加酸增溶形成的抑制剂和化合物难以降解的原因。此外，酸/碱预处理对促进沼气产量的效果与酸/碱的添加浓度有关，低浓度的酸/碱效果有限，高浓度的酸/碱干物质损失大，抑制了产甲烷菌的活性，降低了厌氧发酵的效率。因此，厨余垃圾预处理应选择适当浓度的酸和碱。

臭氧氧化预处理是一个利用-OH和-COO-来分解高分子量有机物，如脂类、蛋白质和木质素的过程，以便通过厌氧消化食物垃圾来增加沼气产量。臭氧氧化有许多优点，包括它可在室温和压力下进行，不增加反应器中的盐浓度，并且在处理后不留下任何残留的氧化剂，不产生有毒或抑制性物质。然而，一些研究报告称，在臭氧氧化预处理后，甲烷产量减少或增加较少，因为臭氧氧化产生的-OH可以通过破坏碳水化合物结构减少甲烷产量，而且预处理过程可能产生未知的、不易降解的中间产物[7]。此外，由于臭氧发生器的高功耗、高运营成本，处理后产生的生物甲烷量不能补偿臭氧发生器的功率消耗以及高运营风险等因素，近年来，对臭氧氧化预处理食物垃圾的研究并不充分。

2.4.2 干式厌氧微生物预处理

生物预处理的本质是酶法预处理。酶法预处理是通过添加包括肽酶、碳水化合物水解酶和脂肪酶在内的酶来加速食物垃圾的水解过程。酶催化反应的优势在于其高效率和特异性，可以有选择地转化大的有机分子，如固体和液体蛋白质、脂肪和纤维素。与其他预处理方法相比，研究人员发现酶法预处理对厨余垃圾SCOD的浸出效果最好，对厨余垃圾的水解效果有促进作用，并能明显缩短厌氧发酵周期，提高厨余垃圾的甲烷生产及转化效率。尽管酶法预处理很简单，不会产生二次污染，并能促进食物垃圾的厌氧消化和产甲烷效率，但由于成本高，尚未被广泛使用。酶法预处理代表了预处理方法的一个有希望的前景，未来研究人员应探索这种方法以降低成本。

预处理的直接影响是溶解，然后是溶质的厌氧微生物降解，这都会影响甲烷的生产。总结上述各种预处理方法，研究人员已经发现，增加溶解度的效果不一定与甲烷产量呈正相关，例如，臭氧氧化和生物处理可能对甲烷产量有负面作用。此外，不同的预处理方法导致不同的额外投入，例如，通过超声波和臭氧等预处理措施增加甲烷产量而获得的额外能量，不足以补偿预处理的能量消耗。因此，投资少、能源效率高、甲烷产量增加明显的预处理方法是未来研究的课题。此外，在城市污泥预处理研究中已经广泛使用的能源回收和循环利用的方法，也是食物垃圾预处理领域可能的研究方向。

3 新时期厨余垃圾处理方式的分析

处理厨余垃圾的方式较多，人们要根据实际情况，选择更为灵活的厨余垃圾处理方式。人们每天的日常生活都会产生大量的厨余垃圾，这些厨余垃圾占据了人们日常生活垃圾的一半以上，因此正确做好垃圾分类存在较大难度。针对此问题，需要从根源上减少厨余垃圾的数量，控制好厨余垃圾的排放。通常情况下，家庭产生的剩饭剩菜相对较少，但是盐分、水分含量较高，容易腐败变质，并对周围环境造成污染，因而这些厨余垃圾可以采取粉碎直排的处理方式。这些厨余垃圾中的水果、蔬菜、果壳、蛋壳等含有的盐分和水分较低，矿物质和有机质含量较高，因此可以通过发酵的手段将其制作成有机肥料，生成的有机肥料可以用来种花、养鱼等。一些公共场所产生的厨余垃圾较高，大量的厨余垃圾要独立处理难度较大，因此可以交给环卫工人，采取集中转运和集中处理的方式，进一步提升处理效果。

4 严格落实处理机制，全面实现厨余垃圾再利用

厨余垃圾在一定程度上可以被看成是可利用的资源，但是据调查，人们在日常生活中将厨余垃圾视为普通垃圾，将厨余垃圾丢进普通垃圾箱，这样简单粗暴的处理方式无法满足厨余垃圾再次利用的需求。导致上述问题出现的根本原因与人们的错误认知有关，很多人没有构建起对厨余垃圾的正确认识，缺乏变废为宝的意识，直接降低了厨余垃圾的利用率。因此要想从根本上解决人们对厨余垃圾的错误认知，有关部门需要加大宣传力度，借助多样化的宣传方式，普及对厨余垃圾的正确认识。比如可以充分利用网络、电视、手机、报纸等渠道宣传厨余垃圾无害化处理方式和资源化利用方式，加深人们对厨余垃圾的正确认识，促使更多人掌握将厨余垃圾变废为宝的处理方法；同时要积极推广使用厨房粉碎机、厨房发酵桶等处理设备，实现对厨余垃圾的合理化处置。

5 结语

综上所述，厨余垃圾的干式厌氧发酵具有较大优势，但是发酵过程中的颗粒沉降问题也必须引起重视。通过实验测量，颗粒受干扰沉降等影响，实际沉降速度远远小于理论沉降速度，因此该技术在设计和运行过程中，相关人员应注意控制厨余垃圾的颗粒尺寸、含水率、以及发酵底物的含固率，才可以有效避免沉降问题。