餐廚垃圾資源化過程中污水處理技術(shù)

城市垃圾處理過程中餐廚垃圾作為資源化利用和碳減排重點對象，需要高度重視餐廚垃圾的處理方法，分析不同處理技術(shù)的碳足跡，針對其處理過程中的運輸、處理及運營中做好管理工作?？茖W(xué)進(jìn)行廚余垃圾分類，并且根據(jù)其特性選擇有針對性處理技術(shù)，這樣更能提高餐廚垃圾處理效率，減少餐廚垃圾對生活環(huán)境造成的影響。研究分析了餐廚垃圾資源利用的方法，并闡述其資源污水處理必要性，最終探討了污水處理工藝內(nèi)容，以及提高餐廚垃圾的資源利用率。

1、餐廚垃圾概述

餐廚垃圾通常是指居民在日常生活、食品加工、飲食服務(wù)、單位供餐等活動中產(chǎn)生的垃圾，這部分垃圾包括菜葉，剩菜，剩飯，蛋殼，果皮，骨頭，茶渣等，其主要來自于家庭廚房餐廳，菜市場以及飯店等有關(guān)食品加工行業(yè)。其特點是具有較高的水分以及有機(jī)化合物，長期存儲極容易發(fā)生腐敗產(chǎn)生較多的細(xì)菌，產(chǎn)生惡臭影響環(huán)境，滋生的蚊蟲四處飛走很容易將細(xì)菌傳播到各個地方，影響我國人民的身體健康。除此之外還會對水環(huán)境，空氣環(huán)境等造成惡劣影響。加強(qiáng)餐廚垃圾處理技術(shù)研究與應(yīng)用，實現(xiàn)餐廚垃圾無害化、資源化處理是垃圾分類背景下踐行環(huán)境保護(hù)的重要內(nèi)容。在環(huán)境保護(hù)的基礎(chǔ)上融入綠色循環(huán)，將餐廚垃圾轉(zhuǎn)化為日常生活中所需資源以及能源，這樣既可以保障我國環(huán)境不受影響，還可以有效實現(xiàn)碳減排的目的。在這一過程中，需要針對餐廚垃圾資源化利用的方法進(jìn)行分析，如將其制作成肥料飼料，厭氧處理產(chǎn)生可利用的沼氣，制備生物燃料等。

2、餐廚垃圾資源化利用方法分析

餐廚垃圾資源化利用是我國環(huán)境保護(hù)，資源再利用的重要體現(xiàn)，在處理利用過程中需要以社會發(fā)展需求為基礎(chǔ)，通過將廚余垃圾進(jìn)行不同資源轉(zhuǎn)化，以此實現(xiàn)生態(tài)環(huán)保、經(jīng)濟(jì)環(huán)保目的。

2.1 餐廚垃圾處理方式

通常情況下，餐廚垃圾有機(jī)物含量較高，經(jīng)過合適的處理和加工，可以轉(zhuǎn)化為新的能源或資源，及經(jīng)過嚴(yán)格處理后作為肥料、飼料等方式進(jìn)行資源化利用。其中，餐廚垃圾中的油脂部分可以被用來制作成生物柴油，用于公共交通等車輛作為替代燃油使用；水可以通過污水處理技術(shù)將水中雜質(zhì)以及污染物質(zhì)去除用于農(nóng)業(yè)灌溉或者生活用水；渣可以利用微生物發(fā)酵方式進(jìn)行沼氣沼渣制作，用于電力發(fā)電，生物飼料，生物肥料制作。

2.2 制備生物柴油

餐廚垃圾中油脂部分可通過提取及加工成生物柴油?，F(xiàn)階段我國工業(yè)生產(chǎn)中針對生物柴油制作主要利用脂交換方法，酯交換法在生物柴油制備過程中主要利用甲醇作為交換醇，通過進(jìn)行甲醇交換醇進(jìn)行處理，可進(jìn)一步實現(xiàn)生物柴油提煉，將其用于日常生活中及工業(yè)。利用油脂脫酸方法，將油脂垃圾進(jìn)行堿煉中和，與此同時借助蒸餾精煉、有機(jī)溶劑萃取、預(yù)酯化、酸催化等操作，這樣可在一定程度上提升油脂生物柴油制備水平。在制備生物柴油中，需要重視對廢棄油脂分離，由于餐廚垃圾廢棄油脂中成分較多，例如水含量以及酸堿值，這些情況均不適合進(jìn)行生物柴油制備，而這種情況下也無法直接將其堿催化酯交換制作生物柴油，需要進(jìn)行有效的處理。

2.3 利用發(fā)酵制作生物氣

可燃?xì)怏w是現(xiàn)階段人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚闹匾剂?，餐廚垃圾在資源化處理過程中可以充分將其發(fā)酵，將餐廚垃圾制作成可燃?xì)怏w。在制作過程中需要利用厭氧發(fā)酵技術(shù)實現(xiàn)生物系回收?？扇?xì)怏w主要包括兩種氫氣以及甲烷，通過這兩部分可燃?xì)怏w制作回收，并且將其進(jìn)行分離再進(jìn)行應(yīng)用，這樣可以有效實現(xiàn)餐廚垃圾資源化，同時更好的起到環(huán)境保護(hù)作用。據(jù)相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，針對餐廚垃圾生物氣資源制備過程中，利用厭氧發(fā)酵進(jìn)行氫氣獲得，其獲得氫氣的體積可高達(dá)60%，其生產(chǎn)效率為5.49m/（m3/d），說明了餐廚垃圾資源化效率較高。

2.4 利用滅菌制作飼料

餐廚垃圾資源化過程中可以將其制成飼料，用于畜牧飼養(yǎng)或養(yǎng)殖，提高資源利用效率，也是餐廚垃圾資源化利用的方向之一。在飼料制作過程中需要將餐廚垃圾進(jìn)行殺菌滅毒處理，通過殺菌滅毒，使飼料達(dá)到基礎(chǔ)的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，除此之外，還需要將餐廚垃圾中的營養(yǎng)元素進(jìn)行保留，這樣才能在飼料使用過程中，提升畜牧業(yè)養(yǎng)殖業(yè)經(jīng)濟(jì)收益。在餐廚垃圾飼料加工過程中具有較多方法，例如微生物發(fā)酵法以及高溫消毒法。微生物發(fā)酵法比較常用，主要是利用微生物將餐廚垃圾內(nèi)的廢物進(jìn)行發(fā)酵，通過微生物代謝產(chǎn)生出有益菌而后將其制作成飼料。而微生物發(fā)酵方法又分為固態(tài)發(fā)酵法和液態(tài)發(fā)酵法。固態(tài)發(fā)酵法在發(fā)酵過程中不含水分，具有周期短，產(chǎn)率高，能耗低等特點，目前被廣泛應(yīng)用于餐廚垃圾飼料制作過程中。

2.5 利用生物處理制成肥料

餐廚垃圾還可以制作成肥料，即將餐廚垃圾進(jìn)行生物處理，保留其中養(yǎng)分，經(jīng)過處理轉(zhuǎn)化為植物營養(yǎng)土，通過植物營養(yǎng)土進(jìn)行植物種植，既滿足植物生長需求，同時還可以有效解決餐廚垃圾運輸?shù)葐栴}。2020年某小區(qū)街道開展餐廚垃圾處理活動，將餐廚垃圾轉(zhuǎn)化為植物營養(yǎng)土用于社區(qū)內(nèi)植物花草種植過程中，這樣既能滿足社區(qū)園林綠化需求，還可極大程度減少餐廚垃圾運輸過程中對環(huán)境造成的污染。北京海淀區(qū)社區(qū)居民在活動過程中利用廚余垃圾一體化機(jī)進(jìn)行餐廚垃圾處理，不需要將餐廚垃圾進(jìn)行長時間運輸，自行處理餐廚垃圾1000kg，將其轉(zhuǎn)化為100kg營養(yǎng)土，這樣有效形成了社區(qū)在環(huán)境建設(shè)過程中的“綠色微循環(huán)”。

3、餐廚垃圾資源化過程中污水處理必要性

3.1 減少對區(qū)域環(huán)境污染

餐廚垃圾處理過程中產(chǎn)生的污水，含有大量的動植物油脂、淀粉、果蔬汁、飲料、油脂等有機(jī)物，若不經(jīng)過處理合理、高效的處理直，將會成為二次污染物造成水體及環(huán)境污染。而污水中存在著較多的細(xì)菌，細(xì)菌隨著空氣傳播以及水傳播，很容易造成傳染病等情況發(fā)生，影響城市居民的身體健康，因此需要重視對餐廚垃圾處理中的污水處理。

3.2 改善水生植物生存環(huán)境

餐廚垃圾形成的污水中具有較多的有機(jī)物，若不經(jīng)過處理進(jìn)入到水體后會迅速消耗水中的氧氣，造成水體嚴(yán)重缺氧，而且污水的油脂不能溶于水，附在水面上會造成水面覆氧能力降低，這種情況下導(dǎo)致水生生物無法通過氧氣維持生存，更加影響水域內(nèi)魚類的生長，這種情況下同樣需要積極加大餐廚垃圾中的污水處理工作重視程度。

因此，在餐廚垃圾處理中需要積極加強(qiáng)對餐廚垃圾處理過程中的污水處理技術(shù)研究，這樣才能實現(xiàn)真正意義的餐廚垃圾資源化利用。

4、餐廚垃圾資源化過程中污水處理工藝

4.1 工藝過程描述

餐廚垃圾資源化過程中污水處理前，需要通過對餐廚垃圾的進(jìn)行篩選，分解，榨取，水油分離，固液分離，去除臭氣等一系列的操作，以此充分保障餐廚垃圾的回收以及利用，進(jìn)一步對產(chǎn)生的污水進(jìn)行高效、合理的處理。污水處理工藝作為一項系統(tǒng)性工程，在處理過程中需要依據(jù)餐廚垃圾形成污水的特性和污染物的分析合理的應(yīng)用工藝。我國一些學(xué)者對餐廚垃圾資源化過程中污水處理的工藝進(jìn)行分析。在餐廚垃圾資源化污水處理過程中，需要包含多個系統(tǒng)，例如油水分離系統(tǒng)，殘渣過濾系統(tǒng)，污水深度處理系統(tǒng)。本研究中主要以生化機(jī)的污水處理內(nèi)容進(jìn)行研究，該生化機(jī)可以縮短餐廚垃圾資源中污水處理效率，減少污水中的異味。

4.2 油水分離工藝

油水分離工藝是餐廚垃圾資源化污水處理中的重要組成部分，在其處理前需要通過將餐廚垃圾進(jìn)行有效的篩選分類，擠壓榨取，通過這部分操作后，可以有效實現(xiàn)餐廚垃圾液體獲得，保證其內(nèi)部油脂以及污水能夠全面融合。將油水輸入到油水分離系統(tǒng)中將油脂和水分進(jìn)行分離，分離后的油脂中需要保證含水量較低，通常情況下部分企業(yè)在開展污水處理，油水分離過程中油脂中含水量為20~25%，油脂分離效果數(shù)據(jù)需要低于該數(shù)據(jù)，以油中含水不超過5%為主，這種情況下需要積極針對油水分離工藝進(jìn)行設(shè)計研究。設(shè)計過程中增加重力分離，粗?；约拔侥Y(jié)優(yōu)化，通過這部分工藝優(yōu)化和在不消耗能源的情況下實現(xiàn)自動分離。整個水體處理過程中保證油顆粒能夠集中在集油區(qū)域，并且控制時間在60min，等到時間限制后將集油區(qū)域的油清理，將其可以用作其他領(lǐng)域。

4.3 污水處理系統(tǒng)

通過油水分離工藝可以將餐廚垃圾資源化生產(chǎn)過程中的油進(jìn)行去除，分離油后的污水進(jìn)行集中存儲將其運輸?shù)较乱涣鞒痰奈鬯幚硐到y(tǒng)進(jìn)行污水處理。在污水處理系統(tǒng)過程中需要將污水利用生物處理工藝進(jìn)行處理，這一處理過程中主要采用厭氧處理，使污水在氧氣不充足的環(huán)境下減少厭氧性細(xì)菌，實現(xiàn)污水中中小有機(jī)碳水化合物降解，這樣可以有效為后續(xù)污水好氧處理奠定基礎(chǔ)，通過厭氧環(huán)境使高分子有機(jī)碳水化合物分解成小分子碳水化合物，再利用好氧膜生物處理技術(shù)進(jìn)行處理，將污水中的生化需氧量去除，進(jìn)而使污水達(dá)到符合國家排放的標(biāo)準(zhǔn)，形成有效的污水處理。一般情況下，經(jīng)過處理的污水進(jìn)出水情況如表1所示。

4.4 以西部某市餐廚垃圾資源處理為例進(jìn)行分析

4.4.1 餐廚垃圾特點

通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)我國西部某市餐廚垃圾中主要有食物，金屬，紙張，玻璃以及其他有機(jī)物質(zhì)。通過對其餐廚垃圾特點進(jìn)行分析，并且對餐廚垃圾進(jìn)行抽樣檢測過程中對抽樣垃圾成分進(jìn)行確定。其中重點包括含水率、有機(jī)碳、凱式氮、總磷、氯化物、蛋白質(zhì)等。

4.4.2 處理工藝分析

在針對餐廚垃圾處理過程中西部某市主要采用單相、濕式、中溫、連續(xù)進(jìn)料厭氧消化工藝流程為主，通過自動化設(shè)備實現(xiàn)餐廚垃圾油脂分離，并且將固體物質(zhì)進(jìn)行濕式粉碎，雜質(zhì)進(jìn)行垃圾填埋，其他原材料經(jīng)過處理后制備出較多的生物燃?xì)猓M(jìn)而用于日常生活中的電能支持；針對發(fā)酵殘渣將其用于有機(jī)肥制作。

4.4.3 污水處理工藝

針對餐廚垃圾資源化污水處理過程中利用油水分離系統(tǒng)以及污水系統(tǒng)開展處理，經(jīng)過油水分離的廢水通過調(diào)節(jié)池泵進(jìn)入到氣浮設(shè)備，這一過程將一部分懸浮物以及有機(jī)物排入到厭氧池中，在整個工藝過程中不斷有泥污產(chǎn)生，因此需要進(jìn)行污泥桶排入管理。進(jìn)入到厭氧池中的污染水中的有機(jī)物會被厭氧細(xì)菌所分解、代謝、消化，這樣一系列過程中會使污水中的有機(jī)物含量逐漸降低，除此之外還可以使污水得到進(jìn)一步的生化，為后續(xù)厭氧處理工藝的開展奠定基礎(chǔ)。厭氧池的出水進(jìn)入兼氧――好氧――膜生物反應(yīng)器，在這一個階段可以使污水處理的反硝化率超過70%，使水中的化學(xué)耗氧量逐漸減少，將厭氧池中的污水逐漸輸送到好氧池中，利用膜生物反應(yīng)中的生物填料為污水中的微生物成長提供一定空間；同時利用鼓風(fēng)機(jī)為微生物提供充足的氧氣，在整個環(huán)境過程中，污水中的有機(jī)物逐漸被微生物吸附，進(jìn)而產(chǎn)生凝絮狀的物體，經(jīng)過一段時間后，絮狀的物體會逐漸沉到水池底部，以此去除化學(xué)耗氧量。缺氧池以及好氧池進(jìn)入到膜生物反應(yīng)池，可以有效調(diào)節(jié)活性物的性狀，提高污水的處理能力。而且為了保證最終的水質(zhì)能夠達(dá)到正常標(biāo)準(zhǔn)，需要保證膜生物反應(yīng)后再將污水傳輸?shù)缴疃忍幚硐到y(tǒng)進(jìn)行處理。

4.4.4 廢水處理結(jié)果

通過對餐廚垃圾資源化污水處理各項技術(shù)的應(yīng)用，污水中的各項指標(biāo)顯著降低廢水處理前以及處理后的情況見表2。

這一結(jié)果數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)餐廚垃圾中污水內(nèi)部各項指標(biāo)均有降低，并且符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中的一級A標(biāo)準(zhǔn)。

4.4.5 餐廚垃圾資源化處理效益

餐廚垃圾資源化處理是現(xiàn)階段我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展建設(shè)以及環(huán)境保護(hù)的重要部分，其具有較多的效益。

（1）經(jīng)濟(jì)效益。

西部某市餐廚垃圾資源化處理過程中總投資11296.19萬元，餐廚垃圾處理后被用于發(fā)電1500萬瓦，這個數(shù)據(jù)可提供電力750萬千瓦時帶來經(jīng)濟(jì)效益約375.6萬元；此外，在有機(jī)肥料、堆肥等資源生產(chǎn)分別為0.42萬噸，210萬元。油脂回收量以及效益分別為300噸以及21.40萬元，年利潤675萬元，這些經(jīng)濟(jì)效益西部某市當(dāng)?shù)爻鞘薪ㄔO(shè)起到了重要推動。

（2）環(huán)境效益。

通過清除垃圾處理優(yōu)化每年可處理餐廚垃圾7.3萬噸，當(dāng)這部分垃圾處理可有效降低大氣污染，減少垃圾對地表水的污染以及垃圾深埋后對土壤的污染。

（3）社會效益。

利用餐廚垃圾資源優(yōu)化處理，可實現(xiàn)對社會環(huán)境的保護(hù)，同時可以減少垃圾在運輸過程中產(chǎn)生的腐爛氣味，降低傳染病傳播渠道，使餐廚垃圾能夠得到專項化治理，既能提升餐廚垃圾的回收率以及利用率。還可以有效實現(xiàn)資源循環(huán)發(fā)展，使城市衛(wèi)生環(huán)境得到改善?？偟膩碚f，西部某市餐廚垃圾資源化處理不僅從經(jīng)濟(jì)建設(shè)上起到積極效果，同時從社會環(huán)保角度分析，餐廚垃圾資源化污水處理更能降低環(huán)境污染情況，值得各個城市在開展經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及環(huán)境建設(shè)中學(xué)習(xí)借鑒。

5、結(jié)語

餐廚垃圾資源化建設(shè)是現(xiàn)階段環(huán)境保護(hù)以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展中必不可少的內(nèi)容，將餐廚垃圾轉(zhuǎn)變?yōu)槿粘Ｉ铑I(lǐng)域中需要部分既可以實現(xiàn)資源回收與利用，除此之外還可有效實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。但是在處理過程中需高度重視及污水處理內(nèi)容，由于污水處理過程中，其內(nèi)部具有水分，鹽分，油脂，有機(jī)質(zhì)，進(jìn)一步增加了污水處理難度。因此在實際的污水處理過程中，需要結(jié)合各項技術(shù)例如油水分離技術(shù)，污水處理技術(shù)，厭氧處理，膜生物反應(yīng)處理等，這些均可以有效改善污水水質(zhì)，使其達(dá)到正常的排放標(biāo)準(zhǔn)，更好地實現(xiàn)資源利用與保護(hù)。（來源：上海環(huán)境衛(wèi)生工程設(shè)計院有限公司）