餐廚垃圾廢水資源化處理技術(shù)

1、研究背景

　　在我國，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)為我國經(jīng)濟帶來巨大效益的同時也帶來了巨量的餐廚垃圾。以往我們對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85%左右，因此餐廚垃圾在燃燒時不僅會降低垃圾的熱值，還會因為燃燒不充分產(chǎn)生二噁英等物質(zhì)，增加飛灰中重金屬的浸出率，對環(huán)境造成二次污染。當使用填埋法處理餐廚垃圾時，填埋產(chǎn)生的滲瀝液中含有大量高濃度的有機污染物，不但造成二次污染而且浪費了餐廚垃圾中大量的有機物和氮磷鉀等營養(yǎng)元素。意識到這一點后，我們改變了對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，但餐廚垃圾往往變質(zhì)很快，容易滋生細菌蚊蟲，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)生時本身并未含任何有毒物質(zhì)，是制作飼料或有機肥料的理想原料。利用生物處理技術(shù)來處理餐廚垃圾，不僅不會造成二次污染，還可以有效實現(xiàn)餐廚垃圾資源化，其處理率可以達到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

　　我國作為一個飼料蛋白嚴重缺乏的國家，每年需要從其他國家進口大量的蛋白來制作飼料，飼料蛋白的不足嚴重制約著我國畜牧業(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。這種特殊的微生物不僅能分解有機物，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味，或者產(chǎn)生一些代謝產(chǎn)物與原料中的毒素結(jié)合對原料進行生物解毒，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)物的營養(yǎng)價值。這樣制作的飼料比起直接作為飼料來說更加安全健康，不會造成大規(guī)模傳染病，對人畜都是有益的。

　　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在堆肥房內(nèi)，并用塑料膜將其覆蓋。因為這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周以上的時間才能發(fā)酵*。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，能加快厭氧反應的速度，提升厭氧反應的效果。但是這種方法的處理規(guī)模小且容易加重水體污染，因此，我們需要針對不同的環(huán)境狀況或者現(xiàn)實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，而且隨著社會的發(fā)展，餐廚廢水的排放量在逐年上升，如何實現(xiàn)餐廚廢水的*排放和資源化成為了各國亟待解決的問題。早在1911年，科學家就提出微生物具有產(chǎn)電功能，但當時微生物燃料電池的發(fā)展比較緩慢，直到20世紀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物，將有機能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。它的工作原理是微生物在陽極室內(nèi)消耗有機物，產(chǎn)生電子后傳遞至陽極電極，電子從陽極電極到達陰極，在陰極室內(nèi)，電子受體消耗電子完成電能輸出過程。整個反應過程需要的工作條件較溫和，電池的維護成本很低，安全性強，而且此反應產(chǎn)出的多為二氧化碳氣體，無毒無害無污染，餐廚廢水的處理效率可達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，導致其難以進行大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化。當我們能夠?qū)⑽⑸锶剂想姵卮笠?guī)模產(chǎn)業(yè)化的時候，將會對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，日本一所大學的學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)過粉碎機粉碎后送入排水系統(tǒng)，然后再進行固液分離，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)中含有的乳酸菌會進行自然發(fā)酵。當固體物質(zhì)積累到一定程度后進行乳酸發(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、研究內(nèi)容與意義

　　長期以來，我國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，處理效率低且浪費我國土地資源。我國城市生活垃圾中有機垃圾占60%～70%，且多為餐廚垃圾。我國每年使用低效的方法處理了大量的有機垃圾，不僅浪費了豐富的廢棄資源還可能造成環(huán)境污染，給我國造成了經(jīng)濟和環(huán)境的雙重損失。因此，若能將餐廚垃圾資源化，就能很好地*我國飼料蛋白的空缺，促進禽畜業(yè)的發(fā)展，避免造成環(huán)境污染，為我國經(jīng)濟和環(huán)境減輕雙重的負擔。