餐飲廢渣

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餐飲廢渣(Food Waste Residues)

　　餐飲廢渣是指剩菜、剩飯以及菜葉、果皮等容易被微生物分解的有機物，主要以澱粉類、食物纖維類、動物脂肪類等物質為主，產生的渠道主要為食品加工、處理、運輸等過程。

　　餐飲廢渣來源主要集中在酒店、食品廠、學校、政府、科研行政機構等，是城市生活垃圾中有機相的主要成分，具有含水率高，油脂、鹽分含量高，易腐爛、發酵、發臭等特點。

　　餐飲廢渣作為飼養禽畜是過去一種很普及的現象，但是餐飲廢渣往往含有大量致病菌，不少國家對餐飲廢渣飼料做了嚴格的規定。如英國早在1973年就頒佈法令，明令禁止在未經許可的情況下使用未經處理的餐飲廢渣及任何與餐飲廢渣接觸過的飼料喂養禽畜；餐飲廢渣使用者須向政府申請，經審核後簽發執照，方具備餐飲廢渣處理資格。日本自2002年頒佈食品回收處理法令後，其食品廢棄物處理髮展非常迅速；並實施了食品再生廢物利用法，規定從事食品產業的各企業必須在2007年將食物殘留物消減。美國的佐治亞州(Gergia)早在1971年就禁止用餐飲廢棄物喂養牲畜；加拿大從2002年1月1日起，禁止用餐飲廢棄物喂養各類牲畜。此外，盧森堡、葡萄牙、澳大利亞等國均頒佈禁止用餐飲廢棄物喂養牲畜的法令。

　　在國內，已有部分城市實行專項立法，並根據自身的具體情況制定了食品垃圾管理的地方性法規政策，對於餐飲廢渣的管理處置也加強了力度。如北京2004年出台的《北京市動物防疫條例(草案)》規定，嚴禁動物養殖場使用飯店、賓館、餐廳、食堂產生的未經無害化處理的餐飲廢渣飼喂動物。2005年上海正式實行的《上海市餐廚垃圾處理管理辦法》，明確規定餐廚垃圾處理管理由市、區兩級市容環衛管理部門負責。2003年杭州市人民政府辦公廳出台的《關於印發杭州市餐廚垃圾處置管理暫行辦法的通知》，為杭州市餐廚垃圾的規範化管理奠定了基礎。此外，沈陽啟用的餐飲廢物處置系統，明確規定所有賓館、飯店、酒店以及機關單位的食堂必須定期向所在地區的環境保護管理部門申報登記餐飲廢物的產生量，並將餐飲廢物交給指定單位進行無害化處置。而重慶市於2002年2月1日重慶市環境保護局、重慶市市政管理委員會、重慶市衛生局、重慶市愛國衛生運動委員會辦公室聯合發佈了“關於加強餐飲行業含油廢水廢渣管理的通告”，決定對餐飲行業含動植物油的廢水、廢渣及廢動植物油的收集、加工利用進行整治。

　　美國中西部地區多以堆肥方式處理家庭產生的垃圾，其處理收費標準以家庭垃圾的產生量為基準，而應用方向較多採用蚯蚓堆肥、密封式容器堆肥方式。而日本的餐飲廢渣52％來自於家庭，故多採用堆肥處理技術，將食品廢棄物轉變為有機肥料、土壤改良劑。如日本精工公司2000年5月研發的使用磁控管的食物垃圾處理裝置，採用高溫消毒方式將餐飲廢渣製成肥料。近年來也有利用食品廢棄物生產動物飼料和利用食品廢棄物生產生物氣發電供熱的報道。南韓餐飲廢渣因含水率、鹽分高，故並不盛行堆肥處理方式，餐飲廢渣處理研究方向主要為厭氧消化一生物氣回收等。我國每日有近4000t的有機易腐物送人垃圾場填埋，除將其與普通垃圾直接混合填埋或者直接運到農場喂豬等最普遍方式的處理方式外，也有採用生物處理技術將餐飲廢渣製成有機肥的研究。但填埋方式處理城市生活垃圾，占用土地量大、污染環境，還局限垃圾資源的綜合回收利用，因此，我國的餐飲廢渣一直未得到有效的資源化利用。

　　1、化學分解回收生物氣

　　該方法利用化學反應，通過添加化學物質使飲廢渣中的有機物質的化合鍵斷裂，分解掉餐飲廢渣中的有機物質，由大分子量的有機物轉化成小分子量的可燃氣體、液體燃料及焦炭等。

　　(1)厭氧消化一物氣回收

　　目前，厭氧消化一生物氣回收法比較先進的方法是兩段法生產氫氣、甲烷。兩段法綜合了相分離、反應器及批序式模式。處理流程由兩部分組成：流化床反應器產氫氣，UASB反應器產甲烷。化學分解方法簡單、高效、易行。但餐飲廢渣中大量有用物質被浪費掉，還會導致滲濾液和沼氣的產量升高，容易造成二次污染。

　　(2)化學熱解回收可燃氣

　　熱解法將有機化合物在缺氧的條件下利用熱能使飲廢渣中的有機物質由大分子量的有機物轉化成小分子量的可燃氣體、液體燃料及焦炭等。常用的熱解爐主要是熔融氣化爐。城市生活垃圾用熱解法處理難度很大。因為城市生活垃圾是一種極為複雜，水分、組分極不穩定的混合廢物，穩定熱解很不容易，其投資費、運行費、維護費均很高。因此，只有在不考慮其經濟效益的前提下，垃圾分解技術才能實現其工業化。

　　2、好氧生物處理制肥料

　　堆肥是依靠自然界廣泛分佈的細菌、放線菌、真菌等微生物，在人工控制的條件下，將食物垃圾的水分蒸發掉，經乾燥後磨碎，把餐飲廢渣通過一系列處理工序轉變為可供農業生產使用的有機複合肥，以防止產生有害氣體。堆肥工藝分為好氧堆肥和厭氧堆肥，又可分為靜態和動態兩種操作方式。好氧法處理餐飲廢渣與厭氧法相比其操作過程簡單、運行成本低、物料停留時間短。目前，加工制肥料主要採用微波處理、蚯蚓堆肥、密封式容器堆肥等方式。蚯蚓堆肥是近年來根據蚯蚓在自然生態系統中具有促進有機物質分解轉化的功能的基礎上發展起來的一項生物處理技術。蚯蚓在其新陳代謝過程中吞食大量有機物質，並將其與土壤混合，通過砂囊的機械研磨作用和腸道內的生物化學作用促進有機質的分解轉化，但必須分離出無機物及其他不能被蛆叫消化的垃圾。由於我國垃圾成分較為複雜，因此國內尚很少採用蛆好床法。而密封式容器堆肥是一種環境可控的堆肥方式，其最大特點在於對周邊環境的影響小，可避免餐飲廢渣在收集後的幾個小時內發酸、發臭，減小對環境的影響。密封式堆肥多採用好氧的方式，以利用堆體產生的高溫來殺滅病菌。

　　目前，關於好氧生物處理制肥料的設備國內外研究較多的是小型生化處理機。生化處理機一般是利用微生物菌群對有機物分解，再進行高速發酵、乾燥、脫水、脫臭處理，使之90％以上成為水蒸氣和無害氣體，少量的殘渣成為有機肥料。日本現有有機垃圾處理機的製造企業超過200餘家，國內也在自行研製開發樣機，併在一定範圍內得到應用和實施。

　　3、加工制取蛋白飼料

　　微生物發酵制取蛋白飼料，即通過微生物的代謝活動對原料中的有機物進行分解和轉化的過程。採用的發酵方式主要有固態發酵和液態發酵兩種工藝體系。固態發酵是以氣相為連續相的生物反應過程，是指在沒有或幾乎沒有自由水存在的條件下，在有一定濕度的水不溶性固體基質中，用一種或幾種微生物進行發酵的一個生物反應過程；液態發酵是以液相為連續相的生物反應過程。由於固態發酵具有產率高、周期短、能耗低等特點，因而日益受到重視。具有蛋白消化吸收率高，適口性好等優點，避免了傳統工藝缺乏的對廢渣中的有機物和營養物質更深入的研究和利用等問題，是開闢蛋白質飼料資源的一條重要途徑。

　　4、餐飲廢渣發電供熱

　　將餐飲廢渣收集後，從中提取高純度的氫用於燃料電池進行發電，或將垃圾液態化使之產生甲烷應用於燃料電池發電系統的處理裝置，發電供熱。這也是眾多研究餐飲廢渣的學者關註的技術。此外，還有採取焚燒方式處理餐飲廢渣的發電的。焚燒廢渣不僅可以發電，還可有效殺滅垃圾中的致病菌和病毒，無害化程度高；減少垃圾體積，節約大量土地資源，且焚燒所放出的CO比堆肥發酵要少得多，防污染較徹底且有一定的經濟回報，是最有效、最環保的方法之一。但因廢渣含水率較高(一般在70％～90％)，會大大降低焚燒的熱能利用引，焚燒時因鹽份較重，促進二惡英的生成，提高飛灰中重金屬的浸出率，從而產生二次污染，增加處理成本，同時因其投資大，占用資金周期長，運行費用高，操作管理要求高，餐廚垃圾焚燒的方法在我國現階段實際運用的環境還不成熟。

　　5、餐飲廢渣高溫炭化處理

　　主要是將餐飲廢渣放在400～500℃的高溫且幾乎無氧的狀態下進行燒蒸，再把釋放出來的氣體在800℃的高溫條件下(足以使二日惡英分解)進行二次加溫20h後，促使餐飲廢渣變成炭化物。所生產的炭化物除由住宅建築商定購用於製作地板除濕劑外，還被用於土壤改良劑、白蟻驅除劑以及建材石板等。

　　日本東京一中學從2001年6月開始，使用民間企業開發的70mm炭化處理機，對學校的殘羹剩飯進行炭化實驗，炭化處理器每次電耗500日元，可把約50kg的食品垃圾轉變成1.5～2kg的炭。處理技術無臭易於保管，也不需要對餐飲廢渣徹底分解。

　　6、餐飲廢渣生產可降解塑料

　　目前普遍使用的以聚乙烯、聚丙烯等聚合物為主要成分的塑料製品極難降解，即便是埋在地下一二百年也不會腐爛變質。有研究表明，採用PHAs製作的香波瓶，在自然環境下，9個月後基本上被完全降解。PHAs聚-3-VT基烷酸，是一種可生物降解的塑料。1926年，法國的Lem2oigne首次從巨大芽袍桿菌細胞中提取得到聚-l-T=基丁酸(PHB)。此後，在上百種細菌中發現PHAs，其中包括革蘭氏陽性菌和陰性菌。夏威夷大學的Tian Yu等發現，可以採用有機廢水和食物廢物發酵生產PHAs，香港的P．H．F．Yu等研究了用大豆和小麥廢棄物作為生產PHAs碳源的可行性。有研究表明，用其製作的香波瓶，在自然環境下，9個月後基本上被完全降解，優於合成塑料製作的物品(完全降解時間約需100a)。影響PHAs生產成本的主要因素有菌種、原料、操作方式以及提取方法等，現在的研究成果集中在富含澱粉類的食物廢物的利用上，對於脂肪、蛋白質類食品廢物的利用很少涉及。但由於生產成本較昂貴，所以實現PHAs大規模工業化目前尚有困難。

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