餐厨垃圾预处理技术综述

陈必鸣

（广州市城市管理技术研究中心，广东 广州 510170）

餐厨垃圾是餐饮垃圾和厨余垃圾的总称。餐饮垃圾指餐馆、饭店、单位食堂等的饮食剩余物以及后厨的果蔬、肉食、油脂、面点等的加工过程废弃物；厨余垃圾指家庭日常生活中丢弃的果蔬及食物下脚料、剩菜剩饭、瓜果皮等易腐有机垃圾［1］。

1 餐厨垃圾理化性质

1.1 餐饮垃圾特性

餐饮业和机团单位饭堂是产生餐饮垃圾的主要场所，其主要特性是：①含水率、油脂和盐分含量较其他垃圾高；②氮、磷、钾等营养元素丰富；③富含蛋白质、淀粉、纤维素、脂肪等有机质，具有较高生物能，但易腐败发臭；④有毒有害物质(如重金属)含量少［2］。

1.2 厨余垃圾特性

厨余垃圾的组成和性质受社会经济条件、地区差异、居民生活习惯的不同而有所差别，但具备如下总体特征［3］：①易腐烂，厨余垃圾中有机物含量高，易腐败发臭，孳生病菌，造成疾病传播；②含水率高，给其收集、运输和处理都带来一定的难度；③含杂质多，由于垃圾分类的不充分，厨余垃圾中混有约20%的其他生活垃圾。

2 餐厨垃圾预处理技术

目前，国内餐厨垃圾主要以生物技术处理为主，在生物技术厌氧消化过程中，发酵底物的理化性质对发酵效率、发酵时间、产沼气质量等有较大的影响。而餐厨垃圾含有一定量的杂质，为了满足后续生物技术处理工艺的生产要求，应根据餐厨垃圾成分对其进行预处理去除杂质。现有预处理技术主要有预分选和生化预处理等措施。

2.1 预分选处理

垃圾的分选是指根据物质的密度、粒度、磁性、弹性、光电性、摩擦性以及表面润湿性的差异，采用相应的手段将其分离的过程［4］。针对餐饮垃圾和厨余垃圾进行预分选，其目的是将餐厨垃圾中的塑料袋、木块、玻璃和金属等不可降解物或对后续处理工艺产生不良影响的物质预先分离出来。

2.1.1 破袋

破袋的主要作用是将袋装的厨余垃圾破碎，使垃圾散落出来，便于后续的分选处理，同时对尺寸较大的餐厨垃圾进行破碎。其具体工作过程是：垃圾由带式输送机输送进入破袋筛分机内，在旋转筛筒刮板和螺旋刮板差动转动下对物料进行剪切，同样在刮板作用下对塑料、编织袋等软性物料进行撕裂。

2.1.2 人工分选

人工分选是利用人力把尺寸较大的皮革、织物和无机废物从垃圾中挑选出来，以防止进入后续分选设备，造成堵塞、缠绕现象的发生。人工分选的位置一般集中在垃圾输送带两旁，可对一些无需进一步加工即可回用的物品进行直接回收，同时还可消除可能对后续处理系统产生事故的固体废物。对于餐厨垃圾来说，需要人工分选出来的物品主要是塑料瓶、酒瓶、易拉罐、抹布等易与塑料袋分离的物品。

2.1.3 滚筒筛分

滚筒筛是利用作回转运动的筒形筛体将固体废物按粒度进行分级，其筛面一般为编织网或打孔薄板，工作时筒形筛体倾斜安装。进入滚筒筛内的固体废物随筛体的转动作螺旋状的翻动，且向出料口方向移动，在重力作用下，粒度小于筛孔的固体废物透过筛孔而被筛下，大于筛孔的固体废物则在筛体底端排出。滚筒筛能将砂石等粘附在瓜果皮壳、塑料和包装物中的细小杂质去除。

2.1.4 弹跳分选

弹跳分选是根据垃圾中各组分摩擦和碰撞系数的差异，在斜面上运动或与斜面碰撞弹跳时产生不同的运动速度和弹跳轨迹而实现组分分离的一种处理方法［5］。弹跳分选机主要是利用垃圾的粒径大小与密度差别对垃圾进行分选处理，通过调整筛板倾斜角度、孔径以及主轴的转速以适应不同成分的物料分选。可将生活垃圾分为筛上轻质物、筛上重质物和筛下物3个部分，具体筛分程度见表1。

表1 弹跳分选的筛分程度

2.1.5 风力分选

风力分选是以空气为分选介质的一种垃圾分选方式，其作用是将轻物料从较重物料中分离出来。风选的原理是气流将较轻的物料向上带走或从水平方向带向较远的地方，而重物料则由于上升气流不能支承而沉降，或由于惯性在水平方向抛出较近的距离。由于气流的作用，风力分选容易带走物料表面的水分，有利于物料烘干。

2.1.6 红外分选

在餐厨垃圾分离出的硬质无机物中含有一定数量的碎玻璃，可通过红外鉴别分选的工艺回收。该工艺技术是一种利用物质表面光反射特性的不同而分离物料的方法。在红外分选机内，扫描系统对每块进入的物料进行鉴别，并通过分配器将玻璃分出。

2.1.7 破碎

物理破碎作为预处理步骤，目的是减小餐厨垃圾的粒径，方便后续处理。餐厨垃圾破碎的粒径可根据后续处理工艺的不同有所不同，如采用湿法厌氧消化，则需将餐厨垃圾破碎至较小粒径，以利于提高物料的流动性。如采用干式厌氧工艺或者好氧生物处理工艺，则无需将餐厨垃圾破碎至太小粒径，以节省运行费用。

2.2 生化预处理

2.2.1 湿热处理

湿热处理主要以湿热水解为主，是指基于热水解反应，在适当的含水环境中，利用热能对餐饮垃圾进行处理，并改变垃圾后续加工性能的餐饮垃圾预处理过程。湿热水解处理一般是利用高温蒸汽对餐饮垃圾进行加热蒸煮，主要目的是将以固体形式存在的油脂，通过加热“溶析”出来，以提高整体工艺的“提油率”。湿热水解可将其中的大分子难降解有机物水解为易于被动植物吸收的小分子易溶物质，便于后续厌氧消化降解，也可彻底杀灭垃圾中的病原体和细菌。根据CJJ184—2012餐厨垃圾处理技术规范，湿热水解处理温度宜为120～160℃，处理时间不应小于20 min。

2.2.2 干热处理

干热处理主要是对餐厨垃圾进行干燥脱水、加热灭菌，由于干热处理为间接加热，物料温度的上升需要一定时间，干热设备在设计和运行中应满足物料的温度和停留时间。根据CJJ184—2012，干热处理温度宜为95～120℃，处理时间不应小于25 min。

2.2.3 生物干化

生物干化预处理技术是采取过程控制手段，利用微生物高温好氧发酵过程中有机物降解所产生的热能，配合强制通风促进水分的蒸发去除，从而实现垃圾快速干化的预处理工艺。其特点在于无需外加热源，干化所需能量来源于微生物的好氧发酵活动，属于物料本身的生物能［6］。国外研究成果表明，在7～15 d的生物干化后，水和CO2（有机物降解过程中产生的CO2）降低了25%～30%，导致垃圾的含水率小于20%，垃圾低位热值升高30%～40%［7］。干化处理后的垃圾具有比较好的可分选性，经分选后，有机废物部分可被压缩成垃圾衍生燃料（RDF）。

2.2.4 生物淋滤

生物淋滤是指利用特定微生物或其代谢产物的氧化、还原、络合、吸附或溶解作用，将固相中某些难溶性或不溶性物质（如重金属）分离浸提的一种技术。生物淋滤技术原来主要应用于难浸提矿石或贫矿中金属的溶出与回收，如20世纪50年代美国就开始利用生物淋滤法浸出铜矿［8］。20世纪80年代，环境技术专家将生物淋滤技术的研究和应用扩展到环境污染治理领域，例如，污水污泥中重金属去除，重金属污染土壤、河流底泥的生物修复等。

近年来，生物淋滤技术也被引入到餐厨垃圾处理领域，主要是把固体垃圾中的有机物经水解酸化转化入液相中，再对液相进行厌氧消化处理。液相的厌氧反应相对于固相厌氧反应具有技术成熟稳定、停留时间短、效率高、占地面积小等优势。

3 结束语

预分选主要以物理分离为主，分选的物料只有在形状、大小、质量等方面的改变，没有组分、成分等方面的改变，其作用重点在于将后续处理工序需要处理的物料有效分离出来，并将此物料的大小粒径等进行预处理，从而达到后续运输和处理的要求。在进行预分选的基础上，可采用湿热处理、干热处理等生化预处理技术，将无机质和有机质进行有效分离，以利于后续生物技术处理。

［1］ 中华人民共和国住房和城乡建设部.餐厨垃圾处理技术规范：CJJ 184—2012［S］.2013.

［2］ 陈美珠，陈伟锋.广州市餐饮垃圾处理技术研究与探索［J］.广东科技，2013（6）：134-137.

［3］ 汪群慧，马鸿志，王旭明，等.厨余垃圾的资源化技术［J］.现代化工，2004，24（7）：56-59.

［4］ 高艳玲.固体废物处理处置与工程实例［M］.北京：中国建材工业出版社，2004:31.

［5］ 李兵.生活垃圾深度分选及设备优化组合技术研究［D］.上海：同济大学，2006.

［6］ 吴文伟，马婧一，李荣平.垃圾处理前沿技术的比较分析［J］.城市管理与科技，2010（1）：18-21.

［7］ 荀方飞，葛亚军，马婧一.生活垃圾生物好氧预处理技术研究［J］.工业安全与环保，2013，39（6）：63-66.

［8］ 周顺桂，周立祥，黄焕忠.生物淋滤技术在去除污泥中重金属的应用［J］.生态学报，2002，22（1）：125-133.