11奖第八届“萌芽杯”参赛作品李昊宁

北京化工大学第八届“萌芽杯”参赛作品—A类”PAGE11北京化工大学第八届“萌芽杯”参赛作品—A类作品名称：北京市餐厨垃圾污染与处置现状调研分析类别（综述类/实验类）综述类指导教师：邹德勋负责人：李昊宁联系方式：188102649462012年6月25日团队成员及指导老师介绍指导老师介绍：姓名邹德勋所属学院化学工程学院职称讲师研究方向固体废物资源化团队成员介绍：姓名李昊宁所属学院化学工程学院专业环境工程班级环工1101姓名夏怡所属学院化学工程学院专业化学工程与工艺班级国际1101目录第1章餐厨垃圾概述 4第2章北京市餐厨垃圾污染现状 4第2.1节北京市餐厨垃圾产生现状 5第2.2节北京市餐厨垃圾处理过程中的污染现状 5第3章北京市餐厨垃圾处置现状 7第3.1节处理方法及其影响因素 7第3.2节餐厨垃圾处置及治理的相关制度法律 9第4章总结和展望 10参考文献 11北京市餐厨垃圾污染与处置现状调研分析李昊宁，夏怡摘要：据文献报道显示北京市餐饮业、高校学生食堂和居民家庭人均餐厨垃圾产量分别为0.4kg每人每次、0.45kg每人每天和0.49每人每天，总日产量接近二千吨。（参考文献：北京市餐厨垃圾产生量调查分析）餐厨垃圾产量日益增长，然而治理效果不甚理想。本文通过文献资料、网络资源、专家咨询、统计年鉴等信息汇集，对北京市产生量，产生来源、污染现状、处理方法及其影响因素、处理过程中污染情况及相关法律法规的调研分析餐厨垃圾污染与处置现状，为今后餐厨垃圾的治理提供背景资料。关键词：餐厨垃圾1餐厨垃述餐厨垃圾，俗称泔脚，是指居民在生活消费过程中形成的一种生活废物，其来源主要有家庭、餐饮服务业、企事业单位及学校食堂所产生的剩饭、剩菜、食物残渣等等，是我国城市生活垃圾的重要组成部分。餐厨垃圾的主要成分包括：米饭、面食、蔬菜、肉、植物油、动物油和骨头等食物残渣，因为具有产量大，营养高，有机物含量及含水率高，油脂较多，易腐烂变质，不便运输储存等特点，而具备可再生利用价值和环境污染的双重特性。随着社会的发展，经济的发达，人口数量膨胀，餐厨垃圾的产量以较快速率日益增长。然而，我国对于餐厨垃圾的管理及治理，尚未有行之有效的方法和较为系统的文献综述，餐厨垃圾产量远远大于治理量，造成土地与大气污染，危害人类健康，成为推进城市化进程的负担。本调研通过对文献、资料、数据的收集与整理，从餐厨垃圾的产生、处理进程的各步骤、各末端处理技术的比较、相关法律法规政策等方面分析北京市餐厨垃圾存在的污染和处置现状，为餐厨垃圾的有效处置提供背景支持。2北京市餐厨垃圾污染现状2.1北京市餐厨垃圾产生现状[1]北京市餐厨垃圾产生来源有包括家庭厨余垃圾、企事业单位及学校的食堂、还有餐饮服务业等。北京市餐饮业餐饮业、高校学生食堂和居民家庭人均餐厨垃圾产量分别为0.4kg每人每次、0.45kg每人每天和0.49每人每天。其中，餐饮业和高校食堂的餐厨垃圾以餐后垃圾为主，人均餐后垃圾产量分别占餐厨垃圾总量的72.5％和80％；居民家庭餐厨垃圾以餐前垃圾为主，人均餐后垃圾仅占总量的14.74％。小区居民夏季、春秋季和冬季的人均餐厨垃圾产量差别较大，分别为0.63kg每人每天、0.46kg每人每天和0.38kg每人每天。高校食堂的人均餐厨垃圾废物产生量相差不大，与学校所处地理位置、学校规模和生源情况没有太大关系。餐馆所住地理位置、周边人口密度、餐馆规模大小直接影响就餐人数，但对餐厨垃圾人均产生量的影响不明显。不同类型的中餐餐馆人均餐厨垃圾产生量没有太大差别。2.2北京市餐厨垃圾处理过程中的污染现状餐厨垃圾的处置过程大体分为三步：收集，转运及末端处理。2.2.1收集环节[2]北京市餐厨垃圾的收集主要有以下几种方式：直接倾倒垃圾收集处：液态部分直接倒入下水道，剩余餐厨垃圾和普通垃圾混在一起进入生活垃圾收运体系，或直接进入城市的排污系统。承包给郊区农民：餐厨垃圾统一放置于后厨垃圾桶，前厅有置放干垃圾的垃圾桶或筐，收集容器都是大小不一的塑料桶，没有密封措施，也没有提升结构。泔水均由餐馆负责清理，他们自行联系一些近郊的的农民或个体贩运者承包回收。政府收集：收集容器规格为120L深灰色，具备提升结构的标准容器。餐厨垃圾均由南宫餐厨垃圾收集车收集运输，车厢体的相关装置可使餐厨垃圾在装箱压缩过程中初步分离残渣和液体。抵达餐厨垃圾处理厂后，通过车辆后门直接卸到处理设备处避免二次污染。餐厨垃圾经固液分离处理后，固体物质作为堆肥原料，污水得到处理后达标排放。直接倾倒垃圾收集处，会导致不分类餐厨垃圾直接填埋，由于其有机物含量高，对填埋场的冲击负荷很大，会造成地下和地表水体污染，形成病菌滋生地。将泔水直接置于后厨垃圾筒的收集方式最为普遍，这些收集容器摆放地环境脏乱，且无密封措施，孳生和招引蚊、蝇、鼠、蟑螂等害虫，直接造成饮食环境的恶化与对人类健康的威胁。郊区农民将餐厨垃圾回收后一般将其做猪饲料，从而节约了大量成本，但是，餐厨垃圾未经无害化处理而直接被收集喂猪，成为传播疫病的重要隐患。（地沟油）政府收集可有效防止餐厨垃圾对环境造成的污染并将其成功资源化利用，但此方法成本很高，几乎仅局限于奥运签约酒店。2.2.2转运环节：北京市餐厨垃圾的运输工具大多为农用三轮车或小型面包车，比较简易且没有密封。再加之餐厨垃圾含水率高容易渗漏,，富含有机物容易腐败产生臭气，这些均一定程度上的影响了城市环境质量，影响了市容和交通。虽然北京市现已存在良好的承装工具和专业规范化运输车辆，但推广度不够大，因此，餐厨垃圾在运输环节上对环境造成污染的情况仍十分严重。2.2.3末端处理北京市餐厨垃圾的末端处理方式主要由以下几种：填埋：最原始的垃圾处理方法，虽然简洁方便，但会使餐厨垃圾产生大量的渗滤液和散发恶臭污染大气环境，不仅造成餐厨垃圾营养价值的损失，而且达不到清洁利用的效果，容易产生温室气体、渗滤液等二次污染物。焚烧：餐厨垃圾的热值较低，需要添加大量辅料，此种方式成本投资较大，且尾气排放受限制。好养堆肥：此种方法会大量消耗曝气能量，也很难得到高质量的堆肥。厌氧发酵：此方法是从有机物中高效再生能源的技术之一，是简单有效的减少和稳定有机物垃圾的生物技术手段。不仅能减轻餐厨垃圾对环境的危害，同时还能提供清洁可再生能源与高效有机肥，使餐厨垃圾减量化，资源化，无害化。但是厌氧发酵存在对原料要求纯度高，原料需要预处理，以及产生甲烷气体难收集，产物需干燥等问题。为了减少餐厨垃圾对环境的污染以及更好的对其资源化利用，目前已成功将餐厨垃圾转化为微生物蛋白饲料，氢气，生物柴油，硬脂酸，油酸，日用化工产品的原料。但是，介于成本、技术等多方面条件限制，这些方法的效果均不理想，难以推广。3北京市餐厨垃圾处置现状3.1处理方法及其影响因素目前，北京市主要采用厌氧发酵技术和高温机械堆肥技术来处理餐厨垃圾。厌氧发酵技术是在特定的厌氧条件下，通过微生物作用使餐厨垃圾中的有机质分解，使其中的一部分碳元素转换为甲烷和二氧化碳的过程。厌氧发酵能合理利用有机废物，减少有机废物对环境的污染，还能提供生物质能源和有机肥料。厌氧消化技术可以避免填埋和焚烧的缺点，成为餐厨垃圾减量化、资源化、无公害化的一种有效途径。厌氧消化系统是由三个必要因素组成的：富含碳水化合物的基质、微生物、适宜的环境条件，有以下几点影响因素：（1）物料[4][5]以单纯的某一种物料作为发酵原料，存在发酵周期长、产气率低、易酸化和原料来源受季节影响等问题，可以通过物料的混合进行厌氧发酵研究，从产期率、气体成分和厌氧发酵中的各物质的变化情况对混合物料对厌氧发酵的影响。，得到餐厨、芦苇和粪便混合厌氧发酵，各成分比例不同对混合物料厌氧消化特性有较大影响，粪便、芦苇与餐厨湿重比为7:2.5:3时，产气量较多，随着混合物料中餐厨比例的增加，乙酸、丙酸和丁酸的含量均增加，粪便、芦苇与餐厨湿重比为7∶2.5∶7时各酸增加量明显，出现了较为严重的水解酸化现象，餐厨比例的增加很容易引起“酸化”现象。其中餐厨垃圾单项像样消化系统酸化预警指标为：挥发性脂肪酸(VFA)、碳酸氢盐碱度与总碱度的比值(BA/TA)和挥发性脂肪酸总浓度与碳酸氢盐碱度的比值(VFA/BA)。当VFA/BA>0.8BA/TA<0.4或VFA>3000mg/L时,表明系统缓冲能力极小,应及时采取调控措施预防系统酸化;而当BA/TA>=0.8VFA/BA<0.4时系统碱度较高,可以在较高负荷下运行以提高系统的产气效率。研究餐厨量对餐厨、芦苇和粪便混合厌氧发酵反应的影响，得出了餐厨在这3种物料混合厌氧消化中的最佳比例。因此餐厨垃圾处理的最佳指标与物料比例有待进一步研究。（2）产氢[1]厌氧发酵产氢通过产氢发酵细菌的生理代谢进行,在发酵过程中通过对有机物的脱氢作用,平衡氧化还原过程中的剩余电子,以保证代谢过程的顺利进行。其产氢途径:丙酮酸脱羧作用产氢(在丙酮酸脱氢酶和氢化酶的作用下重组);甲酸裂解产氢;通过辅酶I(NADH或NAD+)的氧化还原平衡调节作用产氢，在污水厌氧处理领域,将碳水化合物的产氢过程根据过程产物分3种发酵类型:丁酸型发酵、丙酸型发酵和我国REN开创性地提出的乙醇型发酵,使有机物厌氧发酵产氢基础理论得到发展。国内外针对废水厌氧处理过程的控制模型开展的研究相对深入。由于固体废物具有流动性差、废物相对成分差别大等特点,国内外主要针对固体废物的厌氧处理过程的动力学模拟开展了研究,具体研究内容主要是模拟不同底物厌氧代谢过程。不过由于厌氧系统比较复杂,目前系统动力学模型还不完善,距离实际应用实施控制具有较大差距。接种率、含水率与温度接种率对厌氧发酵期间产气量变化有规律可循[6]由图可知，接种率、含水率、温度之间存在紧密联系。接种率、温度、含水率以及它们之间的交互作用显著影响餐厨垃圾厌氧发酵产气率,其中除接种率和含水率的交互作用达显著水平外,其余的均达极显著水平,影响的显著性顺序依次为:接种率与温度交互>含水率>接种率>温度>含水率与温度交互>接种率与含水率交互。产气率随接种率和含水率的提高而增加,但65%接种率比75%接种率时系统产气更为稳定;高温条件比中温条件更有利产气率的提高。从总体结果看,采用单相法进行高温厌氧发酵,保证65%左右的接种率和90%以上的原料含水率,完全可以实现餐厨垃圾现场处理,并达到减少设备占地面积的目的。（4）高温厌氧消化[7]目前,有机废物的厌氧消化大多是在中温下进行的,但随着废物处理排放卫生指标的提高,高温厌氧消化越来越引起研究者们的关注。高温条件对于有机废物的降解和病原菌的杀灭是更有效的,尤其对于厌氧消化残余物须用于土地处理的情况,高温处理更是必要的。高温厌氧消化工艺代谢速率、有机质去除率和致病细菌的杀灭率均比中温厌氧消化工艺要高,应用于如城市生活垃圾等复杂组分的降解具有极大的优势。3.2餐厨垃圾处置及治理的相关制度法律2006年1月1日施行的《北京市餐厨垃圾收集运输处理管理办法》中规定餐厨垃圾的收集、运输和处理必须符合卫生、环保的要求。餐厨垃圾产生单位应当设置专用的餐厨垃圾收集容器，将餐厨垃圾与非餐厨垃圾分开收集；产生废弃食用油脂的，还应安装油水分离装置或设置隔油池等设施。此管理办法还规定：餐厨垃圾的收集、运输和处理应当由具备专业技术条件的企业承揽，运输餐厨垃圾依法实行准运证制度，餐厨垃圾运输车辆必须具有市政管委会核发的的准运证件，方可从事运输，运输餐厨垃圾应当使用专用密闭机动车辆，运输车辆应当保持功能齐备、完好和车身整洁，运输餐厨垃圾不得沿途泄露、遗撒和倾倒。[3]目前，我国对于餐厨垃圾管理与处置的相关法律法规还不够健全，而《固体废物污染防治法》及《城市生活垃圾管理办法》等法律法规对餐厨垃圾的针对性不够强；并且存在诸如“餐厨垃圾”、“食品加工”、“餐饮业”等专业术语、词条的法律概念不准确，“台账”、“收费”“应急预案”等制度设计不甚合理，立法目的存在偏差，法律责任设置不科学等问题，很大程度上的影响了餐厨垃圾的治理。4总结和展望通过对北京市餐厨垃圾的产生量，产生来源、污染现状、处理方法及其影响因素、处理过程中污染情况及相关法律法规的调研分析，我们得到如下结论：北京市餐厨垃圾增长速率较快，产量远大于治理量，综合考虑经济、环境、政策等各方面因素，目前主要采用厌氧消化和高温机械堆肥技术处理餐厨垃圾。但餐厨垃圾污染问题仍十分严重，对此我们提出如下几点建议：宣传教育加大餐