餐厨垃圾的微生物处理技术研究进展

餐厨垃圾的微生物处理技术研究进展餐厨垃圾的微生物处理技术研究进展刘云李晓姣袁进摘要：在分析餐厨垃圾现有处理技术的基础上，阐述了好氧堆肥和厌氧发酵（产氢和产甲烷）技术在餐厨垃圾处理方面的研究进展及其影响因素，并提出了其在处理餐厨垃圾方面存在的问题和研究方向。关键词：餐厨垃圾；微生物处理；好氧堆肥；厌氧发酵中图分类号：X705；X172文献标识码：A文章编号：1005-8206（2011）04-0028-041.餐厨垃圾的主要处理方法餐厨垃圾的主要处理方法在我国城市生活垃圾结构中，餐厨垃圾所占的比例为30%-50%，其所占比例较大，适宜专门收集和集中处理。目前，餐厨垃圾的主要处置方式有焚烧、填埋、饲料化和生物处理技术。其中，焚烧和填埋是餐厨垃圾混入生活垃圾中的一种辅助处理方式，饲料化和生物处理技术是现阶段规范化处理餐厨垃圾的主流工艺。我国餐厨垃圾规范化管理和处理尚处于起步阶段，多数城市尚未建立餐厨垃圾收运监管体系和集中处置设施，部分餐厨垃圾被非法收运进入地下作坊，提炼地沟油的现象仍然存在。餐厨垃圾混入生活垃圾中进入填埋场不仅占用大量的库容，而且渗沥液中产生的大量高浓度有机污染物，大大增加了填埋场渗沥液处理的负荷和难度；餐厨垃圾的含水率高，与生活垃圾一并焚烧处理，在降低垃圾热值的同时还会因燃烧不充分而产生二恶英等，造成环境的二次污染。另外，餐厨垃圾焚烧、填埋处理还会导致大量有机物的浪费，因此许多国家和地区（如美国、欧盟、韩国和日本等）已经出台多项法律法规，严禁将餐厨垃圾作为普通生活垃圾进行填埋和焚烧处置。餐厨垃圾中含有大量的营养元素和有机物质使其作为饲料具有一定的优势，但出于安全性考虑，许多国家均禁止直接将餐厨垃圾用作动物饲料。饲料化技术主要指将餐厨垃圾经物理法高温消毒和烘干粉碎后制成动物饲料或经微生物发酵处理后制成生物蛋白饲料，但由于物理法处理后的饲料中存在动物源成分，动物食用存在一定的安全隐患，而经微生物发酵后虽然可以提高饲料的营养价值、改善适口度和提高吸收效果，但很难保证将餐厨垃圾中的动物源成分彻底转化，所以仍然可能存在蛋白同源性污染问题。因此饲料化技术处理餐厨垃圾的安全性问题是今后值得研究的课题。根据餐厨垃圾有机质含量高和易生物降解的特点，采用生物处理技术进行堆肥或发酵产气是实现餐厨垃圾减量化、资源化和无害化处理较安全可行的方法。目前餐厨垃圾常用的生物处理技术包括蚯蚓堆肥、好氧堆肥和厌氧发酵产气，其中好氧堆肥和厌氧发酵是迄今为止技术较成熟且研究应用最广泛的2种生物处理技术，餐厨垃圾经生物处理后可生产出有机肥和生物气等高附加值的产品。2.餐厨垃圾的微生物处理技术餐厨垃圾的微生物处理技术2.1餐厨垃圾好氧堆肥技术餐厨垃圾好氧堆肥技术2.1.1好氧堆肥的原理及工艺系统好氧堆肥的原理及工艺系统好氧堆肥是在有氧条件下，利用好氧微生物的新陈代谢活动将堆体中的有机质转化为易于被动植物利用的饲料或肥料。好氧堆肥堆体温度较高，一般在50-60℃，也称为高温好氧堆肥。堆肥过程一般分为2个阶段，第1阶段是高速堆肥阶段，第2阶段是熟化阶段，通常在堆肥过程中需投加添加剂，以提高堆肥底物的可生物降解性和增加堆体通风性能。好氧堆肥技术降解有机质速度快、堆料分解彻底，同时能有效杀灭病原微生物，是处理高有机质固体废物的一种有效手段。好氧堆肥的工艺系统主要有条垛式、强制通风静态垛式和反应器系统（也称发酵仓）3类。反应器式系统是一种环境可控的堆肥方式，通过对物料封闭的容器控制通风和水分条件，使物料进行生物降解和转化。其不同于前2种系统的最大特点在于相对于外部环境的独立性，因此在实验中反应器系统得到了广泛的研究与应用，常用的反应器堆肥系统有固定床式、包裹仓式、旋转仓式和搅动仓式等。2.1.2好氧堆肥的影响因素及研究进展好氧堆肥的影响因素及研究进展好氧堆肥技术广泛应用于城市生活垃圾、污泥和家禽粪便等高有机质固体废物的处理。餐厨垃圾的有机物含量高，营养元素丰富，C/N适中，非常适用于作堆肥原料，因此在我国的一些大中型城市也逐渐将好氧堆肥法作为餐厨垃圾资源化处理的一种方式，例如北京市南宫餐厨垃圾好氧堆肥处理厂。目前餐厨垃圾好氧堆肥的研究主要集中在堆肥微生物的选择和控制、堆肥反应器的改进、工艺条件控制优化以及堆肥添加剂的应用等方面。微生物种类和活性是影响堆肥熟化时间和堆肥质量最重要的因素。好氧微生物吸收利用有机物的能力取决于它们产生的可以分解底物酶的活性，堆肥底物越复杂，所需要的酶系统就越多且越综合。好氧堆肥中有机底物的降解主要是以细菌、放线菌和真菌等为主的微生物共同作用的结果，在堆肥过程的不同阶段存在不同的优势菌群，在常温期（<55℃）和高温期（>55℃）微生物群落结构差别较大。通常影响微生物活性的生态因子，如水分、底物C/N、氧含量、温度和pH等均影响好氧堆肥过程，因