技術 | 淺析餐廚垃圾的厭氧消化預處理技術
導語：
餐廚垃圾處理設備廠家之隨著我國居民生活質量的不斷提升，餐廚垃圾的產生量也迅速增加。據報道，我國餐廚垃圾年生產量已經超過6000萬噸，如何對餐廚垃圾進行科學的處理，成為解決環境問題的重要部分。近年來，國內主要城市在垃圾處理方面投資力度加大，在餐廚垃圾的無害化處理上，也取得了一定的進步。


一、我國餐廚垃圾的處理現狀

餐廚垃圾已成為影響城市衛生和市民健康的重要環境問題。在我國，餐廚垃圾的傳統處理方式包括填埋、焚燒、堆肥和用作飼料等。由于餐廚垃圾中富含大量有機物和營養元素，處理過程中可能會產生一系列的環境問題。

例如，填埋會導致如惡臭、有毒氣體釋放，地下水污染和土地浪費等；餐廚垃圾的高含水率會使焚燒的處理方式運行費用高，過程中也會產生有害的灰燼和溫室氣體；堆肥則需要較大面積的處理場地，并且會產生惡臭，餐廚垃圾的高油脂和鹽分也會抑制微生物的生長，延長處理周期并降低堆肥產品的品質；另外，用作飼料也因更短的食物鏈而存在更高的疾病傳播風險。

另一方面，餐廚垃圾的高含水量和可降解性使其能成為厭氧消化的底物，同時能生產大量沼氣，并且反應罐體密閉，可有效避免惡臭氣體散逸，減少二次污染。

對餐廚垃圾進行厭氧消化處理可以有效規避填埋和焚燒等傳統方式帶來的環境污染風險，是處理餐廚垃圾，實現減量化、資源化、無害化的有效途徑之一。目前新建的餐廚垃圾處理廠基本采用厭氧消化工藝。

隨著近年來我國垃圾分類制度的完善，可以預見的是，越來越多的餐廚垃圾將通過厭氧消化生產沼氣的方式被利用起來，餐廚垃圾的厭氧消化技術也日益受到人們的重視。

總體來講，我國餐廚垃圾具有含水高、雜質含量高、含油高的普遍特點，因此預處理工藝選擇往往是餐廚垃圾厭氧消化成功的關鍵。
二、餐廚垃圾的厭氧消化預處理技術

1物理預處理方法

物理方法預處理主要通過減小底物的顆粒尺寸，增加底物可溶性，以及其與微生物的接觸面積來加速水解反應。常用的物理預處理方法包含機械攪拌、超聲波、加熱、微波、冷凍等手段。

機械粉碎的方式主要是減小底物顆粒粒徑，增加底物可溶性，為微生物反應提供更多可用原料，同時也增加了與微生物的接觸面積，加速了消化反應。

超聲波預處理使得水中局部壓力下降并低于蒸發壓力，導致小氣泡或空化氣泡的形成，氣泡的內爆會在介質中釋放并擴散強烈的振蕩波，進而破壞細胞結構，釋放胞內物質。

加熱預處理主要是為了破壞細胞膜結構，以此來增強胞內物質的溶解制，達到加速水解步驟的目的。

微波處理通過增加水分子偶極動能，迅速將溫度提升至沸點，雖然微波的能量不足以打開化學鍵，但一些氫鍵的結構可以被弱化甚至被破壞。微波是一種有前景的預處理方式，因其環保、節能的特點備受關注，這得益于其避免了傳統加熱預處理過程中的熱量傳遞損失。

冷凍預處理通過在胞內形成冰結晶，進而損傷細胞膜，促進胞內物質的釋放。相較于其他預處理方式，由于部分餐廚垃圾本身就采用冷凍方式保存，冷凍-解凍的預處理方式相對更節約能源。

2化學預處理方法

由相較物理預處理方法，包括酸、堿和臭氧氧化等在內的化學預處理方法，則更多地關注厭氧消化水解過程的生化反應，化學預處理可以加速纖維素和淀粉類物質的水解，進而加速下游的酶反應。

堿預處理中會促進固體顆粒的膨脹，這導致與微生物接觸面積增加，SCOD（溶解性化學需氧量）含量也隨之增加；酸預處理一般用于木質素含量較高的底物，因其不僅可降解木質素，還因為參與水解的微生物能夠很快適應酸性環境。

臭氧氧化處理具有不增加反應器中的鹽濃度，也不殘留氧化劑的特點。臭氧能夠通過直接和間接方式作用于有機底物，臭氧自由基通過破壞易消化的糖而降低甲烷產量，同時又依靠羧基離子降解，如脂類和蛋白質等大分子等。

3生物預處理方法

生物預處理既包括肽酶、碳水化合物水解酶和脂肪酶等傳統預處理方式，也包括微生物降解加水洗的新方法，也有一些預處理是去除可能對厭氧消化造成抑制的物質，如長鏈脂肪酸。

采用微生物加過量水洗的方法，可以將餐廚垃圾中的碳全部轉化成溶解狀態、礦化狀態或以小顆粒形式懸浮在液相中，易于微生物對有機物分解利用，因此能夠大幅提高厭氧發酵效率。
結語：
餐廚垃圾的特點是含水率較高、容易腐爛、有機質含量較高、營養豐富，因其導致的環境問題以及自身蘊含的資源化、能源化的潛力引起了各國學者與企業的重視，如何處理餐廚垃圾成為了關鍵。

在利用厭氧發酵技術對餐廚垃圾進行處理過程中，一些物理、化學、生物和復合的預處理手段對餐廚垃圾進行預處理，可以達到減小餐廚垃圾顆粒粒徑和增強可溶性的目的，進而促進餐廚垃圾的厭氧消化。

（參考資料：席江，梅自力等《預處理對餐廚垃圾厭氧消化的影響研究進展》；李奇蔚，《餐廚垃圾特性及處理技術研究》；圖片源于網絡）
來源：@沼氣圈

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