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基于微生物技术的厨余垃圾资源化研究

作者：王江萍

来源：《中国科技博览》2018年第07期

[摘 要]本文主要针对微生物技术的厨余垃圾资源化展开分析，思考了基于微生物技术的厨余垃圾资源化的实现方式和具体的原理，以及整个过程中需要采取的一些方法和对策，供参考和借鉴。

[关键词]微生物技术，厨余垃圾，资源化

中图分类号：Q93 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）07-0168-01 前言

在微生物技术的应用过程中，如何进一步提高其应用效果，这是我们需要关注的问题，在目前微生物技术的厨余垃圾资源化的使用环节，还存在不少问题，需要我们进一步展开分析。 1 厨余垃圾概述

随着城市化发展以及城市人口的急剧增长，城市生活垃圾排放问题日益严重。目前，我国城市人均日产垃圾达0.73公斤，这些垃圾如果处理不当，不仅给城市市容带来影响，且其所含有害成分将通过多种途径进入环境和人体，对生态环境和人体健康造成多方面的危害。 厨余垃圾是指居民在食品加工和消费过程中所产生的一种固体废弃物，包括剩菜剩饭、骨头、菜根菜叶、果皮等食品类废物。厨余垃圾具有含水量高、有机物质含量丰富、容易出现腐烂变质的问题、易引发二次污染等特点，是生活垃圾排放量的一个重要源头，占到30%～40%的比重。传统的垃圾混收方式使得厨余垃圾是作为生活垃圾进入垃圾填埋场进行处理，这种处理方式一方面导致资源浪费，另一方面也由于厨余垃圾易腐蚀和发臭等特点，使得这类填埋污水量大、污水处理困难、堆体稳定性差等问题。随着环境污染和资源短缺问题的加剧，城市生活垃圾分类处理处置，从无害化处理逐步向资源化利用成为趋势。 2 微生物处理厨余垃圾的优势

当前，“厨余垃圾回收问题”已从一个行业问题上升为社会问题，为环保人士和政府部门所关注。伴随着城市建设和人民生活水平的提高，城市厨余垃圾数量已呈明显上升的趋势，厨余垃圾多油脂、高脂肪、高蛋白，易腐烂变质，处理和监管过程中稍有不慎就会给环境造成严重污染。此外，厨余垃圾若不经过任何处理就拿去喂猪，又会给卫生防疫和食品安全造成巨大隐患。

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据专家介绍，以往垃圾回收多采用填埋和焚烧两种方式。填埋简便易行，适合城市规划面积不大的中小城市，但此种方式会占用大量土地资源，并且由于垃圾处理周期长容易导致垃圾渗滤液和挥发气体污染地下水、空气，甚至导致土壤沙化。焚烧处理可将垃圾减少约90%，但一次性投入大、运行成本高、可回收资源浪费，大气污染也较为严重。除填埋和焚烧方式外，堆肥也成了近年来我国城市垃圾处理中经常使用的一种方式，但由于堆肥分离技术复杂导致成本过高，因此也不适宜在大中城市推广使用。 3 基于微生物技术的厨余垃圾资源化研究进展 3.1 好氧堆肥技术

堆肥是指在人工控制条件下，通过微生物作用降解厨余垃圾中的有机质，最终生成稳定的富含腐殖质的有机肥料的过程。

日前，厨余垃圾堆肥技术在多数地区日益广泛应用，并已逐渐投入运营生产中。堆肥技术的研究多集中在工艺条件控制及试验参数优化、微生物培育及应用方面。诸多研究表明，堆肥过程中原料的C/N比介于（25∶1）～（35∶1）之间，堆肥温度在45℃～65℃间，适宜的氧浓度为15%～20%，pH在5～8之间，堆肥处置效果较好，否则会对微生物的生长活动产生抑制作用，从而影响堆肥效果。 3.2 制燃料乙醇

燃料酒精是一种新能源，属可再生能源。酒精是乙醇的俗称，传统制取乙醇的方法是由玉米、小麦、薯类、糖蜜等为原料，经液化糖化、发酵、蒸馏而制成。

刘爱民等人通过实验，得出厨余垃圾制燃料乙醇工艺最佳条件：底料含水率为22.79%，啤酒酵母接种量15%，30℃培养条件，5d发酵，乙醇产量最高可达到6.67%。奚立民等通过试验得到新型菌株——米根霉，较好解决了由于酶失活而使乙醇产率降低的问题。蒋丽等人研究了复合催化剂、酸浓度、水解温度对厨余垃圾水解效果的影响。

研究表明，厨余垃圾制燃料乙醇是一项清洁低成本的新技术，此技术将具有良好的产业化应用前景，但该工艺还要充分地考虑到工业化应用的可行性以及环保和经济效益。 3.3 厌氧法制氢

氢是一种清洁能源，燃烧热量高，可代替普通化石燃料以避免大气污染与温室效应等环境问题。

林云琴等人进行了不同比例混合的物料联产氢气和甲烷的性能的实验研究。宋玉等人研究了微生物来源对厨余垃圾厌氧消化产氢的影响。从Sang-HyounKim等人的研究可知：厨余垃圾产氢潜力优于污泥，VS浓度3%的条件下，可达最大比产气指数122.9ml/g。韩国的Sun-

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KeeHan等人通过大量的研究、实验分析及优化，使厨余垃圾制氢产生速率达7.05LH2Ld。诸多研究表明厌氧法制氢最佳参数为：温度35℃左右，pH6.0左右，稀释率110d～410d的范围内。曾小梅以厨余垃圾为底物进行暗-光耦联发酵两步法制氢研究表明：两步藕联制氢法可显著提高餐厨阿拉基的产氢效率，两步联合制氢量可达59.80mL/gVS。 3.4 厌氧法制沼气

厨余垃圾厌氧发酵最终产物是以甲烷为主的混合气体，即为我们通常所说的“沼气”。沼气中含甲烷一般约50%～70%，其余为二氧化碳和少量的氮、氢和硫化氢等。甲烷是较为理想的优质燃料，不仅可作为汽车燃料，也可以用来供热和发电，有较高的经济利用价值，并且发酵后的沼渣沼液都可以被利用，对环境影响不大。

易龙生等通过实验得出结论：在营养物质良性互补的作用下，厨余垃圾的沼气产率达508.3mL/g。李荣平等利用半连续发酵方法，在温度35℃条件下，对牛粪、厨余垃圾的单独发酵以及厨余垃圾和牛粪的混合发酵进行了对比研究。试验结果表明，混合消化产气性能明显好于单独消化。董蕾等进行了中试厨余垃圾高温厌氧消化实验，得出结果：厨余垃圾厌氧消化正常运行时最大有机负荷达2.551kg/VS/（m·d），每天每千克VS最高可产生甲烷量0.622m。秦文娟等人研究了不同有机负荷下，厨余垃圾与消化污泥不同方式混合中温厌氧消化的过程，并得出结论：不同负荷的消化系统氨氮含量的变化趋势基本一致，甲烷产量在0.18～0.85L/gVs不等。

3.5 提取生物降解性塑料

目前世界上研究的可降解塑料大体上有两种类型：光降解塑料和生物降解塑料。经国内外各界学者的研究表明，厨余垃圾通过发酵可以产生乳酸，进而合成聚乳酸生产可降解性塑料。 王旭明等利用选择性培养基从厌氧发酵的厨房垃圾中分离出260株乳酸细菌（LAB）发酵厨房垃圾，结果表明接种乳酸菌能促进厨房垃圾乳酸发酵，提高乳酸产生量，其中FD173的乳酸产生量最高，35℃厌氧发酵4d，可得到30.09g/L的乳酸。日本的Sakai等人在pH7.0，温度37℃条件下将厨余垃圾发酵3～5天，得到27g/L～45g/L乳酸。叶志峰等人利用聚乙二醇（PEG）/葡聚糖（DEX）双水相体系分离厨余垃圾发酵产物乳酸。

厨余垃圾乳酸发酵不但能解决城市垃圾排放量大且难处理及环境污染问题，而且制成的生物降解塑料可代替普通塑料制品，为塑料工业提供丰富的原料来源，从而解决“白色污染”问题。 4 结束语

在研究基于微生物技术的厨余垃圾资源化方面，本文提出了一些个人的看法，也针对其中的原理和利用的要点进行了分析，可以为今后的应用和研究带来参考。