學校食堂承包餐廚垃圾組分及生化指標分析

 隨著城市化進程加快，“垃圾圍城”現(xiàn)象日益加劇.如何解決城市生活垃圾問題已經(jīng)成為困擾城市經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的難題之一.在城市生活垃圾中，餐廚垃圾高達40%~50%，而且所占比例逐年升高[2].目前餐廚垃圾的處理方式主要有填埋、焚燒、用作飼料和生物降解.直接進行填埋，除了會占用大量土地資源，還會產(chǎn)生滲濾液、惡臭等，造成二次污染[3].歐盟已經(jīng)出臺法令禁止生垃圾直接填埋處置.由于廚余垃圾濕基熱值僅約為2100 kJ/kg，采用焚燒法處理餐廚垃圾時需添加燃料，發(fā)電效能較低，如果焚燒不充分，還會產(chǎn)生二噁英等有害氣體，污染環(huán)境[4].餐廚垃圾營養(yǎng)豐富，但未經(jīng)消毒處理的餐廚垃圾重新進入食物鏈后，不但容易引起畜禽感染疾病，還可能會造成某些疾病在人群中的傳播[5].因此，目前北京等多個城市已經(jīng)通過立法，禁止餐廚垃圾直接用作飼料.生物降解法利用菌種處理餐廚垃圾，可將餐廚垃圾中富含的有機物分解成水、二氧化碳和有機質(zhì)，消化率高達90%，不但可以使垃圾減量，而且分解后的少量殘渣是高效的有機生物肥料，被認為是一種較為理想的處理方式.

    重慶食堂承包學校食堂供餐量大，產(chǎn)生的餐廚垃圾量大、集中，不易摻雜雜物.如果能夠“就地取材”，建立小型餐廚垃圾處理站，利用生物降解方式將其變?yōu)橛袡C肥，用于校園綠化施肥，無疑將是學校餐廚垃圾無害化、減量化和資源化的一種較理想的處理方式.由于生活水平、飲食習慣的不同，不同地區(qū)餐廚垃圾的組成成分會不同.另外，即使同一地區(qū)，學校食堂的餐廚垃圾與家庭餐廚垃圾組成成分也會不同.其物理和生物化學特性也會隨著組成成分的不同而發(fā)生變化.探索學校餐廚垃圾的組分及生化特性，是餐廚垃圾的生物降解處理的前提.本文選取深圳某高校食堂的餐廚垃圾，對餐廚垃圾的組分、生化特性、熱力特性等進行分析和檢測，以及為深圳學校餐廚垃圾的處理方式、設備設計及工藝等提供依據(jù).

    1　實驗部分

    1.1　材料與試劑

    餐廚垃圾由深圳某高校的3個食堂提供，采樣分別標記為第1、第2、第3采樣點.采樣時，需將潲水桶內(nèi)的餐廚垃圾充分攪拌，混合均勻后，再用勺子直接采取1 kg左右的餐廚垃圾作為樣本[6].每個采樣點每日平行采樣5份，連續(xù)采樣一周（5天）.

    試劑：乙酸鋅、亞鐵氰化鉀、甲基紅、鹽酸、氫氧化鈉、堿性酒石酸銅甲液、堿性酒石酸銅乙液、石油醚、乙醚、硫酸銅、硫酸鉀、硼酸、鉻酸鉀、硝酸銀、重鉻酸鉀、硫酸亞鐵銨、濃硫酸、試亞鐵靈指示液等.

    1.2　儀器設備

    DS-1高速組織搗碎機，成都華衡儀器有限公司；DHG-9123A型電熱恒溫鼓風干燥箱，上海精宏實驗設備有限公司；SXL-108型程控箱式電爐，上海精宏實驗設備有限公司；K-360凱氏定氮儀，瑞士BUCHI有限公司；809Titrando電位滴定儀，瑞士萬通中國有限公司；pH-3C 數(shù)字酸度計，上海儀電科學儀器股份有限公司.

    1.3　樣品處理

    為了保證采集到的餐廚垃圾樣本組成均勻.本文采用DS-1高速組織搗碎機先對樣本進行破碎、攪拌約30 min，然后根據(jù)各檢測項目所需的數(shù)量，進行縮分和取樣.

    2　結(jié)果與討論

    2.1　餐廚垃圾的組分分析

    餐廚垃圾的組分分析采用手工分類的方法進行，即直接用鑷子將樣本中的蔬菜、肉類、谷物（米飯、面食）從樣品中分揀出來，再用電子天平對各組分的質(zhì)量進行稱量，通過計算即可得到各組分占樣本總質(zhì)量的百分比，以及各組分之間的比例[6]，結(jié)果見表1.

    從表1 以看出，谷物占餐廚垃圾的比例最高，平均值達到了51.05%，而一般城市餐廚垃圾谷物含量在20%左右.這主要是因為學校食堂按“2兩”、“4兩”規(guī)格打飯，往往造成打多了，吃不完，只能倒掉.學校餐廚垃圾各組分之間，蔬菜∶肉/魚∶谷物∶其他的比例大約為3:1:5:1.

    2.2　生化特性的檢測

    2.2.1　主要營養(yǎng)成分含量

    餐廚垃圾的營養(yǎng)成分主要是指其中的糖類、脂肪、蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)，這些大分子物質(zhì)的含量，直接影響到餐廚垃圾的處理方式.本文采用返滴定法[7]測定餐廚垃圾中的糖類、酸水解法[8]測定脂肪，凱氏定氮法[9]測定蛋白質(zhì)、電位滴定法[10]測定鹽分，結(jié)果見表2.

    由表2可見，餐廚垃圾中總糖、脂肪、蛋白質(zhì)的總和占到餐廚垃圾的20%以上，說明餐廚垃圾具有非常豐富的營養(yǎng)成分，有利于生物降解利用.城市餐廚垃圾鹽分含量一般在0.2%~1.0%[11]，本實驗測得鹽分為0.84%，餐廚垃圾中的鹽分，不利于餐廚垃圾經(jīng)生物降解后產(chǎn)生的有機肥的利用，因為鹽分會使土壤板結(jié).

    2.2.2　熱力特性的檢測

    餐廚垃圾的總碳、灰分、水分可以用來判斷餐廚垃圾是否適合直接焚燒處理.本文采用文獻[12-14]的方法分別對總碳、灰分和水分進行了測定，測定結(jié)果見表3.

    通常認為，城市生活垃圾可焚燒性的界限值為含水量≤50%、灰分≤60%、可燃成分（總碳為主要的可燃成分）≥25%[11].表3結(jié)果顯示，學校餐廚垃圾的平均灰分和總碳分別為7.77%和39.19%，滿足焚燒性處理的要求.但學校餐廚垃圾有極高的含水量，含水量達到70.90%，水在加熱時會變成水蒸氣，帶走大量熱量，降低垃圾熱值.因此，如果不進行“液固分離”，僅從熱值考慮，學校餐廚垃圾不適合焚燒處理