摘 要

餐余垃圾是指被食用后人们剩余并丢弃的食物，即剩菜剩饭，与厨房产生的食物下脚料等厨余垃圾不同。高校、公众食堂、酒店餐馆等餐饮部门产生大量的餐余垃圾，具有有机质含量丰富，油脂、盐分含量高，易腐发臭、易生物降解等特点。餐余垃圾的妥善处理成为不可忽视的关注焦点，它与资源利用、环境可持续性以及气候变化等方面问题联系密切。资源化生物处理法处理餐余垃圾在环境友好和经济可持续性方面具有较大优势，成为近年来的研究热点。在以往的研究中，人们主要是对某一种具体的技术方案进行探讨，分析其优缺点和可行性，而缺少对不同资源化生物处理方法进行横向的比较。现有的相关综述多为五年前发表，未能将最新的研究进展列入其中。

本文通过分析餐余垃圾的组成成分和主要来源，对物化方法和资源化生物处理法处理餐余垃圾的优缺点进行了对比。进而综述了餐余垃圾处理生产生物燃料、高分子材料、堆肥和发电等技术方案的原理、工艺流程和处理效果。从发展规模、环境影响和经济可持续性等角度分析了每种方法的可行性。

利用资源化生物法处理餐余垃圾兼具环保和经济可持续性优点，是未来的主要研究方向。生物发电技术因为发电量有限无法满足商业要求，导致其发展规模不够理想。饲料化技术的工艺流程虽然在近年来逐渐完善，但它的工业化应用在部分国家和地区仍受到相关法规政策的限制。厌氧消化产甲烷和酒精、肥料生产相较于其他本文讨论的技术方案而言，在工艺流程和发展规模上更为成熟，在最佳条件下运行，可以产生可观的有效产量，但仍存在一些副产物带来的问题。所以无论是哪种生物处理方法都存在不同程度的缺陷，需要进一步研究改进。针对现有的技术情况，未来可将发展处理方法的关注点更多地放在提升经济效益和降低环境影响方面，而开发新型的一体化生物工艺也是一个值得探索的方向。

关键词：餐余垃圾；资源化生物处理；经济性

Abstract

Meal waste refers to the food left and discarded by people after eating, that is, leftovers, which is different from the leftovers and other kitchen waste produced in the kitchen. There are a large number of food waste produced in colleges, public cafeterias, hotels and restaurants, which has the characteristics of rich organic matter, high oil and salt content, easy to rot and smell, easy to biodegradation and so on. The proper disposal of meal waste has become the focus of attention, which is closely related to resource utilization, environmental sustainability and climate change. In recent years, resource-based biological treatment has become a research hotspot because of its advantages in environmental friendliness and economic sustainability. In the past research, people mainly discuss a specific technical scheme, analyze its advantages and disadvantages and feasibility, but lack of horizontal comparison of different resource-based biological treatment methods. Most of the existing related reviews were published five years ago, and the latest research progress could not be included in them.

In this paper, by analyzing the composition and main sources of meal waste, the advantages and disadvantages of physicochemical method and resource-based biological treatment method were compared. Furthermore, the principle, technological process and treatment effect of the technical schemes for the production of biofuels, polymer materials, composting and power generation from the treatment of meal waste are summarized. The feasibility of each method is analyzed from the perspectives of development scale, environmental impact and economic sustainability.

It is the main research direction in the future to use the recycling biological method to treat the meal waste, which has the advantages of environmental protection and economic sustainability. Due to the limited power generation capacity, the development scale of bioelectricity technology is not ideal. Although the technological process of feed technology has been gradually improved in recent years, its industrial application in some countries and regions is still limited by relevant laws and policies. Compared with other technical schemes discussed in this paper, the production of methane by anaerobic digestion, alcohol and fertilizer is more mature in technological process and development scale, but there are still some problems caused by by by-products. Therefore, no matter which biological treatment method has different defects, it needs further research and improvement. In view of the existing technology, the future development of treatment methods can focus more on improving economic benefits and reducing environmental impact, and the development of new integrated biological technology is also a direction worthy of exploration.

Key Words：Food waste；Resource-based biological treatment；Economica

目录

第1章 绪论 1

1.1 餐余垃圾特征 1

1.2 餐余垃圾的来源及产量 3

1.3 餐余垃圾的危害 3

1.4 餐余垃圾处理的现状 4

第2章 餐余垃圾资源化处理法 6

2.1 物化处理法 6

2.2生物处理法 8

第3章 资源化生物处理技术的综合分析 10

3.1 生物燃料生产 11

3.2 生物材料生产 17

3.3 有机肥料生产 18

3.4 饲料化技术 21

3.5 生物发电 22

第4章 结论和展望 26

参考资料 27

致谢 33

第1章 绪论

1.1 餐余垃圾特征

餐余垃圾是各种食品经加工食用后产生的垃圾，包括丢弃的剩菜、剩饭、果皮、蛋壳、茶渣、骨头等，其主要来源为家庭厨房、餐厅、饭店、食堂、市场及其他与食品加工有关的行业。在物理特征方面，餐余垃圾的pH值在3.55～7.33之间，平均值为5.32±0.97，范围较广^[3]。餐余垃圾主要的物质组成包括水果、蔬菜、熟食垃圾、肉类、用过的脂肪、油和油脂等。在湿基方面，主要由：水果38.2 %、蔬菜41.5 %、主食7.6 %、蛋壳骨7.2 %、蛋壳和凹坑2.5 %和肉2.3 %等组成^[4]。其中化学成分包括碳水化合物聚合物（纤维素、半纤维素、果胶和淀粉）、蛋白质、木质素、脂肪、有机酸、无机盐和一些其他物质。

表1.1展示了从不同区域取得的餐余垃圾样品的主要成分，含有干物质21.7 %（CV 25.0 %）、粗蛋白19.2 %（24.5 %）、粗纤维6.2 %（44.1 %）、醚提取物脂质21.5 %（33.3 %），无氮萃取物碳水化合物38.6 %（24.4 %），钙磷比2.3。表1.1中的结果表明，餐余垃圾富含粗蛋白，餐余垃圾样品的平均粗蛋白含量（19.2 %）约是玉米籽粒（8-10 %）的两倍^[1]。理论上，一吨餐余垃圾（干物质基础）可以替代等量以上的玉米粒，可见餐余垃圾具有极大的资源化再生潜力。

表1.1 餐余垃圾样品的主要营养参数^[1]

1.2 餐余垃圾的来源及产量

餐余垃圾是一种人为的有机垃圾，通常由公共餐饮室、餐厅、家庭、学校和工厂的食堂等产生^[5]。近年来，随着我国餐饮服务业的走强，餐余垃圾的产量也不断增加。在2015年，中国大陆就估计产生了5657万吨餐余垃圾，从文献报道的4000万吨到9000万吨不等^[6]。图1.1为2015年我国四个地区的餐余垃圾产生量，可以看出在地域分布上，中国东部占餐余垃圾产生量的43.18 %，其次是西部和中部。大约8 %的餐余垃圾是在中国东北地区产生的。中国东部省份的餐余垃圾产生变化也最大（43-515万吨）。在中国东北地区发现了最小的变化（116-184万吨），在中国中部和西部也发现了类似的变化^[3]。

图1.1 2015年我国四个地区餐余垃圾产量^[3]

关于海外的餐余垃圾来源，据估计，英国的餐余垃圾主要来自家庭（47 %）和食品制造业（26 %），而韩国首尔的家庭占63 %^[7]。可以得出餐余垃圾都以家庭来源为主，在人们生活水平不断提高的时代背景下，过度消费的情况更加普遍，家庭产生的餐余垃圾在餐余垃圾总量中所占比重越来越大。

1.3 餐余垃圾的危害

由于餐厨垃圾的高含水率和丰富的营养成分，若不能得到及时处理，主要会带来三方面的危害：餐余垃圾通过不法渠道流回食物链，带来严重的食品安全隐患，如在前几年爆发的地沟油事件等。餐余垃圾未经正规处理被再次利用到食品生产中，人畜食用后极有可能感染疾病。

餐余垃圾大量堆积易腐烂变质，促使病原微生物的生长，产生臭味、土壤和地下水污染，苍蝇和蚊子在较短时间内繁殖，释放出温室气体和一些有毒物质，如氨水和水硫磷。餐余垃圾分解过程中产生的氨具有强烈的刺激性，会对呼吸道造成严重刺激，使眼睛和皮肤发红，而水硫磷对人体具有高度毒性。

大量垃圾不及时处置，随意丢弃与其他生活垃圾夹杂在一起，影响市容市貌与环境卫生。有些城市因为法规缺漏或监管力度不够等情况，导致餐余垃圾未被正常回收处理，部分直接堆积在露天环境，给周边居民造成很大的困扰。