上海市分類后家庭廚余垃圾理化特性分析

夏旻　邰俊　余召輝

摘要選擇上海市不同區(qū)域（內(nèi)環(huán)、內(nèi)外環(huán)間、外環(huán)）的6個小區(qū)，對小區(qū)內(nèi)分類后的家庭廚余垃圾進行采樣、分析。通過對樣品的采集，積累上海市廚余垃圾理化特性基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為廚余垃圾后續(xù)資源化處置提供參考。

關(guān)鍵詞上海市廚余垃圾；理化特性；資源化利用

中圖分類號S181.3文獻標識碼A文章編號0517-6611（2015）07-276-03

Physical and Chemical Characteristics Analysis of the Kitchen Waste in Shanghai

XIA Min1， TAI Jun1， YU Zhao-hui2

（1. Shanghai Institute for Design & Research on Environmental Engineering， Shanghai 200232； 2. Shanghai Environmental Sanitation Engineering Design Institute， Shanghai 200232）

AbstractSelecting six residential areas from different districts in Shanghai （inside inner ring elevated road， between the inner and outer ring， outside the outer ring highway）， the kitchen wastes after classification were sampled and analyzed. Based on basic data of physical and chemical characteristics of kitchen wastes， the study will provide reference for kitchen wastes resource utilization.

Key wordsKitchen wastes in Shanghai； Physical and chemical characteristics； Resource utilization

廚余垃圾、菜場垃圾和餐廚垃圾可以統(tǒng)稱為有機濕垃圾。相對于廚余垃圾和菜場垃圾，上海市對餐廚垃圾的收、運、處等管理體系的建立起步較早。從2006年開始，上海市陸續(xù)出臺《上海市餐廚垃圾自行收運管理辦法》、《上海市人民政府辦公廳印發(fā)關(guān)于進一步加強本市地溝油整治和餐廚廢棄物管理工作意見的通知》（滬府辦[2010]46號）、上海市實施《中華人民共和國食品安全法》辦法、《上海市人民政府辦公廳轉(zhuǎn)發(fā)市食品安全委員會辦公室關(guān)于進一步加強本市餐廚廢棄油脂從嚴監(jiān)管整治工作實施意見的通知》（滬府辦發(fā)[2011]54號）、《上海市餐廚垃圾處理管理辦法》（上海市人民政府令第98號）、《上海市餐廚廢棄油脂處理管理辦法》（上海市人民政府令第97號）等相關(guān)法律規(guī)范，為餐廚垃圾收費、收運/處置單位的資質(zhì)確認等提供了依據(jù)。上海市從2011年開始進行生活垃圾干、濕分類工作，隨著分類工作的逐步推進，濕垃圾處理量呈逐年增長趨勢。對于分類后的濕垃圾處置，上海市基本沿用餐廚垃圾的處置辦法，目前以堆肥處理為主，但是由于相關(guān)技術(shù)研究工作起步較晚，廚余垃圾基礎(chǔ)特性數(shù)據(jù)較為匱乏，居民家庭源頭數(shù)據(jù)的采集對廚余垃圾特性數(shù)據(jù)庫的建立是一個很好的補充。

另外，對于餐廚垃圾的處理，《餐廚垃圾處理技術(shù)規(guī)范》（以下簡稱《技術(shù)規(guī)范》，已在2013年5月1日起正式實施?！都夹g(shù)規(guī)范》中對餐廚垃圾的堆肥、厭氧及飼料化處置等技術(shù)手段的工藝參數(shù)有了明確的規(guī)定。作為有機濕垃圾的一種，廚余垃圾的資源化處置同樣也可借鑒《技術(shù)規(guī)范》。但是，與餐廚垃圾相比，廚余垃圾的含水率、含油率、含鹽率等指標有所不同。對廚余垃圾源頭數(shù)據(jù)的采集、整理，可以為垃圾預處理手段的選擇提供重要依據(jù)，提高廚余垃圾對后續(xù)資源化處理的適用性。

1居民小區(qū)廚余垃圾采樣方案

采樣在2014年下半年（7～9月）進行，選擇上海市不同區(qū)域內(nèi)（內(nèi)環(huán)以內(nèi)、內(nèi)外環(huán)間、外環(huán)以外等3個區(qū)域）的6個街道，對分類后的家庭廚余垃圾樣品進行采集，并對該批樣品進行含水率、脂肪、蛋白質(zhì)、重金屬等16項指標的測試，最終形成家庭廚余垃圾源頭特性基礎(chǔ)資料。樣品測試的具體指標見表1。

表1廚余垃圾理化特性測試指標

序號測試指標序號測試指標

1含水率5含固率

2脂肪6元素分析（C、H、N、S、O、Cl）

3蛋白質(zhì)7重金屬（Pb、Cr、Hg、As、Cd ）**

4含鹽量

注：**重金屬、有機質(zhì)僅為濕垃圾廚余組分的含量。

該研究中樣品分析包括現(xiàn)場分析和實驗室分析?，F(xiàn)場分析主要測試垃圾的容重和組分；實驗室分析主要測試垃圾的含水率、發(fā)熱量、有機質(zhì)、重金屬等。具體方法依據(jù)見表2。

表2監(jiān)測方法依據(jù)

序號指標方法依據(jù)

1含水率《生活垃圾采樣和分析方法》（CJ/T 313-2009）

2脂肪《食品中脂肪的測定》（GB/T 5009.6-2003）

3蛋白質(zhì)《食品安全國家標準 食品中蛋白質(zhì)的測定》（GB 5009.5-2010）

4含鹽率 《食品中氯化鈉的測定》 （GB/T 12457-2008）

5含固率含固率=100%-含水率-脂肪

6元素《元素分析儀方法通則》（JY/T017-1996）、《煤中氯的測定方法》（GB/T 3558-1996）

7重金屬Pb/Cr/Cd《水和廢水監(jiān)測分析方法》電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀法 HJ/T 300-2007

8重金屬Hg/As《水和廢水監(jiān)測分析方法》原子熒光法 HJ/T 300-2007

2廚余垃圾理化特性分析

2.1廚余垃圾物化特性分析

從2011年開始，筆者就已聯(lián)合其他單位開展上海市垃圾分類問卷調(diào)查。通過對反饋數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，2011年45.14%的居民知曉現(xiàn)行的垃圾分類方式，試點小區(qū)居民選擇的正確率明顯大于非試點小區(qū)的正確率。2013年，課題組針對居民、大學生、中小學生發(fā)放并回收6 600份問卷調(diào)查。結(jié)果顯示，54.06%以上的居民、90.1%的中小學生以及66%的大學生“非常了解”或者“部分了解”垃圾分類工作，89.02%的受訪者基本上能夠區(qū)分目前正在推行的“干濕”兩分方式，而且試點小區(qū)和非試點小區(qū)的知曉率并未出現(xiàn)很大差別。2013年與2011年的調(diào)研結(jié)果表明，市民整體上對垃圾分類知曉率在提高，學生群體的接受程度和參與意愿較高，但市民的參與率和正確投放率卻不盡如人意。課題組在進行現(xiàn)場調(diào)研時發(fā)現(xiàn)除了像閘北楊波小區(qū)的居民參與率、正確投放率可以實現(xiàn)90%以上外，大多數(shù)小區(qū)的正確投放率僅有10%～20%，剩余的指標完成都依靠保潔員二次分揀，在保潔員沒有進行二次分揀的區(qū)域，垃圾在進入處理設(shè)施后還需進行再次分揀后才能處理。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，大部分人還是認為垃圾分類收集、運輸、處理是政府的職責，主動參與垃圾分類的意愿并不強烈。

對選定的6個小區(qū)的廚余垃圾樣品進行物化特性分析，分析指數(shù)包括廚果類含量、含水率和含固率等指標，結(jié)果如表3所示。由表3可以看出，6個小區(qū)的廚余垃圾經(jīng)小區(qū)保潔員進行二次分揀后，廚果類含量很高，使得這些垃圾在末端進行資源化處置時的工作量極大地降低。根據(jù)對樣品采集小區(qū)的觀察，課題組選擇的6個小區(qū)基本都有保潔員對居民投放的垃圾進行二次分揀，采集到的樣品屬于二次分揀后的垃圾，因此垃圾中廚果類含量較高。通過廚果類含量的采集數(shù)據(jù)，可以說明上海市生活垃圾干濕分類的推進工作雖然困難重重，但依然穩(wěn)步向前。如果居民群眾能在家中就進行較為徹底的干、濕垃圾分類工作，還可以減輕小區(qū)保潔員在源頭分類的工作量，因此推進生活垃圾分類，提高群眾分類意識已是廚余垃圾資源化利用順利推進的重要環(huán)節(jié)。

表3居民小區(qū)分類后廚余垃圾物化特性

%

2.2廚余垃圾元素分析

對選定的6個小區(qū)的廚余垃圾樣品進行元素分析，結(jié)果如表4所示。由表4可以看出，源頭廚余垃圾的C/N比基本在14%～20%左右。C/N是指原料中有機碳素和氮素含量的比例關(guān)系，微生物生長對C/N有一定的要求。對于厭氧消化工藝，厭氧消化適宜的C/N以（25～30）∶1為宜。如果C/N太高，細胞的氮含量不足，系統(tǒng)的緩沖能力低，揮發(fā)性有機酸積累，pH容易降低。另外，C/N過高還會導致產(chǎn)甲烷菌快速消耗氮源，從而影響沼氣產(chǎn)量。C/N太低，氮量過多，pH可能上升到8.5以上，氨氮容易積累，會抑制消化進程。對于堆肥系統(tǒng)而言，溫度是影響微生物活動和堆肥工藝過程的重要因素， 溫度的高低決定堆肥速度的快慢。堆肥溫度變化總體上分為4個階段：升溫期 （初始溫度～50 ℃）、高溫期 （50 ℃以上）、降溫期（35～50 ℃以下）和穩(wěn)定期（35 ℃以下）。C/N比的變化會影響高溫期的持續(xù)時間、最高溫度、大于55 ℃的時間、降溫期持續(xù)時間等工藝參數(shù)，進而影響堆肥產(chǎn)品品質(zhì)和應(yīng)用價值。因此，物料廚余垃圾在末端處置時無論采用何種資源化技術(shù)，都應(yīng)注意反應(yīng)器內(nèi)垃圾C/N比的變化。

表4廚余垃圾元素分析

表5廚余垃圾生化特性

2.3廚余垃圾生化特性分析

對選定的6個小區(qū)的廚余垃圾樣品進行生化特性分析，分析指標包括脂肪含量、蛋白質(zhì)含量和含鹽量等，結(jié)果如表5所示。由表5可以看出，上海市居民廚余垃圾中脂肪、蛋白質(zhì)和含鹽量均較低，這與居民生活習慣有很大關(guān)系。與餐飲單位相比，居民家中烹飪所用油、鹽量明顯減少，加上上海市所在的本幫菜系本身口味較淡，居民家常菜中3種指標的含量都比較低。另外，廚余垃圾中有一部分居民丟棄的水果、菜葉，也降低了垃圾中脂肪、蛋白質(zhì)和含鹽量。

2.4廚余垃圾重金屬含量分析

食品中的重金屬含量一直是人民群眾關(guān)心的熱點問題之一。通過對廚余垃圾中鎘、鉻、鉛等重金屬元素的測定，可以為食品受重金屬污染程度提供部分信息。課題組對選定的6個小區(qū)的廚余垃圾樣品進行重金屬含量測試，結(jié)果如表6所示。由表6可知，上海市廚余垃圾中的重金屬水平比較理想，監(jiān)測到的5種重金屬含量均低于《食品中污染物限量》（GB2762-2012）的規(guī)定限值，說明居民食用果蔬較為安全衛(wèi)生。在我國，蔬菜和畜禽賴以生長的水體和土壤已經(jīng)受到了不同程度的重金屬污染，另外空氣中的重金屬也會沉積在水體和土壤中。通過動植物的富集作用，重金屬在蔬菜和肉禽體內(nèi)積累，最終將被處在食物鏈最上端的人類攝入。另外，由于市場上仍存在地溝油、劣質(zhì)炊具等違法違規(guī)產(chǎn)品，這些產(chǎn)品上的污染物質(zhì)也會通過不同的烹飪方式進入食物。因此，土壤和食品中的重金

表6廚余垃圾重金屬含量

mg/kg（濕基）

采樣地點鎘鉻鉛汞砷

外環(huán)外小區(qū)一0.0140.7200.3890.0230.2

0.0350.6210.4050.0130.2

外環(huán)外小區(qū)二0.0391.2000.5400.0430.5

0.0562.7400.5460.0500.4

內(nèi)外環(huán)間小區(qū)一0.0451.2600.4660.0251.2

0.2261.3400.5630.0161.3

內(nèi)外環(huán)間小區(qū)二0.0531.6800.4730.0301.7

0.0751.5600.5220.0261.7

內(nèi)環(huán)內(nèi)小區(qū)一0.0573.2301.9000.0271.6

0.0462.1001.4600.0351.4

內(nèi)環(huán)內(nèi)小區(qū)二0.0331.1500.2720.0320.7

0.0523.0800.4320.0290.4

屬水平無論何時都是值得人們警惕的問題。重金屬的存在除對攝入人自身的損害之外，對有機垃圾的末端資源化也有影響?，F(xiàn)有資源化方式都以生化處理為主，生化反應(yīng)中的微生物對重金屬比較敏感，若餐廚垃圾中含有較多重金屬，無疑提高預處理壓力。根據(jù)張靜等的研究[1]，傳統(tǒng)的堆肥技術(shù)對餐廚垃圾中的Pb、Cd、Ni、Cu、Zn和Cr等典型重金屬元素雖不能消解，但可以將這些重金屬元素穩(wěn)定絡(luò)合在堆肥產(chǎn)品中，降低重金屬的遷移性，使進入土壤的重金屬總量減少。而厭氧技術(shù)卻正好相反，根據(jù)燕艷等的研究[2]，利用不同厭氧消解工藝對餐廚垃圾進行處理，最終形成的殘余物中重金屬含量較餐廚垃圾原料有所增加，因此對厭氧處理殘余物的處置與利用需注意重金屬問題。

3小結(jié)

（1）對上海市內(nèi)不同區(qū)域的6個街道的分類后廚余垃圾進行采樣分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)垃圾中廚果類的含量在70%～90%之間，高于上海市生活垃圾分類平均水平，根據(jù)筆者所在單位對上海市生活垃圾的分類情況的長期跟蹤研究，小區(qū)內(nèi)干、濕垃圾的分類任務(wù)主要由保潔員承擔，如小區(qū)居民能在家中進一步提高垃圾分類率，上海市生活垃圾分類水平將進一步提高。

（2）對選定的6個街道進行廚余垃圾理化特性全面檢測，由檢測結(jié)果可知，上海市廚余垃圾含水率在73%～89%之間，C/N比在14～20之間，脂肪含量在0.7%～2.1%之間，蛋白質(zhì)在1.25%～2.15%之間，含鹽率在0.09%～0.29%之間，重金屬含量均低于《食品中污染物限量》（GB2762-2012）的限值標準。以上數(shù)據(jù)的采集，可為廚余垃圾后續(xù)資源化處置方式的選擇提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過不同垃圾預處理方式的選擇可以調(diào)節(jié)進入反應(yīng)器的廚余垃圾理化特性參數(shù)，以適應(yīng)不同資源化處置手段的需要。

參考文獻

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張靜，于林中，何品晶，等.生活垃圾與植物廢棄物混合堆肥過程重金屬的形態(tài)變化[J].環(huán)境衛(wèi)生工程，2010，18（4）：1-4.

[2] 燕艷，鄒德勛，王小偉，等.餐廚垃圾厭氧消化殘余物污染特征分析[C]//2013中國環(huán)境科學學會學術(shù)年會論文集（第五卷）.中國環(huán)境科學學會，2013：5452-5456.