闭环式生态农业发展模式探讨

闭环式生态农业发展模式探讨

摘要:餐厨垃圾的处理一直是餐饮业无法避免的问题,目前国内外常用的处理方法分为生物处理和非生物处理两大类,通常都存在着资源化利用效率低、经济效益不够理想的缺陷。文章利用生物处理中的发酵技术将餐厨垃圾转化为生态饲料,然后将生态饲料输入“猪-沼-农”生态农业链中,再把农业环节产出的农产品提供给餐饮企业,从而形成一个闭环式的发展模式。并从主要环节、关键技术、运行保障、效益分析四个方面对模式的可行性和优越性进行了论证,最终确定此模式可作为餐厨垃圾高效处理和资源化利的有效途径。

关键词:餐厨垃圾;发酵饲料;生态农业;循环农业;发展模式

1引言

食物生产、运输、分配及消费过程中产生的废弃部分都属于餐厨垃圾[1]。人们通常所说的餐厨垃圾则基本上专指家庭厨房、公共食堂及餐饮行业的食物废料和食物残余。中国每年产生的餐厨垃圾干物质含量相当于500万t优质饲料,相当于1000万亩耕地的能量产出[2],然而我国的餐厨垃圾资源化利用率较低。文章提出基于大型餐饮企业的闭环式生态农业发展模式(以下简称模式),试图为我国餐厨垃圾的高效处理和资源化利用寻找一条有效的途径。

2我国餐厨垃圾处理现状

2.1总体特点:产量巨大,资源化比例低

中国城市每年产生餐厨垃圾不低于6000万t[3],目前大多数城市的餐厨垃圾与生活垃圾没有实现垃圾分类,处理方式以直接喂猪、焚烧、填埋为主。据沈超青[3]等分析,广州焚烧和填埋餐厨垃圾的年均净收益分别为2538万元和1465万元。在规模较大的新一线城市,餐厨垃圾资源化处理比例也不高。如湖南长沙2017年餐厨垃圾日产量达3000t左右,资源化处理量不到500t,资源化比例不足20%;而2017湖北武汉仅酒店的餐厨垃圾日产量就超过2500t,实际收运量只有500t左右。

2.2处理方法

1)传统处理方法。中国大部分地区习惯上将餐厨垃圾作为廉价饲料直接(煮沸)饲喂畜禽,其次是进行填埋、焚烧处理。传统处理方法存在食物安全风险、成本高、资源浪费的缺陷。2)现代处理方法。餐厨垃圾的现代处理方法分为生物处理和非生物处理。目前主要的生物处理技术包括:厌氧消化、好氧堆肥、蚯蚓堆肥、生态饲料。而非生物处理技术主要包括填埋、焚烧、机械破碎等。现代处理方法都各有利弊,在实际生产过程中根据具体情况选择最优方法,可以减小损失,增加利益。

3闭环式生态农业发展模式的具体环节

餐饮企业→餐厨垃圾→生态饲料→养猪→有机肥→有机农产品→餐饮企业。模式运行的基础是餐饮企业产生的餐厨垃圾,首先利用生物发酵技术把餐厨垃圾转化为安全、耐储存、便运输、营养价值高的生态饲料;其次将生态饲料其投入养猪场饲养生猪;然后把养猪场产生的猪粪尿通过沼气发酵变为有机肥,将有机肥用于有机蔬菜、有机水果、有机粮食作物的生产;最后让生产出的优质猪肉和有机农产品回到餐饮企业的餐桌。

4闭环式生态农业发展模式的具体环节

4.1餐厨垃圾的生物发酵技术

近年来,我国对餐厨垃圾处理、利用的研究层出不穷,其中将餐厨垃圾通过生物发酵处理变为优质生态饲料的技术已经成熟。国内也有相关企业利用餐厨垃圾来生产菌体蛋白,如2008年奥运村餐厨垃圾处理服务商北京嘉博文生物科技公司[4],类似的研究还有很多。通过参考相关文献资料,设计实验如下,将实验材料分为A、B两组分别进行试验,A组材料为学校食堂新鲜物料200kg,米饭含量超过50%;B组材料为大型饭店新鲜物料200kg,米饭含量不足50%。1)实验材料的处理。A组材料的处理:首先将A组材料中的异物捡出与适量统康混合调节水分含量致50%,然后将市场上购买的活力99粗饲料降解剂(复合酶制剂、益生菌)半包、活力99生酵剂(乳酸菌、芽孢杆菌、酵母菌)半包、3kg的磷酸二氢钙(占物料总重量的1.5%)和20kg玉米粉(占物料总重量的10%)充分混合,然后将混合好的玉米粉与调节水分后的物料统康搅拌均匀,最后将搅拌好的物料装入三个塑料桶中进行密封发酵。B组材料的处理:B组材料的处理除将玉米粉增加为50kg(占物料总重量的25%)外与A组材料的处理相同,最后将搅拌好的物料装入三个塑料桶中进行密封发酵。2)实验结果与讨论。在日平均气温为20℃的条件下,经过7d的发酵,A、B两组实验材料都产生了曲香味,物料变得松软,抓起一把往地上轻投物料立即散开。对发酵好的物料营养成分及含量进行检测,结果如表1、2所示,发酵产品比原始实验材料的粗蛋白质含量明显增加。A组试验从23.54%提高到44.08%,蛋白含量提高了20.54%;B组试验从28.64%提高到47.37%,蛋白含量提高了18.73%。在发酵过程中首先乳酸菌、芽孢杆菌、酵母菌等益生菌将碳水化合物、脂类、氮源合成氨基酸、蛋白质,提高了物料蛋白含量,其次有益菌体自身含有大量蛋白质,通过发酵菌体数量显著增加,提高了物料蛋白质含量。通过检测,经过发酵后的物料有害菌群的数量水平显著降低,乳酸菌、芽孢杆菌、酵母菌等有益菌数量水平显著提高,菌群结构和数量水平达到安全饲养生猪的相关标准。将发酵好的A、B组物料分别饲养5头体重约为50kg的生猪,通过15d的饲养表明,产生曲香味的发酵物料适口性好,猪只皮毛光亮,生长迅速,与全价饲料喂养效果接近。

4.2沼气发酵技术

目前猪粪尿进行沼气发酵技术已经非常成熟,对于中小规模沼气工程,可以采用全混合或推流式反应器,具有投资小、沼气得率高的优点。对于大规模沼气工程,可以结合固液分离,采用效率更高、处理量大的UASB和EGSB工艺,并耦合残渣堆肥或燃烧气化发电的复合技术[5]。

5模式的运行保障

餐饮企业与农业企业的良好对接是模式运行的保障。模式涉及到餐饮企业和农业企业两个主体,餐饮企业与农业企业应当签订合作合同。合作内容是农业企业按照约定价格回收餐饮企业产生的合格的餐厨垃圾,餐饮企业按照约定回收农业企业生产出的合格的农产品。通过签订合同,规定好合作双方的权利和义务,从为模式的顺利运行提供保障。

6模式的效益分析

6.1经济效益

模式运行过程既能极大地降低各个环节的成本,又能增加产品的经济价值,从而产生巨大的经济效益。例如通过该模式,餐饮企业不仅降低了处理餐厨垃圾的成本,还增加了收入;养猪厂则能够节省大量的饲料成本;种植环节既能节省了肥料成本,又能生产出了优质的有机农产品,提高农产品的经济价值。

6.2社会效益

模式将餐厨垃圾通过发酵变为生态饲料,解决了餐饮业餐厨垃圾处理难的问题,再生态饲料通过“猪-沼-农”过腹还田,实现种植业和养殖业的优势互补,缓解了养殖业和种植业之间的矛盾,实现双赢。此外,还能带动和促进相关产业的发展,促进农村富裕劳动力的有效转化,促进社会富裕资金的充分利用,促进循环农业和生态农业的发展。

6.3生态效益

模式应用发酵技术能够处理大量的餐厨垃圾,变废为宝,有效减少因餐厨垃圾对环境造成的污染,保护生态环境的卫生安全。实现了资源的低投入、高利用和废弃物的低排放,从根本上消解长期以来环境保护与餐饮发展之间的冲突。

7结束语

基于大型餐饮企业的闭环式生态农业发展模式能够促进餐饮业和有机农业的发展,能够产生良好的经济效益、社会效益和生态效益,技术简单易操作,所以该模式是餐厨垃圾高效处理和资源化利用的有效途径。

作者:冯小平 程敏 单位:巴中职业技术学院