CN101684480A

CN101684480A - 餐饮垃圾环保利用生产燃料乙醇、生物柴油等新技术方法

Info

Publication number: CN101684480A
Application number: CN200910007935A
Authority: CN
Inventors: 才伟
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-02-28
Filing date: 2009-02-28
Publication date: 2010-03-31

Abstract

本餐饮垃圾环保利用生产燃料乙醇、生物柴油等新技术方法属于有机化学领域，旨在环保利用餐饮垃圾生产燃料乙醇、生物柴油等，变废为宝，减少餐饮垃圾对江河环境的污染。本技术方法利用餐饮垃圾中富含的动植物油脂、蛋白质、淀粉、纤维素等有用物质，粉碎至2.5毫米以下，入锅加热100℃左右灭菌60分钟，静置6小时撇出上面油脂后，按5％比例加入酵母菌和7kU糖化酶，入发酵罐保温32℃左右发酵72小时，再将发酵好的醪液蒸馏得乙醇液体，提纯，得成品燃料乙醇；撇出的油脂可用于生产生物柴油，配比量为：油脂80克，甲醇18克，有机酸催化剂1克，氢氧化钠0.5克，甲醇钠0.5克，入反应釜搅拌加温60℃～85℃，脂化反应60分钟，再加热蒸馏，得脂肪酸甲酯(生物柴油)；把过于酸败的餐饮垃圾和酒糟入沼气池发酵制沼气。

Description

餐饮垃圾环保利用生产燃料乙醇、生物柴油等新技术方法

技术领域

本发明属于有机化学领域，涉及餐饮垃圾环保利用生产乙醇燃料、生物柴油等新技术方法。

背景技术

餐饮垃圾是饭店、酒店、食堂的餐饮废弃物，含有很多脂肪酸、蛋白质、纤维素等有用物质，也含有木筷、塑料、废纸等物质。很多人用它来直接喂猪(被称为“垃圾猪”)，人们身体健康现在国家已明令禁止；很多饭店、酒店、食堂将它倒入下水道，污染了江河；还有的被当成垃圾，丢入垃圾堆，污染了环境；它含水率高，又不宜做发电原料；地沟油流入社会被用于加工食品，危害人的身体健康。因此，对餐饮垃圾科学处理已摆上日程。目前，随着人们生活水平的不断提高，餐饮垃圾的产量也不断增加，在有些城市餐饮垃圾已占到生活垃圾比例的50％左右。大量的餐饮垃圾目前都在白白地浪费掉了。

餐饮垃圾中富含很多动植物油脂、蛋白质、淀粉纤维等有用物质，如果经过加工处理，使之变废为宝，将是一项很有前途的事业。中国专利200610114006.7公布了“一种餐厨垃圾发酵生产燃料乙醇的方法”，02125722.1公布了“餐饮垃圾饲料化处理方法及成套设备”，200710017960.9公布了“一种餐饮垃圾资源化利用方法”等。这些技术方法从技术、方法，到设备都提出了很有益的见地，但所用方法和污染排放方面尚存在欠缺，如果再把餐饮垃圾利用得更充分、制造生产过程再环保一些就值得提倡了。

发明内容

本发明旨在环保前提下充分利用餐饮垃圾生产乙醇燃料、生物柴油、生物饲料、沼气、生物肥料等，变废为宝，为国家节省能源，减少餐饮垃圾对江河环境的污染和对人民身体健康的危害，缓解目前利用玉米生产乙醇燃料带来的与人争粮问题。

一、利用餐饮垃圾生产乙醇燃料技术方法

1、将麦子、玉米等秸秆粉碎至2毫米以下，入罐并加入一倍量水，夏天浸泡24小时，冬天浸泡48小时以上。

麦子、玉米等秸秆主要有机成分是纤维素、半纤维素和木质素。粉碎的目的是便于水解，浸泡水的PH值为4～5。在水解中，溶液中的氢离子可与纤维素上的氧原子相结合，使其变得不稳定，容易和水反应同时释放出氢离子，从而实现纤维素长链的连续解聚，直到分解为最小的单元葡萄糖，可表示为：纤维素——→葡萄糖——→降解产物。而半纤维素水解初期生成低聚糖，低聚糖再进一步水解为单糖，整个水解过程是半纤维素的连续解聚过程，平均分子量逐渐下降，可表示为：

上式中的H₁代表纤维素中易水解部分，H₂代表纤维素中难水解部分，O代表可溶性的低聚糖，X代表木糖，D代表木糖的分解产物(糠醛)。

2、将浸泡好的麦子、玉米等秸秆浸泡稀料入加热釜100℃以上蒸煮120分钟。

通过粉碎、浸泡、高温蒸煮可以使麦子、玉米等秸秆中纤维素、半纤维素水解生成葡萄糖、多聚糖。反应可表示为：(C₆H₁₀O₅)_n+nH₂O——→C₆H₁₂O₆和(C₅H₈O₄)_m+mH₂O——→C₅H₁₀O₅；

3、再将餐饮垃圾经人工挑拣，把木筷、塑料、废纸等物质挑拣出来回收，将挑拣过的餐饮垃圾连同餐饮垃圾水一起，经粉碎机粉碎至2毫米以下。

餐饮垃圾中富含很多动植物油脂、蛋白质、淀粉、纤维素等有用物质。动植物油脂可撇出用于生产生物柴油。蛋白质可为酵母菌在发酵过程中提供氮源。淀粉、纤维素可成为生产燃料乙醇的原料；

4、把经粉碎的餐饮垃圾与蒸煮过的麦子、玉米等秸秆稀料混合在一起继续100℃以上加热蒸煮120分钟，然后静置4小时后撇去上面的油脂，在65℃左右时加入糖化酶，并在32℃左右时加入酵母菌；

5、把加入酵母菌、糖化酶的料液入发酵罐相对封闭保温32℃左右发酵72小时。

发酵是在厌氧条件下进行的。酵母菌可采用普通型的酒精酵母和中国科学院微生物菌种保藏中心保藏的用于农作物秸秆发酵的Pachysolentannophilus As2.1585，或采用能同时发酵五碳糖、六碳糖能力的P.stipitis酵母菌(两种同酵母菌按1∶1比例加入)。酵母菌利用淀粉、纤维素的糖等营养物质，在其自身产生的酒化酶作用下将糖转化为乙醇和二氧化碳。酵母菌乙醇发酵第一阶段，餐饮垃圾中的淀粉、纤维素和麦子、玉米等秸秆中的纤维素经水解湖化和糖化生成葡萄糖等各种糖，再经过磷酸化生成活泼的1，6-二磷酸果糖等；第二阶段，1，6-二磷酸果糖等裂解成为两个分子的磷酸丙糖(3-磷酸甘油醛)等；第三阶段，3-磷酸甘油醛等经氧化、磷酸化后，分子内重排，释放出能量，生成丙酮酸；第四阶段，丙酮酸继续降解，生成乙醇。其反应的总方程式为：C₆H₁₂O₆+2ADP+2H₃PO₄--→2C₂H₅OH+2CO₂+2ATP；

6、将发酵好的醪液入蒸馏塔中蒸馏，制得粗乙醇液体，再经精馏塔和分子筛塔制得燃料乙醇成品。

醪液可以不经过滤直接入醪塔进行蒸馏。醪塔可以设计为塔釜和塔体一体结构，下部为塔釜，主要用于装醪液和加热醪液，上部分为塔节，主要用于分离挥发组分和不挥发组分。经醪塔蒸馏出的挥发组分为粗乙醇液体，再经精馏塔精馏进一步提纯，然后再经分子筛塔脱水就可制得较高纯度的燃料乙醇原料。由于蒸馏中没有把甲醇、杂醇等进一步分馏，故所得乙醇原料中会含有微量甲醇、杂醇，因此只能作燃料乙醇使用(国家燃料乙醇标准：乙醇≥92.1％体积数，甲醇≤0.5％体积数)；

7、蒸馏醪渣液经过滤，清水部分可返回1或4中用以补充固液比或同醪渣一起入沼气池发酵制沼气。

这样做一是可以节省用水，二是防止渣液排放造成新的污染，三又可变成产品，生产中上游的废料成了下游的产品，使整个生产达到彻底循环，做到真正的环境保护。

二、利用餐饮垃圾生产生物柴油技术方法

将生产乙醇燃料第二步中的动植物油脂去杂、脱水后：

1、按原料动植物油脂80％，甲醇或乙醇18％，有机物脂肪酸甲酸型催化剂1％，氢氧化钠0.5％，甲醇钠0.5％；

2、入反应釜搅拌混合；

3、加温65℃～85℃，搅拌、脂化反应60分钟。

4、再加热蒸馏，将蒸馏甲醇回流至罐中待再次使用；

5、冷却至常温，将反应上层生成物-脂肪酸甲酯(生物柴油)过虑打入成品罐；

6、反应釜底部少许甘油，回收待用。工艺完成。

技术特点

本餐饮垃圾环保利用生产燃料乙醇、生物柴油等新技术方法有如下特点：

1、可工业化大规模处理餐饮垃圾；

2、餐饮垃圾可生产出乙醇燃料、生物柴油、沼气等多种产品，整个生产没有浪费的东西，都可成为产品，资源化利用充分、彻底，综合效益高；

3、在餐饮垃圾制造燃料乙醇过程中干物及废液一起可成为生产原料生产出产品(干物可生产出乙醇。醪渣液经过滤清水部分可返回生产中用以补充固液比，或同酸败的餐饮垃圾一起入沼气池发酵制沼气)。在生产生物柴油过程中由于不使用无机酸，所以没有酸碱洗过程，生产过程也就没有酸碱和污物排放。所以，整个生产过程环保性极强；

4、乙醇燃料、生物柴油生产时间短，工艺简单，能耗少。

附图说明

图1：是餐饮垃圾生产乙醇燃料技术方法工艺流程图。

第一步，餐饮垃圾人工挑拣，把其中的木筷、塑料、废纸等物质挑拣出来；以传送带传输至第二步，将挑拣过的餐饮垃圾经粉碎机粉碎至2.5毫米以下，入加热锅中加热100℃左右灭菌60分钟，静置6小时后撇出上面油脂；将经粉碎灭菌的餐饮垃圾以传送带传输至第三步，按5～8％比例加入酵母菌，按100克餐饮垃圾加入7kU糖化酶；以传送带传输至第四步，入发酵罐中封闭保温32℃左右发酵72小时；以传送带传输至第五步，入蒸馏釜中蒸馏，制得粗乙醇液体；第七步，将乙醇液体反复蒸馏提纯，再经分子筛提纯得成品乙醇燃料。

图2：是餐饮垃圾生产生物柴油技术方法工艺流程图。

第一步，取餐饮垃圾撇出的油脂80克，去杂脱水，加入甲醇或乙醇18克，有机物脂肪酸甲酸型催化剂1.5克，取氢氧化钠0.5克，入反应釜；第二步，加温搅拌65℃～85℃，脂化反应60分钟；第三，再加热蒸馏，上层为脂肪酸甲酯(生物柴油)，蒸馏甲醇回收待再次使用。

具体实施方式

取10000克餐饮垃圾(没有酸败的)，人工挑拣出木筷、塑料、废纸等，经粉碎机粉碎至2.5毫米以下，入加热锅中加热100℃左右灭菌60分钟，静置6小时后撇出上面油脂；将经粉碎灭菌的餐饮垃圾在约65℃左右时按100克餐饮垃圾加入7kU糖化酶，在32℃左右按5％比例加入酵母菌，入发酵罐中封闭保温32℃左右发酵72小时，后入蒸馏器中蒸馏，制得乙醇液体，蒸馏提纯，得成品燃料乙醇。

取撇出的油脂80克，加入甲醇或乙醇18克，有机物脂肪酸甲酸型催化剂1克，氢氧化钠0.5克，甲醇钠0.5克，入反应釜搅拌加温60℃～85℃，脂化反应60分钟，再加热蒸馏，蒸馏甲醇回收待再次使用，反应上层生成物为脂肪酸甲酯(生物柴油)，下层有少许甘油。

Claims

1、在利用餐饮垃圾生产乙醇燃料技术方法中将餐饮垃圾不经酸化处理，直接粉碎机粉碎灭菌发酵。

2、在利用餐饮垃圾生产乙醇燃料技术方法中加热灭菌60分钟后，静置6小时撇出上面油脂。

3、在利用餐饮垃圾生产乙醇燃料技术方法中将加入酵母菌、糖化酶的餐饮垃圾再加入粉碎的麦秸秆一起发酵生产燃料乙醇。

4、在利用餐饮垃圾生产生物柴油技术方法中按原料动植物油脂80％，甲醇或乙醇18％，有机物脂肪酸甲酸型催化剂1.5％，取氢氧化钠0.5％比例配比物料和催化剂。

5、将制造乙醇燃料中的蒸馏酒糟加入各种饲料添加剂即可制成生物饲料。

6、把过于酸败的餐饮厨余物和酒糟，入沼气池发酵制沼气。