CN101775414A - 一种由餐厨垃圾通过微生物发酵制备生物燃料和蛋白饲料的工艺 - Google Patents

一种由餐厨垃圾通过微生物发酵制备生物燃料和蛋白饲料的工艺 Download PDF

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蔡皓
郝勃
李霞
邓金华
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    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Abstract

本工艺将餐厨剩余物通过压滤机压滤实现固液分离,通过油水分离器实现油水的自然分离,分离得到油脂用于制备生物柴油;固体残渣经液化、灭菌后,添加糖化酶和菌种进行边糖化边发酵的发酵工艺,蒸馏后可得到醇基燃料和高蛋白饲料,也可通过生物柴油与微生物联合萃取发酵制备醇基燃料;蒸馏釜底液经光合细菌处理达到国家排放标准。该工艺特点在于:将餐厨垃圾中的营养物质和残液全部资源化再生利用,利用餐厨垃圾组份的差异再生出多种不同的产品,降低产品成本,实现循环经济发展的要求。

Description

一种由餐厨垃圾通过微生物发酵制备生物燃料和蛋白饲料
的工艺
技术领域
[0001] 本发明属于废弃物再利用技术领域,具体涉及一种利用餐厨垃圾生产生物柴油、
醇基燃料和蛋白饲料的方法及其专用装置。背景技术
[0002] 餐厨垃圾是家庭、餐饮单位抛弃的剩饭菜的通称,是城市生活垃圾的重要组成部分。我国厨余垃圾产生量巨大,据国家环境公报显示,2006年城市生活垃圾的清运量两千多万吨,其中厨余垃圾占城市生活垃圾总量30%〜50%。餐厨垃圾主要包括米和面粉类食物残余、蔬菜、植物油、动物油、肉骨等。从化学组成上,有淀粉、纤维素、蛋白质、脂类和无机盐等。其特点如下:1、粗蛋白和粗纤维等有机物含量较高,开发利用价值较大,但易腐并产生恶臭;2、含水率高,不便收集运输,处理不当容易产生二次污染物;3、油类和盐类物质含量较其它生活垃圾高,对资源化产品品质影响较大,需要妥善处理。
[0003] 目前,国内外餐厨垃圾资源化技术主要有饲料化技术、肥料化处理技术、生物厌氧发酵处理技术和生物柴油技术等。其中,厌氧消化技术不仅具有很高的废物处理效率,得到较高肥效的有机肥产物,而且可产生沼气作为能源利用,在世界能源紧缺的时代,这点尤为重要。
[0004] 人们对餐厨垃圾的研究已经进行了大量的研究:2002年陈建乐申请专利CN02155417.X公开了一种利用餐厨废弃物生产高钙多维酵母蛋白饲料的方法,2003年丁志勇申请发明专利CN03132556. 4提供的是一种餐厨垃圾生物饲料化方法。它包括固液分离、油水分离,分离出的油脂制成脂肪酸钙颗粒。2004年上海铭新环卫工程科技有限公司申请专利CN200410017324. 2采用除杂、脱水、脱脂预处理,再生蛋白饲料和再生发酵饲料工艺处理餐厨垃圾。2004年华东理工大学环境工程系邬苏焕等利用固态发酵的方法对城市餐厨垃圾进行处理,制造富含菌体蛋白的饲料。这些专利技术主要以饲料作为单一的产品,附加值不高。因此我们在现有技术的基础之上提出了一种综合利用的技术方案。[0005] 技术路线
[0006] 餐厨垃圾首先通过固液分离,得到粗固料和油水混合物(1),对粗固料进行机械分拣得到可用以及不可用的成分,可用部分经过粉碎后被压滤机压滤得到细固料和油水混合物(2),不可用部分做垃圾处理。油水混合物(1)和油水混合物(2)混合后再经过无动力油水分离器(附图1)得到油脂和含有大量有机质的废水(3),分离后得到油脂经过酯化和酯交换技术制备生物柴油;压滤后的细固料固液比为1 : 2,加入2_5%淀粉酶、糖化酶以及O. 5_2%酿酒酵母(1%。丙丁梭菌)混合发酵制备醇基燃料和高蛋白饲料(也可以通过生物柴油与微生物联合萃取发酵),再蒸馏得到乙醇(丁醇)等醇基燃料;放走蒸馏釜内上层液,并将此液收集起来,混合残渣再次压滤,得到残渣固料和废水(4),然后向残渣固料中加入麸皮等吸水性生物质进行干燥和粉碎,制成蛋白饲料;部分废水(4)留做和细固料再发酵,上述分离后的废水(3)与部分废水(4)混合后加入甲烷菌进行发酵得到沼气,最后的废液通过光合细菌处理等技术处理达标后排放;整个生产过程中产生的废气使用空气除臭系统进行无害化处理,最后达标排放。
发明内容
[0007] 本发明目的在于克服现有技术存在产品单一的缺陷,研制一种通过对餐厨垃圾进行综合处理,通过微生物发酵制备生物柴油、醇基燃料、沼气燃料和饲料蛋白的方法,使其实现对生物质原料中有用组份的充分利用,并从源头上杜绝了废物和废液的排放,有利于环境保护。本发明通过以下技术方案来实现的:餐饮垃圾首先经过固液分离处理,接着对固体物质采用机械化分拣,可利用部分粉碎后,通过压滤以及油水分离后;油水分离得到油脂用于制备生物柴油,所得压滤后的固体部分与上述废水混合经过通过微生物发酵(如果制备丁醇为了消除产物抑制,可以通过添加生物柴油与微生物联合萃取发酵制备丁醇)得到醇基燃料和蛋白饲料;发酵之后的废水加入甲烷菌进行处理可以得到沼气,最后的废液经光合细菌处理达到国家排放标准后排放。
[0008] 与现有方法相比,本发明技术的优点是显而易见的,尤其采用无动力自然分离油水得到的油脂,通过酯化酯交换反应相结合提取生物柴油;通过添加生物柴油与固液混合联合发酵制备醇基燃料以及生物法与干燥粉碎等技术相结合制取蛋白饲料;在废液中加入甲烷菌获得沼气燃料;使本技术经济性更好。
具体实施方式
[0009] 下面对本发明的实施例作详细说明:本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程。
[0010] 实施例1 :从食堂收集剩饭剩菜混合物制备生物柴油及醇基燃料、蛋白饲料。
[0011 ] 向1000g剩饭剩菜混合物加入水得到粗固料和油水混合物,固体部分经过组织捣
碎机粉碎后被压滤机压滤得到细固料和油水混合物。两部分的油水混合物混合后再经过无
动力油水分离器(附图1)得到油脂和含有大量有机质的废水,分离后得到油脂分离提取
油脂86g,通过酯化、酯交换两步法得到生物柴油81g;上述分离后的废水与压滤后的细固
料固液比为l : 1.5,加入2%淀粉酶、2%糖化酶以及1%酿酒酵母混合发酵。之后,在蒸
馏釜中8(TC蒸馏得到乙醇,产生乙醇73. 3g ;蒸馏后放走蒸馏釜内上层液,并将此液收集起
来,混合残渣再次通过压滤,得到残渣固料和废水;向残渣固料中加入麸皮等吸水性生物质
进行干燥和粉碎,制成蛋白饲料得到蛋白饲料153g,经过测定蛋白质含量33.9X;部分废水
回用和细固料混合发酵,其它部分和收集起来的上层液加入10%的甲烷菌种厌氧发酵得到
沼气300L左右,最后的废液通过光合细菌处理达到国家排放标准。
[0012] 实施例2 :从大排档收集泔水制备生物柴油及醇基燃料、蛋白饲料
[0013] 1000g泔水物经压滤得到粗固料和油水混合物,固体部分经过组织捣碎机粉碎后
压滤得到细固料和油水混合物。两部分的油水混合物混合后再经过无动力油水分离器得到
油脂和含有大量有机质的废水,分离后得到油脂分离提取油脂120g,通过酯化、酯交换两步
法得到生物柴油103g ;上述分离后的废水与压滤后的细固料加入淀粉酶、糖化酶以及酿酒
酵母通过混合发酵后,再蒸馏得到乙醇,产生乙醇67. 2g;蒸馏后放走蒸馏釜内上层液,并
将此液收集起来,混合残渣再次通过压滤,得到残渣固料和废水,然后向残渣固料中加入麸皮等吸水性生物质进行干燥和粉碎,制成蛋白饲料得到蛋白饲料162g,经过测定蛋白质含量41.7% ;部分废水回用和细固料混合发酵,其它部分和收集起来的上层液加入甲烷菌种厌氧发酵得到沼气280L左右。
[0014] 实施例3 :从宾馆收集泔水制备生物柴油及醇基燃料、蛋白饲料[0015] 1000g泔水物分离得到粗固料和油水混合物,油水混合物再经过无动力油水分离器得到油脂和废水,分离后得到油脂分离提取油脂88g,通过酯化酯交换两步法得到生物柴油73g;上述分离后的废水与压滤后的细固料调整固液比为l : IO,灭菌后加入丙丁梭菌通过厌氧发酵制备丁醇43. lg ;混合残渣再次通过被压滤,得到残渣固料和废水,然后向残渣固料中加入麸皮等吸水性生物质,再进行干燥和粉碎,制成蛋白饲料得到蛋白饲料207g,经过测定蛋白质含量42. 0% ;废水经过发酵得到甲烷260L左右。
附图说明
[0016] 图1.无动力油水分离器示意图。 [0017] 图2.利用生物柴油与餐厨剩余物偶联生产醇基燃料、沼气以及再生饲料工艺流程。

Claims (5)

  1. 一种利用餐厨垃圾生产生物柴油、醇基燃料、沼气和蛋白饲料的方法,其特征在于处理餐厨剩余物分类提取,通过微生物发酵同时得到生物柴油、醇基燃料、沼气和蛋白饲料四种产品。具体步骤包括:餐厨垃圾通过固液分离,得到粗固料和油水混合物,对粗固料进行机械分拣分别得到可用和不可用的成分,可用部分经过粉碎后被压滤机压滤得到细固料和油水混合物。油水混合物和油水混合物混合后再经过多级油水分离器得到油脂和含有大量有机质的废水,分离后得到油脂经过酯化和酯交换技术制备生物柴油;上述分离后的废水与压滤后的细固料加入淀粉酶液化、灭菌后,再加入糖化酶以及酿酒酵母(或丙丁梭菌)混合发酵,再蒸馏得到乙醇(丁醇)等醇基燃料;蒸馏后放走蒸馏釜内上层液,并将此液收集起来,混合残渣再次通过压滤,得到残渣固料和废水,然后向残渣固料中加入麸皮等吸水性生物质进行干燥和粉碎,制成蛋白饲料;部分废水回用细固料发酵,其它部分废水和收集起来的上层液经过甲烷菌发酵得到沼气,最后的废水通过光合细菌处理等技术处理实现零排放。
  2. 2. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于采用多级油水分离器自然分离油水混合 物,油水混合物先进入初级分离器,通过油水的密度实现自然分层,依次通过位于油水分离 器上部的溢出口溢出而逐步实现油水的高效分离。
  3. 3. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于通过添加生物柴油到丁醇微生物发酵体系 之中,实现萃取发酵制备丁醇燃料,消除丁醇对微生物的活性抑制。
  4. 4. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于通过中加入麸皮等吸水性生物质进行干燥 和粉碎制取高蛋白饲料。
  5. 5. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于加入甲烷菌对后一阶段产生的废夜进行发 酵处理得到沼气等燃料。
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