CN106942463A - 一种餐厨副产物无害化处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种餐厨副产物无害化处理方法，该方法通过将物料高温熟化，然后加入酶进行酶解后再使用微生物发酵；该方法所使用的处理装置，能够实现自动搅拌、加热控制；处理效率高、处理效果好。本发明可以对餐厨副产物进行快速、就地处理和高值化利用，处理方式温和，处理过程简单有效，可以大规模、快速的对物料进行无害化处理。

Description

一种餐厨副产物无害化处理方法

技术领域

本发明涉及生物工程技术领域，尤其涉及一种餐厨副产物无害化处理方法。

背景技术

随着我国人民生活水平的提高和城镇化进程的加快，餐厨垃圾的产量日益增加。清华大学环境系固体废物污染控制及资源化研究所的统计数据表明，中国城市每年产生餐厨垃圾不低于6000万吨。目前，我国高度重视餐厨垃圾处理工作，国家先后出台的《关于组织开展城市餐厨废弃物资源化利用和无害化处理试点工作的通知》和《关于加强地沟油整治和餐厨垃圾废弃物管理的意见》，指出要加强对我国餐厨废弃物的管理和专项整治，推进其资源化利用和无害化处理。国务院办公厅印发的《“十二五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》强调要积极推动设区城市餐厨垃圾的分类收运和处理，“十二五”期间将建设餐厨垃圾处理设施242座，力争达到3万吨/日的处理能力，专项工程投资109亿元。

“与其他国家相比，我国餐厨垃圾特点具体表现为：产量巨大；含水率高，水分占到总质量的80％～90％；有机物含量高，约占干物质质量的95％以上。其危害主要表现为：威胁食品安全；传播疾病；影响城市市容和环境卫生；资源浪费。餐厨垃圾对环境和人群的危害已十分严重，是城市环境的一个重要污染源，对人们的正常生活与身体健康构成了威胁，这一问题已经引起了政府的高度重视和人们的广泛关注，在我国中小城镇尤为突出，由于缺乏适合我国国情的餐厨垃圾处理工艺及设备，严重制约我国餐厨垃圾处理产业的发展。

我国餐厨垃圾处理起步比较晚，由于我国餐厨垃圾成分复杂性决定了使用单一的现有处理技术难以完成高校的处理，如国外餐厨垃圾一般包含大量的超市过期食品，而我国餐厨垃圾中汤水较多。我国餐厨垃圾处理方式主要有填埋、焚烧、饲料化、堆肥、热解和厌氧发酵等，其资源化利用的基本模式有三种：一是肥料化，将餐厨垃圾中的有机物转换成有机肥料(以北京市为代表)；二是饲料化，将餐厨垃圾中的有机物转换成有机饲料(以西宁市为代表)；三是厌氧发酵，将餐厨垃圾中有机物经过厌氧发酵转换成沼气(以鄂尔多斯市为主要代表)。餐厨垃圾减量化、资源化、无害化处理是今后餐厨垃圾处理的主要发展方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种餐厨副产物无害化处理方法，该方法通过将物料高温熟化，然后加入酶进行酶解后再使用微生物发酵，处理方式温和，处理过程简单有效，可以大规模、快速的对物料进行无害化处理。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种餐厨副产物无害化处理方法，包括以下步骤：

a.按照质量比5～7:2～5的比例将餐厨副产物和辅料分别投入处理装置中，充分搅拌混匀；

b.调节步骤a的物料的含水量为50～60％，并搅拌混匀；

c.加热物料至70～80℃,高温熟化10～60分钟，然后降温至30～45℃，分别加入总物料的质量比为0.1～0.3％蛋白酶和脂肪酶，酶解2～3小时，酶解过程中保持搅拌供氧；

d.按物料总质量加入0.1～0.2％质量比的餐厨废弃物发酵专用菌，充分搅拌混匀；

e.开启搅拌，转速为1～2转/分钟，控制温度在30～37℃；

f.经过6～12小时发酵，检测pH值4.0～5.0，具酸香味，达到无害化指标后得到产品活性微生物培养基。

优选的，所述的步骤a中辅料包括麸皮、玉米面、稻壳粉和花生壳。

优选的，所述的步骤a中辅料为质量比为3～5:0.5～1.5:2～4:1～3的麸皮、玉米面、稻壳粉和花生壳；最优选为质量比为4:1:3:2的麸皮、玉米面、稻壳粉和花生壳

优选的，所述的步骤a中加料总体积不超过处理装置容积的70％。

优选的，所述的步骤c中蛋白酶为酸性蛋白酶，脂肪酶为中温脂肪酶。

优选的，所述的步骤c中搅拌速度为2转/分钟，通气气量为9立方米/分钟。

优选的，所述的餐厨废弃物发酵专用菌为质量比为0.5～1.5:3～7:2～6的粪肠球菌、酿酒酵母菌和枯草芽孢杆菌；最优选为质量比为1:5:4的粪肠球菌、酿酒酵母菌和枯草芽孢杆菌

优选的，所述的无害化指标检测包括：大肠菌群＜30MPN/100g，霉菌总数＜10CFU/g，沙门氏菌未检出/25克样品。

优选的，所述的处理装置包括设置有夹层的密封的壳体，壳体顶部设有餐厨副产物进料口和排气口，壳体底部设有出料口；壳体内部设有搅拌装置；搅拌装置包括位于壳体上部的电机和减速机，电机下部电连接减速机，减速机连接有主臂，主臂分别连接第一横臂、第二横臂、第三横臂、第一刮料臂和第二刮料臂；第一横臂、第二横臂、第三横臂分别固定连接有垂直设置的第一搅拌臂、第二搅拌臂、第三搅拌臂；第一搅拌臂、第二搅拌臂和第三搅拌臂均具有螺旋状桨叶，相邻桨叶之间设置有防缠绕装置，第一刮料臂、第二刮料臂上也分别设置有若干防缠绕装置。

优选的，所述的壳体内部还设有送风装置，搅拌装置和送风装置电连接控制器；壳体的底部和侧壁上还分别设置有冷热风进口。

优选的，所述的冷热风进口分别通过风管连接电加热系统。

优选的，所述的防缠绕装置为防缠绕刀片。防缠绕刀片可以防止物料缠绕，影响工作效率，造成不必要的停机检修等故障。

优选的，所述的第一搅拌臂、第二搅拌臂、第三搅拌臂分别与主臂平行，且所述第一搅拌臂、第二搅拌臂、第三搅拌臂距离所述主臂的垂直距离不同。

优选的，所述的送风装置包括分别设置在搅拌装置的主臂、第一横臂、第二横臂、第一刮料臂和第二刮料臂内相互连通的风道以及外置的风机，风道的送风出口分别设置在第一刮料臂的底端和第二刮料臂的中部。

优选的，所述的送风装置还包括电热风炉，电热风炉设置在壳体和风机之间。送风装置可以直接选择采用风机，优选为罗茨风机送风，给物料通入空气，满足处理过程中对氧气等的需求；或者根据需要再连接上电热风炉，给装置内送入热风，对物料进行加热处理。

优选的，所述的冷热风进口分别通过风管连接电加热系统；电加热系统包括电控制系统、热风机和罗茨风机，电加热系统分别连接到温度传感器和控制器上。其中热风机功率10～50kw，数量1～3个，罗茨风机功率为10～20kw。可以使物料加热更均匀，保证灭菌的效果，也可以根据需要通入空气或冷风。

搅拌臂极大地提高了搅拌效果，搅拌彻底、不留死角，充分利用所有物料，节约物料资源。主臂、第一横臂、第二横臂、第三横臂、刮料臂不仅起到搅拌的作用，还可根据需要供风，改变物料温度，实现杀菌、干燥等功能。送风出口一个设置在刮料臂的底端，一个设置在中部，可以保证通风的均匀性。送风出口可以选择输入加热或者不加热的气体(如热蒸汽、热空气、空气、氧气、氮气等)，如果工艺同时需要加热和通入特定的气体，可以选择使用电加热系统来进行加热，送风装置输入特别需要的气体。

第一搅拌臂、第二搅拌臂、第三搅拌臂均具有螺旋状桨叶，相邻桨叶之间的搅拌臂上设置有防缠绕刀片，第一刮料臂、第二刮料臂上也分别设置有若干防缠绕刀片。防缠绕刀片可以防止物料缠绕，影响工作效率，造成不必要的停机检修等故障。

优选的，所述的排气口通过管道连接到抽风机，降温时打开，便于排气。

优选的，所述的壳体的夹层内设置有水循环盘管，水循环盘管连接有罗茨风机，罗茨风机送风作为辅助进行水循环，还连接有加热、冷却装置；因此可以提供冷水或热水，对壳体内物料进行加热或冷却，快速升温或降温。

优选的，所述的壳体上安装有液位计、温度传感器。温度传感器探头伸入至壳体内壁。可以检测物料的实时温度及液位高度。

优选的，所述的餐厨副产物进料口、出料口分别通过气压撑封堵，气压撑包括盖板、支撑杆，盖板一端与餐厨副产物进料口边缘铰接，盖板的中部与支撑杆一端铰接，支撑杆另一端连接减速机。此结构可以帮助提高物料处理设备的密封效果且保持壳体空间具有一定压力。

优选的，所述的第一搅拌臂、第二搅拌臂、第三搅拌臂分别与主臂平行，且所述第一搅拌臂、第二搅拌臂、第三搅拌臂距离所述主臂的垂直距离不同。这种结构可以让搅拌更均匀，搅拌效果更好。

优选的，所述的第一刮料臂和第二刮料臂为伸入至壳体内底部的刮料杆，刮料杆上固定有锥体刮料板。

优选的，所述的控制器为PLC控制器，控制器上设有显示屏和操作按钮，安装于壳体外壁。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、快速处理：本工艺可以快速并大量的处理餐厨废弃物，降低了腐烂发臭和蚊蝇滋生的可能，保护周边环境。

2、就地处理：将生活垃圾与城市垃圾分开，可以在生活区附近进行处理；减少与城市垃圾混在一起现象，降低二次污染及“地沟油”流入餐桌，保障饮食安全。

3、自动加热搅拌：能准确的显示物料和设备夹层内水温度，自动控制对物料进行加热，加热效果好。搅拌过程中物料在设备内均匀翻滚、移位搅拌效果好，无死角。

4、高值化利用：由餐厨垃圾加工成的蛋白质饲料富含多种活性菌群，高蛋白高脂肪，可喂养家禽、牲畜，促进生长。

总之，使用该方法和该装置可以通过将物料高温熟化，然后加入酶进行酶解后再使用微生物发酵，处理方式温和，处理过程简单有效，可以大规模、快速的对物料进行无害化处理。

附图说明

图1是本发明实施例的装置主视结构示意图；

图2是本发明实施例的搅拌装置结构示意图；

图中，1-电机；20-盖板；21-支撑杆；22-进料口；23-出料口；3-减速机；4-壳体；5-液位计；6-控制器；7-温度传感器；8-冷热风进口；9-主臂；90-第一横臂；91-第二横臂；92第三横臂；93-第一搅拌臂；94-第二搅拌臂；95-第三搅拌臂；96-第一刮料臂；97-第二刮料臂；98-防缠绕刀片；99-送风出口；10-排气口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。

实施例一：

如图1和图2所示，一种餐厨副产物无害化处理方法，包括设置有夹层的密封的壳体4，壳体4顶部设有电机1、减速机3、进料口22和排气口10，壳体4内部设有搅拌装置和送风装置，电机1驱动减速机3、减速机3驱动搅拌装置；底部开有出料口23，进料口22、出料口23通过气压撑封堵，气压撑包括盖板20、支撑杆21，盖板20一端与进料口22边缘铰接、中部与支撑杆21一端铰接，支撑杆21另一端连接减速机3。；排气口10通过管道连接到抽风机，降温时打开，便于排气；壳体4中部侧壁和下部侧壁上还分别设置有冷热风进口8，冷热风进口8分别通过风管连接电加热系统；壳体4的夹层内设置有水循环盘管，保证夹层水温受热均匀，并且壳体4下部有端口可将水循环盘管连接外部加热、冷却装置，快速升温或降温；壳体4上安装有液位计5、温度传感器7。送风装置、电机1、抽风机分别与控制器6连接，可实现处理设备按照设定需求自动控制、运行。

搅拌装置包括第一搅拌臂93、第二搅拌臂94和第三搅拌臂95，减速机3连接有主臂9，主臂9分别连接第一横臂90、第二横臂91、第三横臂92、第一刮料臂96和第二刮料臂97；第一横臂90、第二横臂91、第三横臂92分别固定连接第一搅拌臂93、第二搅拌臂94、第三搅拌臂95；电机1驱动主臂9自转，主臂9带动第一搅拌臂93、第二搅拌臂94、第三搅拌臂95、第一刮料臂96和第二刮料臂97绕主臂9轴线公转，电机1驱动第一搅拌臂93、第二搅拌臂94和第三搅拌臂95自转，主臂9、第一横臂90、第二横臂91、第三横臂92、第一刮料臂96和第二刮料臂97内开有相互连通的风道，风道连通送风装置和壳体内腔；送风装置包括外置的风机；风道的送风出口99设置在第一刮料臂96的底端和第二刮料臂97的中部；

第一搅拌臂93、第二搅拌臂94、第三搅拌臂95均具有螺旋状桨叶，相邻桨叶之间设置有防缠绕刀片98，第一刮料臂96、第二刮料臂97上也设置有若干防缠绕刀片98。

实际应用时，开启电源，通过进料口22进料，进料完毕后关闭进料口22，通过控制器6设定好各参数，通过控制器控制各生产程序进行搅拌、灭菌处理，灭菌完毕后先通过风冷或水冷降温，然后加入专用菌种及酶制剂等进行发酵，发酵完毕通过出料口23出料，制成成品。

实施例二：具体发酵实例一：

1、开机前检查减速机润滑油位，损耗添加。

2、开启电源总开关，观察各功能指示灯工作是否正常点亮。

3、投料处理：将餐厨垃圾用升料斗或上料绞龙投入处理装置中，投料量4吨，搅拌均匀；

4、灭菌处理：利用热风和夹套内热水加热使待处理物料升温至70℃～75℃，保温30min，待处理物料灭菌结束后，开启风冷及水冷将处理装置降温至30℃～40℃,降温过程中按照质量比9:1的比例投入辅料(麸皮与玉米面的质量比为4:1)，得到含水率在30％～60％的处理物料；

5、发酵处理：向灭菌后的处理装置中添加总物料质量比为0.01％脂肪酶和0.01％蛋白酶进行酶解，并充分搅拌混匀；发酵三小时后，将酶解好的处理物料中加入总物料质量0.1％的餐厨废弃物发酵专用菌(活菌数100～200亿/g，配方中菌粉为质量比1:5:4的酿酒酵母：粪肠球菌：枯草芽孢杆菌)，控制发酵温度为30℃～40℃，发酵时一直通气供氧，其搅拌速度为2转/分钟，通气气量为9立方米/分钟。

6、出料，经过12h发酵，经检测得到大肠菌群＜30MPN/100g，霉菌总数＜10CFU/g，沙门氏菌未检出/25克样品的无害化产物活性微生物培养基，成品物料无臭味或呈现酸香味。

实施例三：具体发酵实例二：

1、开机前检查减速机润滑油位，损耗添加。

2、开启电源总开关，观察各功能指示灯工作是否正常点亮。

3、投料处理：将餐厨垃圾用升料斗或上料绞龙投入处理装置中，投料量4吨，搅拌均匀；

4、灭菌处理：利用热风和夹套内热水加热使待处理物料升温至73℃～78℃，保温30min，待处理物料灭菌结束后，开启风冷及水冷将处理装置降温至30℃～40℃,降温过程中按照质量比3:1的比例投入辅料(麸皮、玉米面和稻壳的质量比为4:1:3)，得到含水率在30％～60％的发酵物料；

5发酵处理：向灭菌后的待处理物料中添加总物料质量比为0.02％脂肪酶和0.02％蛋白酶进行酶解，并充分搅拌混匀；发酵三小时后，将酶解好的发酵物料中加入总物料质量0.15％的餐厨废弃物发酵专用菌(活菌数100～200亿/g，配方中菌粉为质量比1:5:4的酿酒酵母：粪肠球菌：枯草芽孢杆菌)，控制发酵温度为30℃～40℃，发酵时一直通气供氧，其搅拌速度为2转/分钟，通气气量为9立方米/分钟。

6、出料，经过9小时发酵，经检测得到大肠菌群＜30MPN/100g，霉菌总数＜10CFU/g，沙门氏菌未检出/25克样品的无害化产物活性微生物培养基，成品物料无臭味或呈现酸香味。

实施例四：具体发酵实例三：

1、开机前检查减速机润滑油位，损耗添加。

2、开启电源总开关，观察各功能指示灯工作是否正常点亮。

3、投料处理：将餐厨垃圾用升料斗或上料绞龙投入处理装置中，投料量4吨，搅拌均匀；

4、灭菌处理：利用热风和夹套内热水加热使待处理物料升温至75℃～80℃，保温30min，待处理物料灭菌结束后，开启风冷及水冷将处理装置降温至30℃～40℃,降温过程中按照质量比3:2的比例投入辅料(麸皮、玉米面、稻壳和花生壳的质量比为4:1:3:2)，得到含水率在30％～60％的发酵物料；

5发酵处理：向灭菌后的待处理物料中添加总物料质量比为0.03％脂肪酶和0.03％蛋白酶进行酶解，并充分搅拌混匀；发酵三小时后，将酶解好的发酵物料中加入总物料质量0.02％的餐厨废弃物发酵专用菌(活菌数100～200亿/g，配方中菌粉为质量比1:5:4的酿酒酵母：粪肠球菌：枯草芽孢杆菌)，控制发酵温度为30℃～40℃，发酵时一直通气供氧，其搅拌速度为2转/分钟，通气气量为9立方米/分钟。

6、出料，经过6小时发酵，经检测得到大肠菌群＜30MPN/100g，霉菌总数＜10CFU/g，沙门氏菌未检出/25克样品的无害化产物活性微生物培养基，成品物料无臭味或呈现酸香味。

应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种餐厨副产物无害化处理方法,其特征在于，包括以下步骤：

a.按照质量比5～7:2～5的比例将餐厨副产物和辅料分别投入处理装置中，充分搅拌混匀；

b.调节步骤a的物料的含水量为50～60％，并搅拌混匀；

c.加热物料至70～80℃,高温熟化10～60分钟，然后降温至30～45℃；分别加入总物料的质量比为0.1～0.3％蛋白酶和脂肪酶，酶解2～3小时，酶解过程中保持搅拌供氧；

d.按物料总质量加入0.1～0.2％质量比的餐厨废弃物发酵专用菌，充分搅拌混匀；

e.开启搅拌，转速为1～2转/分钟，控制温度在30～37℃；

f.经过6～12小时发酵，检测pH值4.0～5.0，达到无害化指标后得到产品活性微生物培养基。

2.如权利要求1所述的餐厨副产物无害化处理方法，其特征在于：所述步骤a中辅料为质量比为3～5:0.5～1.5:2～4:1～3的麸皮、玉米面、稻壳粉和花生壳。

3.如权利要求1所述的餐厨副产物无害化处理方法，其特征在于：所述步骤a中加料总体积不超过处理装置容积的70％。

4.如权利要求1所述的餐厨副产物无害化处理方法，其特征在于：所述步骤c中蛋白酶为酸性蛋白酶，脂肪酶为中温脂肪酶。

5.如权利要求1所述的餐厨副产物无害化处理方法，其特征在于：所述餐厨废弃物发酵专用菌为质量比为0.5～1.5:3～7:2～6的粪肠球菌、酿酒酵母菌和枯草芽孢杆菌。

6.如权利要求1所述的餐厨副产物无害化处理方法，其特征在于：所述处理装置包括设置有夹层的密封的壳体，所述壳体顶部设有餐厨副产物进料口和排气口，所述壳体底部设有餐厨副产物出料口；所述壳体内部设有搅拌装置、送风装置和防缠绕装置，所述防缠绕装置设置在搅拌装置上，所述搅拌装置和所述送风装置电连接控制器，所述壳体的底部和侧壁上还分别设置有冷热风进口。

7.如权利要求6所述的餐厨副产物无害化处理方法，其特征在于：所述搅拌装置包括位于所述壳体上部的电机和减速机，所述电机下部电连接所述减速机，所述减速机连接有主臂，所述主臂分别连接第一横臂、第二横臂、第三横臂、第一刮料臂和第二刮料臂；所述第一横臂、第二横臂、第三横臂分别固定连接第一搅拌臂、第二搅拌臂、第三搅拌臂；所述第一横臂、第二横臂、第三横臂分别连接至主臂中部，并与主臂垂直，第一搅拌臂、第二搅拌臂、第三搅拌臂分别与主臂平行；所述第一搅拌臂、第二搅拌臂和第三搅拌臂均具有螺旋状桨叶，相邻桨叶之间设置有防缠绕装置，所述第一刮料臂、第二刮料臂上也分别设置有若干防缠绕装置；所述防缠绕装置为防缠绕刀片。

8.如权利要求6所述的餐厨副产物无害化处理方法，其特征在于：所述壳体上安装有液位计、温度传感器。

9.如权利要求6所述的餐厨副产物无害化处理方法，其特征在于：所述壳体的夹层内设置有水循环盘管。

10.如权利要求6所述的餐厨副产物无害化处理方法，其特征在于：所述冷热风进口分别通过风管连接电加热系统；所述电加热系统包括电控制系统、热风机和罗茨风机。