CN107916278A - 一种餐厨垃圾的生物处理方法 - Google Patents

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乔长晟
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Abstract

本发明提供了一种餐厨垃圾的生物处理方法，主要包括：对餐厨垃圾中杂物(如玻璃瓶、塑料瓶、瓶盖等)进行粗分拣，同时实现固液分离、油水分离；经分离后得到的固体物料经传送带送至混合机中与辅料、菌种进行混合，混合后的物料传送到发酵罐中进行10～12小时的发酵，发酵结束后的物料经滚筒干燥使水分达到要求；干燥后，物料经分级、粉碎、混合、包装等工序得到终产品——农用肥。而前道工艺中分离出的油则可成为化工原料。不仅可以减少餐厨垃圾对周边环境造成的污染，而且还可以缓解我国能源紧缺的现状，运用生物技术的方法处理餐厨垃圾同其它的餐厨垃圾处理方式相比，具有生产成本低，可操作性强，产品价值高等优点。

Description

一种餐厨垃圾的生物处理方法
技术领域
本发明涉及垃圾收集处理技术领域，具体涉及一种餐厨垃圾的生物处理方法。
技术背景
从广义上说，餐厨垃圾主要来自居民家庭在日常生活和非居民家庭日常生活以及其他来源这三个方面。据有关统计，我国一些城市的餐厨垃圾在生活垃圾中所占的比例为：北京37％，天津54％，济南41％，上海59％，深圳57％，广州57％，沈阳62％。餐厨垃圾大都具备以下3个特点：高含水率、营养丰富、容易腐烂。由于餐厨垃圾运输车在运输过程中一般不会采取任何封闭和保护措施，这样不仅会影响到城市日常正常的交通秩序，同时垃圾运输车在运输过程中餐厨垃圾渗滤液极易发生泄露，使泔水排放到街道或者周围的环境当中，而且产生的恶臭气味也会影响到周围的环境，影响到市容和环境卫生，扰乱环境卫生管理秩序，同时也是对资源的一种极大浪费。
由于餐厨垃圾具有大量的致病菌和高含水率等特点，这就给传统的填埋、堆肥和焚烧等处理处置方式带来一系列的环境难题，采用传统的餐厨垃圾处理方法，极易导致禽流感、口蹄疫等传染性疾病的流行以及人畜间的交叉感染等，孳生和招引蚊、蝇、鼠、蟑螂等害虫，产生大量的毒素并散发出恶臭气体，并会严重污染空气、土壤及地下水源，随着餐厨垃圾的产生量越来越多，这些都会对人体的健康构成较大的隐患和威胁，同时也成为我们面临的不容忽视的问题。
生物降解法是通过人为的创造适于微生物生存和繁殖的环境，使之大量的生长和繁殖，以微生物氧化分解有机物的方法，生物法处理餐厨垃圾则是以餐厨垃圾为对象，以好氧微生物为主体，将大分子的餐厨垃圾通过微生物作用分解为小分子的有机物的生物化学过程，后经产酒精酵母菌株的固态发酵过程来制备酒精。生物降解法同其它方法相比，具有生产成本低、可操作性强、无二次污染等优点。利用餐厨垃圾为底物，运用生物技术的手段生产得到的燃料乙醇，不仅可以减少餐厨垃圾对周边环境造成的污染，而且还可以缓解我国能源紧缺的现状，运用生物技术的方法处理餐厨垃圾同其它的餐厨垃圾处理方式相比，具有生产成本低，可操作性强，产品价值高等优点，响应了国家倡导的可持续发展号召，具有重大的经济、社会和环境效益，具有广阔的应用前景，是一项切实可行的新技术，为国内外餐厨垃圾处理提供示范。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种餐厨废水的生物处理方法，该方法利用微生物对餐厨垃圾进行处理，不仅可以减少餐厨垃圾对周边环境造成的污染，而且还可以缓解我国能源紧缺的现状。该方法具有生产成本低，可操作性强，产品价值高等优点。
为解决上述问题，本发明实施例提出了一种餐厨垃圾的生物处理方法，包括：
(1)餐厨垃圾高效分解细菌的筛选。以20株细菌为出发菌株，以耐高温，生物安全性，
(1)餐厨垃圾高效分解细菌的筛选。以20株细菌为出发菌株，以耐高温，生物安全性，能够大量产淀粉酶、纤维素酶、蛋白酶和生物拮抗性为原则进行筛选。
(2)种子培养基的优化。
(3)餐厨垃圾的液化处理。对预处理过的餐厨垃圾采用混合生物菌液及复合酶制剂共同处理，可以显著提高固相餐厨垃圾中还原糖的含量。
(4)产酒精酵母菌株的筛选。以10株酵母菌株为出发菌株，利用TTC平板试验和产酒精酵母菌株实际固态发酵进行定量分析测定。
(5)餐厨垃圾产燃料乙醇固态发酵培养条件的确定。
(6)对残渣进行固态发酵制备有机肥料。将产燃料乙醇后剩余的残渣中添加质量比2％的混合生物菌液和0.2％的复合酶制剂进行固态发酵处理，所得产品相关指标均符合农业部农用有机肥料的标准。
(7)餐厨垃圾固液分离后对液相的处理及测定。对经固液分离后的液相部分运用2％混合生物菌液和0.04％复合酶制剂进行处理，所得油相和废水相相关指标均符合硬脂酸的国家标准和含氨基酸叶面肥料的国家标准。
附图说明
图1为本发明实施例的方法流程图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
如图1所示的，本发明实施例提出的餐厨垃圾的生物处理方法包括：
首先取得餐厨垃圾样品，然后进行人工分拣，实现固液分离。(1)对于固相，首先进行液化处理，然后接种产酒精酵母进行发酵，经过蒸馏精馏得到燃料乙醇；发酵后的残渣中添加生物菌液和酶制剂再进行发酵，最后对残渣烘干、粉碎得到有机肥料。(2)对于液相，先是经过生物处理后，实现油水分离，然后由废油废水分别得到硬脂酸和叶面肥料。根据硬脂酸的国家标准和含氨基酸叶面肥料的国家标准分析方法，测定所得油脂的酸价、碘价和过氧化值等相关指标以及废水中微量元素、重金属等相关指标均符合国家标准。
具体的，如图1所示的，本发明实施例的方法具体包括：
(1)餐厨垃圾高效分解细菌的筛选。以20株细菌为出发菌株，以耐高温，生物安全性，能够大量产淀粉酶、纤维素酶、蛋白酶和生物拮抗性为原则，从中筛选得到4株细菌，分别为：地衣芽孢杆菌(编号10003)、巨大芽孢杆菌(编号10005)、纳豆芽孢杆菌(编号11002)、枯草芽孢杆菌(编号11008)。
(2)种子培养基的优化。优化后的培养基配方为：葡萄糖0.5％，酵母膏0.75％，硫酸铵0.25％，氯化钠0.5％，硫酸镁0.3％。
(3)餐厨垃圾的液化处理。对预处理过的餐厨垃圾采用混合生物菌液及复合酶制剂共同处理，可以显著提高固相餐厨垃圾中还原糖的含量。所用细菌，即筛选得到的高效分解细菌，添加比例各为0.5％。所用酶制剂包括中温淀粉酶、纤维素酶、脂肪酶、果胶酶及酸性蛋白酶，添加比例各为0.4‰。
(4)产酒精酵母菌株的筛选。以10株酵母菌株为出发菌株，利用TTC平板试验和产酒精酵母菌株实际固态发酵进行定量分析测定，结果表明：融合酵母是产酒精酵母菌株的适用菌株。
(5)餐厨垃圾产燃料乙醇固态发酵培养条件的确定。融合酵母接种量0.5％，发酵时间36h，发酵温度28℃，物料初始含水率60％，初始还原糖含量130g/L为餐厨垃圾发酵产酒精的最佳效果：即每100g固相餐厨垃圾可以产生4.74g燃料乙醇。
(6)对残渣进行固态发酵制备有机肥料。将产燃料乙醇后剩余的残渣中添加质量比2％的混合生物菌液和0.2％的复合酶制剂进行固态发酵处理，所得产品相关指标均符合农业部农用有机肥料的标准。
(7)餐厨垃圾固液分离后对液相的处理及测定。对经固液分离后的液相部分运用2％混合生物菌液和0.04％复合酶制剂进行处理，所得油相和废水相相关指标均符合硬脂酸的国家标准和含氨基酸叶面肥料的国家标准。
融合酵母菌株在利用餐厨垃圾制备燃料乙醇的过程中，选取融合酵母接种量0.5％，发酵温度28℃，发酵时间48h，物料初始含水率60％，装样量200g的条件下，进行固态发酵产酒精实验，3组平行样，酒精度为8.6±0.2(1000ml，20℃)。
初步处理过的餐厨垃圾，经固态发酵处理后对其进行蒸馏，蒸馏处理后所剩的残渣，添加质量比2％-4％的麸皮并经调整水分后，将前期筛选得到的能高效分解餐厨垃圾的细菌混合液(编号分别是10003，10005，11002，11008)按2％的比例加入残渣中，混合均匀后，倒入固态发酵罐中进行固态发酵，工艺条件为转速为12r/min，前5h保持55℃，中期2h保持65℃，后期2h维持80℃，结束后将得到的产品经烘干、粉碎并进行相关指标的检测，其各项指标均符合农业部农用有机肥料的标准，所得的产品即为农用有机肥料。检测结果如表所示：
相关指标检测结果与农用有机肥国家标准
农用有机肥成品重金属检测结果
餐厨垃圾固液分离后，对液相部分通过自然法和生物法两种不同的方法处理液相部分，自然法是不对液相部分做任何处理，作为对照；生物法是添加总共2％的筛选得到的细菌的混合菌液和0.04％的复合酶制剂，对液相部分进行处理，根据GB/T 18953-2003和GB/T 17419-1998，分别测定上层油脂的酸值、碘值和过氧化值等，检测结果如下表：
两种不同方法处理后相关检测指标

Claims (6)

1.一种餐厨垃圾的生物处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)餐厨垃圾高效分解细菌的筛选。以20株细菌为出发菌株，以耐高温，生物安全性，能够大量产淀粉酶、纤维素酶、蛋白酶和生物拮抗性为原则进行筛选。
(2)种子培养基的优化。
(3)餐厨垃圾的液化处理。对预处理过的餐厨垃圾采用混合生物菌液及复合酶制剂共同处理，可以显著提高固相餐厨垃圾中还原糖的含量。
(4)产酒精酵母菌株的筛选。以10株酵母菌株为出发菌株，利用TTC平板试验和产酒精酵母菌株实际固态发酵进行定量分析测定。
(5)餐厨垃圾产燃料乙醇固态发酵培养条件的确定。
(6)对残渣进行固态发酵制备有机肥料。将产燃料乙醇后剩余的残渣中添加质量比2％的混合生物菌液和0.2％的复合酶制剂进行固态发酵处理，所得产品相关指标均符合农业部农用有机肥料的标准。
(7)餐厨垃圾固液分离后对液相的处理及测定。对经固液分离后的液相部分运用2％混合生物菌液和0.04％复合酶制剂进行处理，所得油相和废水相相关指标均符合硬脂酸的国家标准和含氨基酸叶面肥料的国家标准。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，从中筛选得到4株细菌，分别为：地衣芽孢杆菌(编号10003)、巨大芽孢杆菌(编号10005)、纳豆芽孢杆菌(编号11002)、枯草芽孢杆菌(编号11008)。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，优化后的培养基配方为：葡萄糖0.5％，酵母膏0.75％，硫酸铵0.25％，氯化钠0.5％，硫酸镁0.3％。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所用细菌，即筛选得到的高效分解细菌，添加比例各为0.5％。所用酶制剂包括中温淀粉酶、纤维素酶、脂肪酶、果胶酶及酸性蛋白酶，添加比例各为0.4‰。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，融合酵母是产酒精酵母菌株的适用菌株。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，融合酵母接种量0.5％，发酵时间36h，发酵温度28℃，物料初始含水率60％，初始还原糖含量130g/L。
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