CN108676821A - 一种利用餐厨垃圾发酵产酸的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用餐厨垃圾发酵产酸的方法。所述利用餐厨垃圾发酵产酸的方法包括以下步骤：收集餐厨垃圾，将餐厨垃圾去除浮油后搅碎，得餐厨垃圾混合液；将所述餐厨垃圾混合液置于反应器中，超声处理，得餐厨垃圾超声处理液；将所述餐厨垃圾超声处理液加入适量混合酶，混匀后置于常温下自然发酵，得餐厨垃圾发酵液；将所述餐厨垃圾发酵液恒温水解，冷却后得餐厨垃圾水解液；将所述餐厨垃圾水解液放入厌氧发酵罐中，接种适量厌氧污泥后在低氧条件下发酵，完成餐厨垃圾发酵产酸。本发明提供一种利用餐厨垃圾发酵产酸的方法，使餐厨垃圾中的有机物能被微生物高效地利用，使有机物最大程度地转化为挥发性脂肪酸，提高了有机酸的产率。

Description

一种利用餐厨垃圾发酵产酸的方法
技术领域
本发明涉及有机固体废弃物资源化利用技术领域，具体的，涉及一种利用餐厨垃圾发酵产酸的方法。
背景技术
餐厨垃圾具有高水分、高有机物含量、易腐发臭、易生物降解等特点，如处理不当会造成资源的浪费和环境的污染。我国餐厨垃圾最主要的处理方式是卫生填埋，但这种处理方法会产生诸如填埋渗滤液、温室气体及臭味等一系列环境污染问题，并且填埋场占地面积大，处理成本高，还会造成大量有机物的浪费。另外的餐厨垃圾处理方式，比如海洋消纳、焚烧、作为动物饲料和肥料等，也由于越来越严格的环境法律法规被禁止。因此在能源极度紧缺的当今社会，对餐厨垃圾进行有效地资源化利用具有重要的现实意义。
通过厌氧发酵处理餐厨垃圾，既能减少餐厨垃圾对环境造成的二次污染，又能实现资源的回收，受到国内外研究者的广泛关注。但大部分研究者集中于通过厌氧发酵产生氢气和甲烷，而氢气和甲烷产量不高且附加值较低，导致餐厨垃圾资源化的经济效益不容乐观。利用厌氧微生物将餐厨垃圾中的有机质转化为挥发性脂肪酸，包括乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸、异戊酸和戊酸等，其附加值高于生物产氢和产甲烷。这些挥发酸有广泛的用途，比如在污水处理厂作为脱氮除磷菌的内源碳，将丁酸和丙酸提取分离后作为发酵工业的生产原料被微生物利用来生产可生物降解塑料，用挥发性脂肪酸作为原材料生产生物气体、生物柴油、产电、合成表面活性剂等。因此，利用餐厨垃圾这种廉价底物生产附加值更高的挥发性脂肪酸，是一种餐厨垃圾资源化的新途径。然而，用餐厨垃圾生产挥发性脂肪酸的效率较低，成为其实现产业化的一大阻碍。众所周知，在餐厨垃圾厌氧发酵的产酸阶段，水解或溶解是限速步骤，有机物处于溶解状态时能更好地被微生物利用，水解程度和水解产物也会直接影响发酵效果，因此需要适当的预处理来破解餐厨垃圾以提高有机物的溶解率。
发明内容
为了解决上述利用餐厨垃圾厌氧发酵产酸方法的有机酸产率低的技术问题，本发明提供一种利用餐厨垃圾发酵产酸的方法，使餐厨垃圾中的有机物能被微生物高效地利用，使有机物最大程度地转化为挥发性脂肪酸，提高了有机酸的产率。
本发明提供了一种利用餐厨垃圾发酵产酸的方法，包括以下步骤：
步骤一、收集餐厨垃圾，将餐厨垃圾去除浮油后搅碎，加水将总固体TS含量调至25～35g/L，得餐厨垃圾混合液；
步骤二、将所述餐厨垃圾混合液置于反应器中，调节超声能量密度至1～1.5W/mL，超声处理10～15min，得餐厨垃圾超声处理液；
步骤三、将所述餐厨垃圾超声处理液调节pH至6～7，并加入适量混合酶，混匀后置于常温下自然发酵至pH为3.5～4，得餐厨垃圾发酵液；
步骤四、将所述餐厨垃圾发酵液置于150～170℃的条件下恒温水解25～35min，冷却后得餐厨垃圾水解液；
步骤五、将所述餐厨垃圾水解液调节pH至6～6.5后放入厌氧发酵罐中，接种适量厌氧污泥后在低氧条件下发酵20～23天，完成餐厨垃圾发酵产酸。
在本发明提供的利用餐厨垃圾发酵产酸的方法的一种较佳实施例中，所述步骤三中，所述混合酶的加入量为：每吨所述餐厨垃圾超声处理液加入所述混合酶100～150克。
在本发明提供的利用餐厨垃圾发酵产酸的方法的一种较佳实施例中，所述混合酶由中性蛋白酶及纤维素酶按质量比1：1.5～2的比例混合制成。
在本发明提供的利用餐厨垃圾发酵产酸的方法的一种较佳实施例中，所述步骤五中，所述餐厨垃圾发酵液与接种的厌氧污泥的重量比为4～5:1，在低氧条件下发酵时曝气量为270～280L air/kgTS·d。
相较于现有技术，本发明提供的利用餐厨垃圾发酵产酸的方法具有以下有益效果：本发明通过对餐厨垃圾进行超声、酶解及恒温水解，使固相中有机物最大程度地释放到液相中，且在后续的低氧条件发酵中优化了餐厨垃圾与接种的厌氧污泥的配比，使餐厨垃圾中的有机物能被微生物高效地利用，使有机物最大程度地转化为挥发性脂肪酸，提高了有机酸的产率。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
所述利用餐厨垃圾发酵产酸的方法包括以下步骤：
(1)收集餐厨垃圾，将餐厨垃圾去除浮油后搅碎，加水将总固体TS含量调至25～35g/L，得餐厨垃圾混合液；
(2)将所述餐厨垃圾混合液置于反应器中，调节超声能量密度至1～1.5W/mL，超声处理10～15min，得餐厨垃圾超声处理液；
具体的，采用功率为1～1200W的探头式超声发生仪，将超声发生仪插入所述餐厨垃圾混合液液面下2cm，调节超声能量密度至1～1.5W/mL，超声处理10～15min。
(3)将所述餐厨垃圾超声处理液调节pH至6～7，并加入适量混合酶，混匀后置于常温下自然发酵至pH为3.5～4，得餐厨垃圾发酵液；
所述混合酶的加入量为：每吨所述餐厨垃圾超声处理液加入所述混合酶100～150克；
所述混合酶由中性蛋白酶及纤维素酶按质量比1：1.5～2的比例混合制成。中性蛋白酶及纤维素酶的加入，能在自然发酵的时候对餐厨垃圾超声处理液中的大分子蛋白质及纤维素组分进行有效降解，提高餐厨垃圾中有机物的利用率，还能避免较高的纤维素组分对餐厨垃圾发酵的产酸量造成不利影响。
(4)将所述餐厨垃圾发酵液置于150～170℃的条件下恒温水解25～35min，冷却后得餐厨垃圾水解液；
(5)将所述餐厨垃圾水解液调节pH至6～6.5后放入厌氧发酵罐中，接种适量厌氧污泥后在低氧条件下发酵20～23天，完成餐厨垃圾发酵产酸。
所述餐厨垃圾发酵液与接种的厌氧污泥的重量比为4～5:1，接种用的所述厌氧污泥取自当地生活污水处理厂的上流式厌氧活性污泥床。厌氧污泥中接种前先用C：N：P＝500:5:1的厌氧培养液培养2周左右，以保持其活性。
在低氧条件下发酵时曝气量为270～280L air/kgTS·d。通过曝气使厌氧发酵罐处于低氧环境中，有利于接种污泥中的兼性厌氧菌的生长，使发酵罐中的微生物多样性更丰富，有利于促进有机质的降解。
本发明提供的利用餐厨垃圾发酵产酸的方法具有以下有益效果：本发明通过对餐厨垃圾进行超声、酶解及恒温水解，使固相中有机物最大程度地释放到液相中，且在后续的低氧条件发酵中优化了餐厨垃圾与接种的厌氧污泥的配比，使餐厨垃圾中的有机物能被微生物高效地利用，使有机物最大程度地转化为挥发性脂肪酸，提高了有机酸的产率。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种利用餐厨垃圾发酵产酸的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、收集餐厨垃圾，将餐厨垃圾去除浮油后搅碎，加水将总固体TS含量调至25～35g/L，得餐厨垃圾混合液；
步骤二、将所述餐厨垃圾混合液置于反应器中，调节超声能量密度至1～1.5W/mL，超声处理10～15min，得餐厨垃圾超声处理液；
步骤三、将所述餐厨垃圾超声处理液调节pH至6～7，并加入适量混合酶，混匀后置于常温下自然发酵至pH为3.5～4，得餐厨垃圾发酵液；
步骤四、将所述餐厨垃圾发酵液置于150～170℃的条件下恒温水解25～35min，冷却后得餐厨垃圾水解液；
步骤五、将所述餐厨垃圾水解液调节pH至6～6.5后放入厌氧发酵罐中，接种适量厌氧污泥后在低氧条件下发酵20～23天，完成餐厨垃圾发酵产酸。
2.根据权利要求1所述的利用餐厨垃圾发酵产酸的方法，其特征在于，所述步骤三中，所述混合酶的加入量为：每吨所述餐厨垃圾超声处理液加入所述混合酶100～150克。
3.根据权利要求2所述的利用餐厨垃圾发酵产酸的方法，其特征在于，所述混合酶由中性蛋白酶及纤维素酶按质量比1：1.5～2的比例混合制成。
4.根据权利要求1所述的利用餐厨垃圾发酵产酸的方法，其特征在于，所述步骤五中，所述餐厨垃圾发酵液与接种的厌氧污泥的重量比为4～5:1，在低氧条件下发酵时曝气量为270～280L air/kgTS·d。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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