CN110014017A - 餐厨废弃物生物转化系统集成和餐厨废弃物生物转化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种简单方便、二次污染较低的餐厨废弃物处理系统集成和餐厨废弃物生物转化方法。该餐厨废弃物生物转化系统集成包括：预处理系统、生物处理系统、发酵系统、废水处理系统和废气处理系统，预处理系统用于对餐厨废弃物进行分离得到有机固渣，生物处理系统以有机固渣作为培育基底的原料进行昆虫培育，发酵系统用以对昆虫培育的过程中得到的虫粪进行发酵。本系统集成和生物转化方法相比已有的填埋、焚烧、厌氧消化等处理方式，更加地安全，整个过程中产生的废气和废水都得到了有效的收集和处理，不会对周边环境产生影响，所带来的二次污染也就更少。经生物处理后，餐厨废弃物转化为生物蛋白和有机肥，经济附加值高，进一步增加了利润。
Description
技术领域
本发明涉及生物处理领域，特别涉及一种餐厨废弃物生物转化系统集成和餐厨废弃物生物转化方法。
背景技术
餐厨废弃物，是指宾馆、家庭、学校、公共食堂及餐饮行业等产生的食物加工下脚料(厨余)和食用残余(泔脚)。其成分复杂，主要是不可再食用的动植物油脂和各类油水混合物以及废餐具、塑料、纸巾等多种物质的混合物。
随着我国经济、社会的发展，城市化速度增快，人们生活水平明显提高，餐厨废弃物日产生量越来越多。由于餐厨废弃物容易滋生细菌而腐烂变质，产生刺激性气味及污水，如果餐厨废弃物得不到及时地处理或处理方式不当就会污染环境，甚至会对身体健康、食品安全造成危害。
目前，餐厨废弃物处理有填埋、焚烧、厌氧消化、饲料化等几种方式。填埋处理技术占用面积大，处理能力有限，资源化利用率较低，在处理过程中会对周围大气和水土产生二次污染，产生的甲烷气体会可能带来火灾和爆炸等安全隐患。焚烧技术处理量大、减容性好，可以实现垃圾的能源化。但餐厨废弃物含水率较高，燃料需求量大，同时焚烧过程中的不完全燃烧还会产生二噁英等有毒有害物质。厌氧消化技术是在厌氧微生物的作用下，有控制地使废物中可生物降解的有机物转化为CH4、CO2和稳定物质的生物化学过程。整个过程不需要提供氧气，具有较大的经济价值。但是厌氧微生物的启动时间慢，发酵周期长，对酸碱度要求也高，也就造成了一次性投资要求高等问题。粉碎和饲料化是餐厨废弃物资源化的一种方式，其操作安全、工艺基本成熟，但很有可能产生同源性污染。
因此，有必要提供一种简单方便、二次污染较低的餐厨废弃物处理系统和方法。
发明内容
本发明所要解决的一个技术问题在于如何提供一种简单方便、二次污染较低的餐厨废弃物处理系统集成和餐厨废弃物生物转化方法。
根据本发明的一个方面，本发明提供了一种餐厨废弃物生物转化系统集成，根据本发明的实施例，该餐厨废弃物生物转化系统集成包括：预处理系统、生物处理系统、发酵系统、废水处理系统和废气处理系统，预处理系统用于对餐厨废弃物进行分离得到有机固渣，生物处理系统以有机固渣作为培育基底的原料进行昆虫培育，发酵系统用以对昆虫培育的过程中得到的虫粪进行发酵，废水处理系统与预处理系统相连，废气处理系统与预处理系统相连，废气处理系统与生物处理系统相连。
本发明所提供的餐厨废弃物生物转化系统集成至少具有以下有益效果：
餐厨废弃物生物转化系统集成通过生物处理系统的设置将餐厨废弃物经预处理得到的有机固渣作为基底材料培养昆虫，相比已有的填埋、焚烧、厌氧消化等处理方式，更加地安全，同时，整个过程中产生的废气和废水都得到了有效的收集和处理，不会对周边环境产生影响，所带来的二次污染也就更少。经生物处理后，餐厨废弃物转化为生物蛋白和有机肥，经济附加值高，进一步增加了利润。本系统集成让昆虫在模拟的自然最佳生产环境中，连续不断繁殖，经过预处理的餐厨废弃物被昆虫分解吸收成虫粪，同时昆虫发育成长为成熟幼虫。老熟幼虫丰富的营养元素可以提取制备生物蛋白，同时虫粪呈现黑色腐殖特性，是良好的肥料。
另外，根据本发明的实施例，该餐厨废弃物生物转化系统集成还可以具有如下的附加技术特征：
在本发明的一些实施例中，预处理系统包括依次设置的卸料仓、洗浆机、破碎分选一体机和三相分离机。
预处理过程中采用卸料仓、洗浆机、破碎分选一体机和三相分离机的机械化操作代替人工分选，提高了预处理过程中的分选效率和分选效果。
在本发明的一些实施例中，卸料仓和洗浆机之间、洗浆机和破碎分选一体机之间、破碎分选一体机和三相分离机之间通过输送机连接。
在预处理过程中，使用输送机在任意两处理机械间进行物料传递，使得整个生产过程具有更高的传递效率、更快的处理过程，相对而言，需要更少的人工成本。
在本发明的一些实施例中，生物处理系统包括相邻的养殖装置和有机固渣投放装置，其中，有机固渣投放装置具体可以是自动喂料机、喂料泵中的至少一种。
根据本发明的另一个方面，本发明还提供了一种餐厨废弃物生物转化方法，根据本发明的实施例，该方法包括以下步骤：
(1)对餐厨废弃物进行分拣、除杂、破碎、三相分离；
(2)分离出的有机固渣发酵得到培育基底，放入养殖装置中进行昆虫养殖；
(3)筛出的虫粪经发酵处理得到有机肥。
本发明所提供的餐厨废弃物生物转化系统集成至少具有以下有益效果：
该生物转化方法通过生物处理系统的设置将餐厨废弃物经预处理得到的有机固渣作为基底材料培养昆虫，相比已有的填埋、焚烧、厌氧消化等处理方式，更加地安全，同时，整个过程中产生的废气和废水都得到了有效的收集和处理，不会对周边环境产生影响，所带来的二次污染也就更少。经生物处理后，餐厨废弃物转化为生物蛋白和有机肥，经济附加值高，进一步增加了利润。本方法让昆虫连续不断繁殖，经过预处理的餐厨废弃物被昆虫分解吸收成虫粪，同时昆虫发育成长为成熟幼虫。老熟幼虫丰富的营养元素可以提取制备生物蛋白，同时虫粪呈现黑色腐殖特性，是良好的肥料。另外，该方法可以高效的利用餐厨废弃物中的营养成分，避免干化制饲料过程的同源性问题。相比于现有的其它餐厨废弃物处理方法，具有更好的经济效益和资源化利用效果。
另外，根据本发明的实施例，该餐厨废弃物生物转化方法还可以具有如下的附加技术特征：
在本发明的一些实施例中，该方法具体包括以下步骤：
(1)将餐厨废弃物卸料至接料装置，通过螺旋输送机输送至预处理系统，对餐厨废弃物进行分拣、除杂、破碎、三相分离；
(2)经三相分离得到的有机固渣与辅料混合，调节含水率，添加乳酸菌后在发酵罐中对其混合物发酵，发酵完成后进行昆虫的养殖。养殖过程中首先通过孵化形成幼虫，幼虫均匀分布在装有发酵后的有机混合物的养殖盒中进行5-7天的养殖。养殖和放置于养殖架上，养殖架采用多层设计。养殖过程中采用自动喂食机上料、AGV搬运机器人转运盒自动装置卸料，实现养殖过程中的高度自动化；
(3)养殖完成后用筛分机进行虫粪分离，分离出的老熟幼虫进行烘干后出售，产生的虫粪进行发酵系统经发酵制得有机肥，检测合格后外售；
(4)预处理过程中产生的废水进行废水处理系统处理，水质达标后排放；预处理盒生物处理过程中产生的臭气经设备一级收集和空间二级收集后进行废气处理系统，除臭处理后达标排放。
在本发明的一些实施例中，昆虫为黑水虻、黄粉虫、大麦虫、蝗虫中的至少一种。
选择黑水虻等昆虫作为生物处理系统中的养殖材料，仅需要较少的照看，在养殖过程中需要付出的人工成本更低。同时，养殖产品具有较高的经济效益。
在本发明的一些实施例中，有机固渣的含水率为65-95％。
在本发明的一些实施例中，有机固渣的含杂率为2-15％。
在本发明的一些实施例中，有机固渣的粒径不大于15mm。
在本发明的一些实施例中，有机固渣在发酵前将含水率调节至60-85％。
在本发明的一些实施例中，辅料为麦麸、稻糠、木屑、秸秆中的至少一种。
在本发明的一些实施例中，昆虫养殖使用的虫卵与所述餐厨废弃物的重量比为(0.6～2)：10000。
采用该重量比范围内的虫卵，能够在生物处理过程中收获较多的老熟幼虫(生物蛋白)，获得更高的产量，从而有较高的利润。
在本发明的一些实施例中，筛分机为振动筛、滚筒筛中的至少一种。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的餐厨废弃物生物转化系统集成的构成示意图。
图2是本发明的图1所示实施例的餐厨废弃物生物转化系统集成的预处理系统的构成示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。
实施例1：
图1是本发明的一个实施例的餐厨废弃物生物转化系统集成的构成示意图。图2是本发明的图1所示实施例的餐厨废弃物生物转化系统集成的预处理系统的构成示意图。如图1和图2所示，该餐厨废弃物生物转化系统集成包括预处理系统、生物处理系统、发酵系统和废水处理系统以及废气处理系统。预处理系统主要包括卸料仓、洗浆机、破碎分选一体机和三相分离机，以及在上述处理机械之间进行物料传输的螺旋输送机。三相分离机的固料出口与所述生物处理系统相连接、液料出口与废水处理系统相连接、气体出口与废气处理系统相连接。生物处理系统包括沥水传送机、脱水机、发酵罐、输送机、喂料泵、养殖箱、筛分机和烘干机，固料出口与沥水传送机相连接，筛分机筛得的虫粪进入发酵系统，筛得的虫体进入烘干机，发酵系统主要是发酵罐。
采用上述餐厨废弃物生物转化系统集成进行的餐厨废弃物生物转化方法主要包括以下步骤：
(a)将收运来的餐厨废弃物卸料至接料装置，通过螺旋输送机运送到洗浆机，并经过破碎分选一体机和三相分离机进行分拣、除杂、破碎、三相分离。
(b)将分离出的有机固渣(即固相物料)与辅料麦麸混合，有机固渣的含水率控制在65-95％，粒径不大于15mm，含杂率控制在2-15％。通过沥水传送机、脱水机调节含水率，添加适量乳酸菌到发酵罐中进行发酵。发酵得到的有机混合物调节含水率到60-85％，通过喂料泵进行养殖架上的养殖盒中，并周期性添加。黑水虻虫卵通过孵化形成幼虫，将幼虫均匀分布到养殖盒中进行5-7天的养殖。在此过程中，通过AGV搬运机器人转运、自动装置卸料。
(c)养殖完成后利用振动筛进行虫粪的分离，分离出的老熟幼虫利用烘干机烘干后出售；筛得的虫粪进入发酵系统中发酵，制得有机肥，检测合格后出售。
(d)预处理过程中产生的废水进入废水处理系统处理，水质达标后排放。
(e)预处理和生物处理过程中产生的废气经设备一级收集和空间二级收集后进入废气处理系统，除臭后达标排放。
实施例2：
餐厨废弃物与虫卵投放量对比实验
根据实施例1所述的方法，选择不同的虫卵量进行生物处理，最后得到的老熟幼虫的产卵如下表所示：
表1.老熟幼虫的产量比较
从上述结果可以看出，处理10kg的餐厨废弃物时，虫卵的添加量在1.2～1.6g时，能够获得较多的老熟幼虫。
实施例3
一种餐厨废弃物生物转化方法，与实施例1的区别在于，采用黄粉虫进行生物处理，利用滚筒筛筛分虫粪和虫体。
实施例4
一种餐厨废弃物生物转化方法，与实施例1的区别在于，选取秸秆、木屑作为辅料，养殖大麦虫。
显然，以上所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种餐厨废弃物生物转化系统集成，其特征在于，包括：预处理系统、生物处理系统、发酵系统、废水处理系统和废气处理系统，所述预处理系统用于对餐厨废弃物进行分离得到有机固渣，所述生物处理系统以所述有机固渣作为培育基底的原料进行昆虫培育，所述发酵系统用以对所述昆虫培育的过程中得到的虫粪进行发酵，所述废水处理系统与所述预处理系统相连，所述废气处理系统与所述预处理系统相连，所述废气处理系统与所述生物处理系统相连。
2.根据权利要求1所述的餐厨废弃物生物转化系统集成，其特征在于，所述预处理系统包括依次设置的卸料仓、洗浆机、破碎分选一体机和三相分离机。
3.根据权利要求2所述的餐厨废弃物生物转化系统集成，其特征在于，所述卸料仓和所述洗浆机之间、所述洗浆机和所述破碎分选一体机之间、所述破碎分选一体机和所述三相分离机之间通过输送机连接。
4.根据权利要求1所述的餐厨废弃物生物转化系统集成，其特征在于，所述生物处理系统包括相邻的养殖装置和有机固渣投放装置。
5.一种餐厨废弃物生物转化方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对餐厨废弃物进行分拣、除杂、破碎、三相分离；
(2)分离出的有机固渣发酵得到培育基底，放入养殖装置中进行昆虫养殖；
(3)筛出的虫粪经发酵处理得到有机肥。
6.根据权利要求5所述的餐厨废弃物生物转化方法，其特征在于，所述昆虫为黑水虻、黄粉虫、大麦虫、蝗虫中的至少一种。
7.根据权利要求5所述的餐厨废弃物生物转化方法，其特征在于，所述有机固渣的含水率为65-95％。
8.根据权利要求5所述的餐厨废弃物生物转化方法，其特征在于，所述有机固渣的含杂率为2-15％。
9.根据权利要求5所述的餐厨废弃物生物转化方法，其特征在于，所述有机固渣在发酵前将含水率调节至60-85％。
10.根据权利要求5所述的餐厨废弃物生物转化方法，其特征在于，所述昆虫养殖使用的虫卵与所述餐厨废弃物的重量比为(0.6～2)：10000。
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