CN112746090A - 一种厨余垃圾酶解法处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种厨余垃圾酶解法处理工艺，包括如下步骤：(1)物理破碎；(2)蒸煮；(3)三相分离；(4)生物酶解；(5)多级过滤；(6)树脂处理；(7)固体干燥调配；(8)液体调配；(9)灌装、包装入库。采用本发明的工艺只需一次升温，处理时间8～10h，营养保存后通过防腐方法，产品可以在室温下储存6～12个月，不易腐坏和招蚊虫，生产工艺短，自动化程度高，不存在进入食品等安全隐患。
Description
技术领域
本发明属于厨余垃圾处理技术领域，具体涉及一种厨余垃圾酶解法处理工艺。
背景技术
随着我国人口的不断增长以及居民生活水平的不断提升，我国餐饮行业也随之迅速发展。在餐饮行业的快速发展下，随之而来的餐饮垃圾也开始堆积如山，我国餐饮垃圾的产生量呈逐年快速增长态势。据数据显示，2018年全国餐饮垃圾的产生量约达到1.08亿吨，2020 年全国餐饮垃圾产生量估计达1.19亿吨。餐厨垃圾大规模集中处理的主要有厌氧发酵、好氧堆肥、微生物处理、物理干化处理等。由于国内的企业大多是从环保领域切入到餐厨垃圾处理领域，因此相关企业的主营业务以及技术储备决定了企业所采用的处理工艺。
现有技术的有厌氧发酵、好氧堆肥、微生物处理、物理干化处理工艺各有优缺点，如下表所示。
由以上表可知，现有的厨余垃圾处理工艺，存在缺点较多，特别是采用微生物方式(包括厌氧发酵、好氧堆肥和微生物处理)方法中工艺链长，处理时间久常常需要几天到几十天；容易造成二次污染；占地面积大、气味和蚊虫较多；处理后产品含量度高，不能长期使用在农业方面以及能耗较高等问题。
发明内容
本发明提供一种厨余垃圾酶解法处理工艺，以解决现有的厨余垃圾处理工艺，存在工艺链长，处理时间久等的实际技术问题。
为了解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种厨余垃圾酶解法处理工艺，包括如下步骤：
(1)物理破碎：将厨余垃圾通过破碎机，碾碎成糊状物质，颗粒小于60目；
(2)蒸煮：将步骤(1)制得的糊状物料，按照原料质量添加 0.8～1.5倍的水，搅拌成浆状，边搅拌边加热至90～100℃，并保温闷煮1.5～2.5h；
(3)三相分离：经过步骤(2)的料浆已经出现油、水、渣三相状态，通过三相卧式离心分离，将油相分离出来，固体和粘稠水相进入下一个步骤；
(4)生物酶解：将步骤(3)中获得的固相和水相物质再次混合，加入1～1.8倍水，调节温度值为50～60℃，调节pH值至8.0～9.0，加入原料质量0.3～1.2％的复合生物酶，搅拌均匀，恒温密封搅拌2～4h，至pH值为6.5～7.5为止，制得料液混合物；所述复合生物酶包括12～18份碱性蛋白酶、10～15份木瓜酶、15～20份纤维素酶、25～ 35份枯草芽孢杆菌胞外蛋白酶、10～15份低聚果糖混合而成；
(5)多级过滤：向步骤(4)制得的料液混合物中加入料液体积的0.8～2.5％质量的硅藻土，搅拌均匀，使用板框压滤滤除料液中200 目以上的不溶物，滤液再通过50～200纳米陶瓷过滤，进一步去除细小杂质，陶瓷过滤后端通过清水清洗，将不溶物洗出，可溶物溶解后进入过滤液中，最终滤液进入下一个流程；
(6)树脂处理：将步骤(5)中的最终滤液通过二次提压，依次通过阴离子交换树脂交换柱和阳离子交换树脂交换柱，去除滤液中过多的盐分和金属离子；阴离子交换树脂和阳离子交换树脂通过盐酸和氢氧化钠溶液的清洗还原可以循环使用，不使用时使用纯水浸泡保护；盐酸和氢氧化钠交换完的盐水通过浓缩和蒸发干燥，最终形成工业盐原料；
(7)固体干燥调配：步骤(5)中板框过滤和陶瓷过滤的不溶物通过加压挤压后形成紧实的滤饼，通过热风和烘烤干燥，经过破碎后，制得有机肥添加剂或肥料营养补充剂；
(8)液体调配：将步骤(6)处理完的滤液进入调配罐中，使用乙酸、盐酸或草酸对滤液进行pH调节，将pH值调节至3.5～4.5，加入总液体质量分数为0.1～0.3％的乳酸钠，搅拌至完全融化，营养液状态稳定，得到最终蛋白肽营养液；
(9)灌装、包装入库：将步骤(8)获得的蛋白肽营养液按照包装规格进行卫生灌装，将步骤(7)获得的固体营养补充剂根据包装规格进行装袋，入阴凉通风仓库存放和运输。
进一步地，步骤(1)中所述厨余垃圾是经过分拣好，去除塑料袋、筷子、杂物的厨余垃圾。
进一步地，步骤(4)中所述碱性蛋白酶的酶活性为15～20万 U/g。
进一步地，步骤(4)中所述木瓜酶的酶活性为5～10万U/g。
进一步地，步骤(4)中所述纤维素酶的酶活性为5～10万U/g。
进一步地，步骤(4)中所述枯草芽孢杆菌胞外蛋白酶的酶活性为15～20万U/g。
进一步地，步骤(6)中所述阳离子交换树脂为强酸性阳离子树脂。
进一步地，关于阳离子交换树脂的再生，阳离子交换树脂使用3～ 5％HCl溶液，用量与阳离子交换树脂量相同质量，在其中浸泡4～8h，放尽酸液，用清水漂流至中性。
进一步地，步骤(6)中所述阴离子交换树脂为强碱性阴离子交换树脂。
进一步地，关于阴离子交换树脂的再生，阴离子交换树脂使用2～ 4％NaOH溶液，用量与阴离子交换树脂量相同质量，浸泡2～4h，放尽碱液后，冲洗树脂直至排出水至中性为止。
本发明具有以下有益效果：
(1)由于蛋白酶解过程中不断产生游离的氨基酸基团，导致体系pH不断下降，根据不同生物酶的反应最适pH：碱性蛋白酶：>7.5；枯草芽孢杆菌酶：>6.5、<7.5；木瓜酶：>5.5、<6.5的不同区间，设计起始pH值达到8.5以上，让多种酶在不同的pH值下发挥各自的最佳反应优势，同时其他酶在这个pH值下对优势酶形成辅酶效应，促进或抑制部分优势酶的反应深度或抢夺部分酶解位点，避免过度酶解。同时考虑到厨余垃圾中含有大量糖类淀粉物质，如米、面食等，随着蛋白酶解的深入，糖类物质会在体系中形成阻隔效应，影响蛋白酶解的进程，因此增加部分纤维素酶，促使部分多糖和大分子糖类物质逐渐分解为小分子单糖和多糖，增加水中流动性，从而减小糖对蛋白酶解的阻隔效果。在复合酶配方中添加低聚果糖，由于低聚果糖的生物化学惰性，可以避免多种生物酶之间的反应，可以常温存放更长时间而保持各种酶的活性功能；另一方面低聚果糖对微生物的生长有一定的抑制作用，在酶解末期可以抑制酶活下降而使得微生物大量滋生的情况。
(2)本发明的工艺最大程度保存了厨余垃圾中动、植物可使用的蛋白肽营养成分，其全过程不采用微生物介入生产，因此异味可控，同时采用了生物酶解技术，生产速度快，能够满足厨余垃圾处理的速度需求。另一方面，本发明的工艺链短，设备简单，初期投入低，有利于各地迅速展开处理工作。
(3)在核心技术问题上，本发明不采用包括厌氧菌、好氧菌或其他微生物处理的模式，使得处理过程中产生气味、污水等，也容易受到外也影响产生二次污染；同时微生物的处理方式不能去除厨余垃圾中的高盐分，导致这些盐留置在最终产品中，这样的产品不能长时间使用在农业上。
(4)本发明技术从根本上解决了采用微生物方式(包括厌氧发酵、好氧堆肥和微生物处理)方法中工艺链长，处理时间久常常需要几天到几十天；容易造成二次污染；占地面积大、气味和蚊虫较多；处理后产品含量度高，不能长期使用在农业方面以及能耗较高等问题。
(5)采用本发明的工艺只需一次升温，处理时间8～10h，营养保存后通过防腐方法，产品可以在室温下储存6～12个月，不易腐坏和招蚊虫，生产工艺短，自动化程度高，不存在进入食品等安全隐患。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，现采用以下实施例加以说明，以下实施例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。
以下实施例中，所述厨余垃圾酶解法处理工艺，包括如下步骤：
(1)物理破碎：将分拣好，去除塑料袋、筷子、杂物的厨余垃圾通过破碎机，碾碎成糊状物质，颗粒小于60目；
(2)蒸煮：将步骤(1)制得的糊状物料，按照原料质量添加0.8～1.5倍的水，搅拌成浆状，边搅拌边加热至90～100℃，并保温闷煮1.5～2.5h，加热和恒温保温时，反应容器要求密封，避免水气外泄；
(3)三相分离：经过步骤(2)的料浆已经出现油、水、渣三相状态，通过三相卧式离心分离，将油相分离出来，进行废油收集后，灌装封桶成为餐厨废弃油脂，可供生物柴油生产使用；少量固体和粘稠水相进入下一个步骤；
(4)生物酶解：将步骤(3)中获得的固相和水相物质再次混合，加入1～1.8倍水，调节温度值为50～60℃，调节pH值至8.0～9.0，加入原料质量0.3～1.2％的复合生物酶，搅拌均匀，恒温密封搅拌2～ 4h，至pH值为6.5～7.5为止，制得料液混合物；所述复合生物酶由12～18份碱性蛋白酶(酶活性15～20万U/g)、10～15份木瓜酶(酶活性5～10万U/g)、15～20份纤维素酶(酶活性5～10万U/g)、25～ 35份枯草芽孢杆菌胞外蛋白酶(酶活性15～20万U/g)、10～15份低聚果糖混合而成；
(5)多级过滤：向步骤(4)制得的料液混合物中加入料液体积的0.8～2.5％质量的硅藻土，搅拌均匀，使用板框压滤滤除料液中200 目以上的不溶物，滤液再通过50～200纳米陶瓷过滤，进一步去除细小杂质，陶瓷过滤后端通过清水清洗，将不溶物洗出，可溶物溶解后进入过滤液中，最终滤液进入下一个流程；
(6)树脂处理：将步骤(5)中的最终滤液通过二次提压，依次通过阴离子交换树脂交换柱和阳离子交换树脂交换柱，去除滤液中过多的盐分和金属离子，所述阳离子交换树脂为：强酸性阳离子树脂，所述阴离子交换树脂为：强碱性阴离子交换树脂；关于树脂的再生，阳离子交换树脂使用3～5％HCl溶液，用量与阳离子交换树脂量相同质量，在其中浸泡4～8h，放尽酸液，用清水漂流至中性；阴离子交换树脂使用2～4％NaOH溶液，用量与阴离子交换树脂量相同质量，浸泡2～4h，放尽碱液后，冲洗树脂直至排出水接近中性为止；离子交换树脂通过盐酸和氢氧化钠溶液的清洗还原可以循环使用，不使用时使用纯水浸泡保护；盐酸和氢氧化钠交换完的盐水通过浓缩和蒸发干燥，最终形成工业盐原料，可用于肥料生产或其他化工生产原料使用；
(7)固体干燥调配：步骤(5)中板框过滤和陶瓷过滤的不溶物通过加压挤压后形成紧实的滤饼，通过热风和烘烤干燥，经过破碎后，可以用于农业固体有机肥添加剂或肥料营养补充剂，以增加有机质和有机矿物质等；
(8)液体调配：将步骤(6)处理完的滤液进入调配罐中，使用乙酸、盐酸或草酸对滤液进行pH调节，将pH值调节至3.5～4.5，加入乳酸钠(总液体质量分数的0.1～0.3％)，搅拌至完全融化，营养液状态稳定，得到最终蛋白肽营养液，可用于蛋白肽有机液体肥的调配原料使用，用于农业生产；
(9)灌装、包装入库：将步骤(8)获得的蛋白肽营养液按照包装规格进行卫生灌装，将步骤(7)获得的固体营养补充剂根据包装规格进行装袋，入阴凉通风仓库存放和运输。
本发明步骤(4)中所述碱性蛋白酶为地衣芽胞杆菌蛋白酶，是由地衣芽胞杆菌经发酵经培养发酵后采用生物技术精制而成的生物酶制剂，属于丝氨酸型内切酶。在一定温度、pH值下能将大分子的蛋白质水解成多肽及氨基酸等产物。
本发明步骤(6)中所述强酸性阳离子树脂，是在苯乙烯-二乙烯苯共聚交联结构的高分子基体上带有磺酸基(-SO3H)的离子交换树脂，其酸性相当硫酸、盐酸等无机酸，它在碱性、中性，甚至酸介质中都显示离子交换功能。所述强酸性阳离子树脂包括：美国：Amberlite IR-120；Dowex 50-X8；德国：Lewatit S-100；日本：Diaion SK-1B。
本发明步骤(6)中所述强碱性阴离子交换树脂是在苯乙烯-二乙烯苯交联共聚物基体上引入季铵基[-N(CH3)3OH]的离子交换树脂。所述强碱性阴离子交换树脂包括：美国：AmberliteIRA-400；日本： Diaion SA-10A；德国：LewatitM500。
下面通过更具体的实施例加以说明。
实施例1
一种厨余垃圾酶解法处理工艺，包括如下步骤：
(1)物理破碎：将分拣好，去除塑料袋、筷子、杂物的厨余垃圾50kg通过破碎机，碾碎成糊状物质，颗粒小于60目；
(2)蒸煮：将步骤(1)值得的糊状物料，按照原料质量添加1 倍的水50kg，搅拌成浆状，边搅拌边加热至98℃，并保温闷煮2h，加热和恒温保温时，反应容器要求密封，避免水气外泄；
(3)三相分离：经过步骤(2)获得的料浆已经出现油、水、渣三相状态，通过三相卧式离心分离，将油相分离出来，共收集餐厨废弃油脂14L；少量固体和粘稠水相进入下一个步骤；
(4)生物酶解：将步骤(3)中固相和水相物质再次混合，加入 64kg水，调节温度值为57℃，调节pH值至8.5，加入原料质量0.65％的复合生物酶，搅拌均匀，恒温密封搅拌4h，至pH值为6.8为止，制得料液混合物；所述复合生物酶由15份碱性蛋白酶(酶活性20万 U/g)、12份木瓜酶(酶活性10万U/g)、15份纤维素酶(酶活性10 万U/g)、30份枯草芽孢杆菌胞外蛋白酶(酶活性20万U/g)、10份低聚果糖混合而成；
(5)多级过滤：向步骤(4)中的料液混合物中加入料液体积的 1.5％质量的硅藻土2.25kg(料液体积为150L)，搅拌均匀，使用板框压滤滤除料液中200目以上的不溶物渣料共18kg(含水为30％)，滤液再通过500纳米陶瓷过滤，进一步去除细小杂质，陶瓷过滤后端通过清水清洗，将不溶物洗出；可溶物溶解后进入过滤液中，得最终滤液150L进入下一个流程；
(6)树脂处理：将步骤(5)中的最终滤液通过二次提压，依次通过阴离子交换树脂交换柱和阳离子交换树脂交换柱，所述阳离子交换树脂为：强酸性阳离子树脂，所述阴离子交换树脂为：强碱性阴离子交换树脂；关于树脂的再生，阳离子交换树脂使用3％HCl溶液，用量与阳离子交换树脂量相同质量，在其中浸泡8h，放尽酸液，用清水漂流至中性；阴离子交换树脂使用2％NaOH溶液，用量与阴离子交换树脂量相同质量，浸泡4h，放尽碱液后，冲洗树脂直至排出水至中性为止；去除滤液中过多的盐分和金属离子，得到低离子蛋白肽液160L；
(7)固体干燥调配：将步骤(5)中板框过滤和陶瓷过滤的不溶物通过加压挤压后形成紧实的滤饼，通过热风和烘烤干燥，经过破碎后，得到13.7kg干渣粉，与1.5kg活性炭粉和1.5干酒糟粉混合，得到16.7kg最终固体有机肥添加剂；
(8)液体调配：将步骤(6)处理完的滤液进入调配罐中，使用乙酸对滤液进行pH调节，将pH值调节至4.0，加入乳酸钠(总液体质量分数的0.15％)，搅拌至完全融化状态稳定，得到最终蛋白肽营养液160L；
(9)灌装、包装入库：将步骤(8)获得的蛋白肽营养液按照包装规格进行卫生灌装，将步骤(7)获得的固体营养补充剂根据包装规格进行装袋，入阴凉通风仓库存放和运输。
本发明步骤(4)中所述碱性蛋白酶为地衣芽胞杆菌蛋白酶，是由地衣芽胞杆菌经发酵经培养发酵后采用生物技术精制而成的生物酶制剂，属于丝氨酸型内切酶。在一定温度、pH值下能将大分子的蛋白质水解成多肽及氨基酸等产物。
本发明步骤(6)中所述强酸性阳离子树脂，是在苯乙烯-二乙烯苯共聚交联结构的高分子基体上带有磺酸基(-SO3H)的离子交换树脂，其酸性相当硫酸、盐酸等无机酸，它在碱性、中性，甚至酸介质中都显示离子交换功能。所述强酸性阳离子树脂为美国：AmberliteIR-120。
本发明步骤(6)中所述强碱性阴离子交换树脂是在苯乙烯-二乙烯苯交联共聚物基体上引入季铵基[-N(CH3)3OH]的离子交换树脂。所述强碱性阴离子交换树脂为美国：AmberliteIRA-400。
实施例2
一种厨余垃圾酶解法处理工艺，包括如下步骤：
(1)物理破碎：将分拣好，去除塑料袋、筷子、杂物的厨余垃圾100kg通过破碎机，碾碎成糊状物质，颗粒小于60目；
(2)蒸煮：将步骤(1)值得的糊状物料，按照原料质量添加 100kg的水，搅拌成浆状，边搅拌边加热至100℃，并保温闷煮1.5h，加热和恒温保温时，反应容器要求密封，避免水气外泄；
(3)三相分离：经过步骤(2)的料浆已经出现油、水、渣三相状态，通过三相卧式离心分离，将油相分离出来，共收集餐厨废弃油脂28L；少量固体和粘稠水相进入下一个步骤；
(4)生物酶解：将步骤(3)中固相和水相物质再次混合，加入 140kg水，调节温度值为55℃，调节pH值至8.5，加入原料质量1％的复合生物酶，搅拌均匀，恒温密封搅拌3h，至pH值至6.5为止，制得料液混合物；所述复合生物酶由18份碱性蛋白酶(酶活性20万 U/g)、15份木瓜酶(酶活性10万U/g)、20份纤维素酶(酶活性10 万U/g)、35份枯草芽孢杆菌胞外蛋白酶(酶活性20万U/g)、15份低聚果糖混合而成；
(5)多级过滤：制得步骤(4)中的料液混合物料液体积为290L，向其加入4.5kkg硅藻土，搅拌均匀，使用板框压滤滤除料液中200 目以上的不溶物，滤液再通过500纳米陶瓷过滤，进一步去除细小杂质，陶瓷过滤后端通过清水清洗，将不溶物洗出，可溶物溶解后进入过滤液中，得最终滤液300L进入下一个流程；
(6)树脂处理：将步骤(5)中的最终滤液通过二次提压，依次通过阴离子交换树脂交换柱和阳离子交换树脂交换柱，所述阳离子交换树脂为：强酸性阳离子树脂，所述阴离子交换树脂为：强碱性阴离子交换树脂；关于树脂的再生，阳离子交换树脂使用4.2％HCl溶液，用量与阳离子交换树脂量相同质量，在其中浸泡6h，放尽酸液，用清水漂流至中性；阴离子交换树脂使用2.6％NaOH溶液，用量与阴离子交换树脂量相同质量，浸泡3h，放尽碱液后，冲洗树脂直至排出水至中性为止；去除滤液中过多的盐分和金属离子，得到低离子蛋白肽液310L；
(7)固体干燥调配：将步骤(5)中板框过滤和陶瓷过滤的不溶物通过加压挤压后形成紧实的滤饼，通过热风和烘烤干燥，经过破碎后，得到28.5kg干渣粉，与2.5kg活性炭粉和2.5干酒糟粉混合，得到33.5kg最终固体有机肥添加剂；
(8)液体调配：步骤(6)处理完的滤液进入调配罐中，使用盐酸对滤液进行pH调节，将pH值调节至4.0，加入乳酸钠(总液体质量分数的0.2％)，搅拌至完全融化，得到最终蛋白肽营养液325L；
(9)灌装、包装入库：将步骤(8)获得的蛋白肽营养液按照包装规格进行卫生灌装，将步骤(7)获得的固体营养补充剂根据包装规格进行装袋，入阴凉通风仓库存放和运输。
本发明步骤(4)中所述碱性蛋白酶为地衣芽胞杆菌蛋白酶，是由地衣芽胞杆菌经发酵经培养发酵后采用生物技术精制而成的生物酶制剂，属于丝氨酸型内切酶。在一定温度、pH值下能将大分子的蛋白质水解成多肽及氨基酸等产物。
本发明步骤(6)中所述强酸性阳离子树脂，是在苯乙烯-二乙烯苯共聚交联结构的高分子基体上带有磺酸基(-SO3H)的离子交换树脂，其酸性相当硫酸、盐酸等无机酸，它在碱性、中性，甚至酸介质中都显示离子交换功能。所述强酸性阳离子树脂为美国：AmberliteIR-120。
本发明步骤(6)中所述强碱性阴离子交换树脂是在苯乙烯-二乙烯苯交联共聚物基体上引入季铵基[-N(CH3)3OH]的离子交换树脂。所述强碱性阴离子交换树脂为美国：AmberliteIRA-400。
实施例3
一种厨余垃圾酶解法处理工艺，包括如下步骤：
(1)物理破碎：将分拣好，去除塑料袋、筷子、杂物的厨余垃圾80kg通过破碎机，碾碎成糊状物质，颗粒小于60目；
(2)蒸煮：将步骤(1)制得的糊状物料，按照原料质量添加 80kg水，搅拌成浆状，边搅拌边加热至93℃，并保温闷煮2.5h，加热和恒温保温时，反应容器要求密封，避免水气外泄；
(3)三相分离：经过步骤(2)的料浆已经出现油、水、渣三相状态，通过三相卧式离心分离，将油相分离出来，共收集餐厨废弃油脂22L；少量固体和粘稠水相进入下一个步骤；
(4)生物酶解：将步骤(3)中固相和水相物质再次混合，加入 120kg水，调节温度值53℃，调节pH值至9.0，加入原料质量0.4％的复合生物酶，搅拌均匀，恒温密封搅拌2h，至pH值至6.5为止，制得料液混合物；所述复合生物酶由12份碱性蛋白酶(酶活性20万 U/g)、10份木瓜酶(酶活性10万U/g)、15份纤维素酶(酶活性10 万U/g)、25份枯草芽孢杆菌胞外蛋白酶(酶活性20万U/g)、10份低聚果糖混合而成；
(5)多级过滤：制得步骤(4)中的料液混合物料液体积为240L 中，向其加入3.6kg硅藻土，搅拌均匀，使用板框压滤滤除料液中200 目以上的不溶物，滤液再通过500纳米陶瓷过滤，进一步去除细小杂质，陶瓷过滤后端通过清水清洗，将不溶物洗出，可溶物溶解后进入过滤液中，得到230L最终滤液进入下一个流程；
(6)树脂处理：将步骤(5)中的最终滤液通过二次提压，依次通过阴离子交换树脂交换柱和阳离子交换树脂交换柱，所述阳离子交换树脂为：强酸性阳离子树脂，所述阴离子交换树脂为：强碱性阴离子交换树脂；关于树脂的再生，阳离子交换树脂使用4.8％HCl溶液，用量与阳离子交换树脂量相同质量，在其中浸泡4h，放尽酸液，用清水漂流至中性；阴离子交换树脂使用3.5％NaOH溶液，用量与阴离子交换树脂量相同质量，浸泡2h，放尽碱液后，冲洗树脂直至排出水至中性为止；去除滤液中过多的盐分和金属离子，得到低离子蛋白肽液240L；
(7)固体干燥调配：将步骤(5)中板框过滤和陶瓷过滤的不溶物通过加压挤压后形成紧实的滤饼，通过热风和烘烤干燥，经过破碎后，得到18kg干渣粉，与2kg活性炭粉和2kg干酒糟粉混合，得到 22kg最终固体有机肥添加剂；
(8)液体调配：将步骤(6)处理完的滤液进入调配罐中，使用草酸对滤液进行pH调节，将pH值调节至4.0，加入乳酸钠(总液体质量分数的0.3％)，搅拌至完全融化，营养液状态稳定，得到最终蛋白肽营养液265L；
(9)灌装、包装入库：将步骤(8)获得的蛋白肽营养液按照包装规格进行卫生灌装，将步骤(7)获得的固体营养补充剂根据包装规格进行装袋，入阴凉通风仓库存放和运输。
本发明步骤(4)中所述碱性蛋白酶为地衣芽胞杆菌蛋白酶，是由地衣芽胞杆菌经发酵经培养发酵后采用生物技术精制而成的生物酶制剂，属于丝氨酸型内切酶。在一定温度、pH值下能将大分子的蛋白质水解成多肽及氨基酸等产物。
本发明步骤(6)中所述强酸性阳离子树脂，是在苯乙烯-二乙烯苯共聚交联结构的高分子基体上带有磺酸基(-SO3H)的离子交换树脂，其酸性相当硫酸、盐酸等无机酸，它在碱性、中性，甚至酸介质中都显示离子交换功能。所述强酸性阳离子树脂为美国：AmberliteIR-120。
本发明步骤(6)中所述强碱性阴离子交换树脂是在苯乙烯-二乙烯苯交联共聚物基体上引入季铵基[-N(CH3)3OH]的离子交换树脂。所述强碱性阴离子交换树脂为美国：AmberliteIRA-400。
将实例1～3的固体产品和液体产品分别取样标记为固体样品 1～3和液体样品1～3。
对比例
采用市场上购买的“南华千牧”生物菌肥发酵剂：SOUTH RANCH/南华千牧微生物(WFSB110乐康)生物菌肥发酵剂，许可证号：鲁饲添(2018)HQ7481和“益加益”生物菌肥发酵腐熟剂：生产许可证号:豫农饲添(2009)-2339，对同一原料进行样品发酵，发酵原料质量50kg，分别根据发酵产品的方法进行厌氧发酵：
“南华千牧”生物菌肥发酵剂：5g菌肥发酵剂+10g红糖+500g 水，密封发酵4天，制成激活剂，将激活液倒入发酵原料50kg+50kg 水的混合液中，搅拌均匀，放置室温发酵7天。
“益加益”生物菌肥发酵腐熟剂：3g腐熟剂+1kg红糖+10kg水，制成菌液，然后和50kg发酵原料和20kg水，混拌均匀，发酵6天至没有臭味为止。
分别取固体样品4和5，取渗沥液样品标记为液体样品4和5。
按照行业标准：“NY 525-2011有机肥料”标准进行检测，检测结果如下表所示。
根据以上表可知：(1)本发明所制取的3个样品产品，已经达到行业标准：“NY 525-2011有机肥料”有机肥使用要求，可以作为有机肥原料使用。
(2)固体肥部分，通过对营养的对比，本发明的产品平均比常见菌肥发酵的肥力强35％左右，同时重金属铅和铬的去除效果明显，本发明的固体肥中基本无法检出，而传统菌肥中还是有微量的23～ 24mg和50～53mg检出，数据接近，说明原料中部分重金属在发酵方法处理下无法彻底去除，这是本发明的一大优势。
(2)另外从液体肥部分看，本发明样品1和2中分子量分布比较合适小分子肽的大小150～1000D之间，而样品3中由于酶施用量的减少，出现分子量偏大的情况，由此可以找到最佳酶用量组合是： 15份碱性蛋白酶(酶活性20万U/g)、12份木瓜酶(酶活性10万 U/g)、15份纤维素酶(酶活性10万U/g)、30份枯草芽孢杆菌胞外蛋白酶(酶活性20万U/g)、10份低聚果糖。
(3)样品4、5液体肥中分子量分布偏小大多小于450D，pH值也低于5.0，说明其中由于发酵作用，将蛋白质分解为游离氨基酸的数量更多，占到所有蛋白质量的60％以上。同时盐分比本发明的也要高约10倍；这样的产品如果用于农业，不能连续长时间使用，容易导致土壤盐分过高，植物单一营养过多而引起肥效下降的情况。
(4)本发明相对发酵法，速度快，20小时就可以完成生产，发酵法分别经过了30天和32天才完成发酵；同时本发明出成率更高，发酵法体积和质量通过发酵后减少了约50％。由于本发明采用了离子交换树脂，很好的去除了产品中的重金属离子，因此达到了无害化目的，提高了资源循环利用效率。
对本发明的3个液体样品经无菌取样，分别在每种产品中都选取 5个随机位置取样，40℃存放7天，分别在第一天、第三天和第七天取样通过LB培养细菌总数、大肠杆菌快速检测培养和金黄葡萄球菌快速检测微生物含量，培养结果如下：
在第一天检测结果如下表所示。
在第三天检测结果如下表所示。
| 取样1-1 | 取样1-2 | 取样1-3 | 取样1-4 | 取样1-5 | |
| 细菌总数 | 16cfu/g | 14cfu/g | 14cfu/g | 11cfu/g | 14cfu/g |
| 大肠杆菌数 | 未检出 | 未检出 | 未检出 | 未检出 | 未检出 |
| 金黄葡萄球菌数 | 未检出 | 未检出 | 未检出 | 未检出 | 未检出 |
| 取样2-1 | 取样2-2 | 取样2-3 | 取样2-4 | 取样2-5 | |
| 细菌总数 | 18cfu/g | 13cfu/g | 12cfu/g | 10cfu/g | 15cfu/g |
| 大肠杆菌数 | 未检出 | 未检出 | 未检出 | 未检出 | 未检出 |
| 金黄葡萄球菌数 | 未检出 | 未检出 | 未检出 | 未检出 | 未检出 |
| 取样3-1 | 取样3-2 | 取样3-3 | 取样3-4 | 取样3-5 | |
| 细菌总数 | 21cfu/g | 18cfu/g | 10cfu/g | 10cfu/g | 12cfu/g |
| 大肠杆菌数 | 未检出 | 未检出 | 未检出 | 未检出 | 未检出 |
| 金黄葡萄球菌数 | 未检出 | 未检出 | 未检出 | 未检出 | 未检出 |
在第七天检测结果如下表所示。
由上表可知：(1)7天后，三个液体样品各得到平均细菌量维持在样品1：14cfu/g、样品2：17cfu/g、样品3：21cfu/g的水平。
(2)液体样品通过40℃存放7天的老化，相当于日常环境6个月的存放效果，通过实际测试微生物控制良好。发酵渗沥液由于气味刺激大和酸性较强，数量少，不易收集，不适合做有机肥使用，未进行微生物测试。
以上内容不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
Claims (10)
1.一种厨余垃圾酶解法处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)物理破碎：将厨余垃圾通过破碎机，碾碎成糊状物质，颗粒小于60目；
(2)蒸煮：将步骤(1)制得的糊状物料，按照原料质量添加0.8～1.5倍的水，搅拌成浆状，边搅拌边加热至90～100℃，并保温闷煮1.5～2.5h；
(3)三相分离：经过步骤(2)的料浆已经出现油、水、渣三相状态，通过三相卧式离心分离，将油相分离出来，固体和粘稠水相进入下一个步骤；
(4)生物酶解：将步骤(3)中获得的固相和水相物质再次混合，加入1～1.8倍水，调节温度值为50～60℃，调节pH值至8.0～9.0，加入原料质量0.3～1.2％的复合生物酶，搅拌均匀，恒温密封搅拌2～4h，至pH值为6.5～7.5为止，制得料液混合物；所述复合生物酶包括12～18份碱性蛋白酶、10～15份木瓜酶、15～20份纤维素酶、25～35份枯草芽孢杆菌胞外蛋白酶、10～15份低聚果糖混合而成；
(5)多级过滤：向步骤(4)制得的料液混合物中加入料液体积的0.8～2.5％质量的硅藻土，搅拌均匀，使用板框压滤滤除料液中200目以上的不溶物，滤液再通过50～200纳米陶瓷过滤，进一步去除细小杂质，陶瓷过滤后端通过清水清洗，将不溶物洗出，可溶物溶解后进入过滤液中，最终滤液进入下一个流程；
(6)树脂处理：将步骤(5)中的最终滤液通过二次提压，依次通过阴离子交换树脂交换柱和阳离子交换树脂交换柱，去除滤液中过多的盐分和金属离子；阴离子交换树脂和阳离子交换树脂通过盐酸和氢氧化钠溶液的清洗还原可以循环使用，不使用时使用纯水浸泡保护；盐酸和氢氧化钠交换完的盐水通过浓缩和蒸发干燥，最终形成工业盐原料；
(7)固体干燥调配：步骤(5)中板框过滤和陶瓷过滤的不溶物通过加压挤压后形成紧实的滤饼，通过热风和烘烤干燥，经过破碎后，制得有机肥添加剂或肥料营养补充剂；
(8)液体调配：将步骤(6)处理完的滤液进入调配罐中，使用乙酸、盐酸或草酸对滤液进行pH调节，将pH值调节至3.5～4.5，加入总液体质量分数为0.1～0.3％的乳酸钠，搅拌至完全融化，营养液状态稳定，得到最终蛋白肽营养液；
(9)灌装、包装入库：将步骤(8)获得的蛋白肽营养液按照包装规格进行卫生灌装，将步骤(7)获得的固体营养补充剂根据包装规格进行装袋，入阴凉通风仓库存放和运输。
2.根据权利要求1所述的厨余垃圾酶解法处理工艺，其特征在于，步骤(1)中所述厨余垃圾是经过分拣好，去除塑料袋、筷子、杂物的厨余垃圾。
3.根据权利要求1所述的厨余垃圾酶解法处理工艺，其特征在于，步骤(4)中所述碱性蛋白酶的酶活性为15～20万U/g。
4.根据权利要求1所述的厨余垃圾酶解法处理工艺，其特征在于，步骤(4)中所述木瓜酶的酶活性为5～10万U/g。
5.根据权利要求1所述的厨余垃圾酶解法处理工艺，其特征在于，步骤(4)中所述纤维素酶的酶活性为5～10万U/g。
6.根据权利要求1所述的厨余垃圾酶解法处理工艺，其特征在于，步骤(4)中所述枯草芽孢杆菌胞外蛋白酶的酶活性为15～20万U/g。
7.根据权利要求1所述的厨余垃圾酶解法处理工艺，其特征在于，步骤(6)中所述阳离子交换树脂为强酸性阳离子树脂。
8.根据权利要求7所述的厨余垃圾酶解法处理工艺，其特征在于，关于阳离子交换树脂的再生，阳离子交换树脂使用3～5％HCl溶液，用量与阳离子交换树脂量相同质量，在其中浸泡4～8h，放尽酸液，用清水漂流至中性。
9.根据权利要求1所述的厨余垃圾酶解法处理工艺，其特征在于，步骤(6)中所述阴离子交换树脂为强碱性阴离子交换树脂。
10.根据权利要求9所述的厨余垃圾酶解法处理工艺，其特征在于，关于阴离子交换树脂的再生，阴离子交换树脂使用2～4％NaOH溶液，用量与阴离子交换树脂量相同质量，浸泡2～4h，放尽碱液后，冲洗树脂直至排出水至中性为止。
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