CN113042503B - 一种餐厨垃圾分解发酵实现完全资源化的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种餐厨垃圾分解发酵实现完全资源化的方法。通过除杂、除臭、粉碎制浆、压滤分离、油水分离等工序实现固液油脂分离；其中干物料通过高温氧化降解，生物发酵，干燥粉碎，并混合其他原料最终制得固态生物有机肥；油脂经过净化处理后作为生物油原料；有机废水通过生物菌培养来制备生物菌发酵剂或液体生物肥。最终把餐厨垃圾中的能源、营养充分提取，且实现快速处置、无害化处置、资源化处置；本发明的工艺方法在餐厨垃圾处理上具有处置周期短、处理设备简单、操作方便、生产成本低、经济环保等特点，可实现了餐厨垃圾的全部回收利用，适合社区化餐厨垃圾处理。

Description

一种餐厨垃圾分解发酵实现完全资源化的方法

技术领域

本发明涉及餐厨垃圾固废利用领域，具体涉及一种餐厨垃圾分解发酵实现完全资源化的方法。

背景技术

餐厨垃圾是食物垃圾中最主要的一种，包括家庭、学校、食堂及餐饮行业等产生的食物加工下脚料和食用残余，其成分复杂，主要包括油、水、果皮、蔬菜、米面、鱼、肉、骨头以及废餐具、塑料、纸巾等多种物质的混合物。我国餐厨垃圾数量十分巨大，并呈快速上升趋势。随着城市化进程的不断加快，餐厨垃圾带来的环境和生态问题日益显著。

餐厨垃圾成分按营养成本主要可分为糖类、脂质、蛋白质、纤维素、半纤维素、木质素等6种。其中，糖类、脂质、蛋白质属于微生物分解过程中最重要的营养来源且较容易分解，而纤维素、半纤维素、木质素则因分子结构不易水解氧化，属于分解时间较长的种类。餐厨垃圾化学成分以C含量最高，达到40％以上，其次分别为N， Na，K，Ca，P。尽管餐厨垃圾成分、产生和特性会受到地区差异、社会经济条件、人们的饮食习惯、生活习惯、季节的不同变化而变化，但总体来说具有如下特征：(1)具有很高的含水率。餐厨垃圾含水率达到85％-90％，对于处理、存放，这会带来很大的难度。对于垃圾渗滤水可以污染地表水和地下水通过渗透作用和地表径流，并且餐厨垃圾不能应对焚烧发电的热值需求由于其热值低。 (2)极其容易腐败变臭。有机物在餐厨垃圾中的含量高，约占干物质95％，很容易腐败发臭，滋生细菌和蚊蝇，这将导致疾病的传播。 (3)具有非常丰富的营养。磷、氮、钙、钾及微量元素餐厨垃圾除了含有很高的有机物含量，还含有丰富的具有很齐全的营养元素、价值很高的再利用性的特点。(4)一般含有致病菌、病毒和病原微生物，如果不适当的进行处理而直接进行利用，则会造成病菌的传播及感染，会对人造成一定的危害。(5)其在感觉器官上，表现为湿媲媲，油腻，会对人及周围环境造成不良影响，从而给人们造成不舒适的感觉。

现行对餐厨垃圾主要处理方式包括焚烧、填埋、热水解、厌氧消化制肥、好氧发酵制肥等，但各种处理工艺繁多，每种工艺弊端较多，不能充分实现餐厨垃圾中有用物质资源化、无害化处置，而且造成新的气体、水体污染等新问题。如何能够妥善处理餐厨垃圾废弃物，是一项非常重要的环保和资源再利用的重要任务。专利CN202011304525公布了一种以餐厨垃圾为原料制备有机肥的方法，其采用如下步骤进行处理：S1：对餐厨垃圾进行除水除盐的预处理操作； S2：预处理过的餐厨垃圾放入可搅拌可加热可补充氧气的容器内； S3：对容器内的餐厨垃圾边搅拌边加热边补充氧气以使餐厨垃圾混合均匀，餐厨垃圾内的微生物不坏死； S4：将预先制备好的可以分解餐厨垃圾的微生物菌剂添加进容器内，使餐厨垃圾在微生物菌剂的作用下被有氧发酵分解腐熟发酵； S5：将发酵完成的腐熟的餐厨垃圾导出到外界作为有机肥使用。该技术中存在如下问题：第一，除水除盐处理导致新的水体污染；第二，采用补充氧气且加热实现来加速分解腐熟，由于氧气反应缓慢导致，处理周期长，造成搅拌、加热等能耗高；第三、未充分评估空气污染等问题且无对策；第四、餐厨垃圾中处置中水固分离后，其中油水混合物占总重量的80%左右，是餐厨垃圾处理的关键，但本专利中仅在附图中，对油水混合物处理没有详细方案，实际实施存在很大不足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对上述背景技术中现有餐厨垃圾无法充分实现内部有用物质资源化、无害化处置；提供一种可实现餐厨垃圾无废气排放、无污水排放、无固体废气排放、处理周期短的一种餐厨垃圾分解发酵实现完全资源化的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种餐厨垃圾分解发酵实现完全资源化的方法，主要包含如下步骤：

S1:对将收集的餐厨垃圾加入植物素/生物菌除臭剂，并进行人工/机械去杂；去除餐厨垃圾中难降解转化的杂物并送垃圾站/场处理；

S2:将S1中剩余的厨余垃圾进行强力粉碎制作浆液；通过压滤实现油水混合物和固体有机物分离；

S3:将餐厨垃圾中占比70-80%的油水混合物进行油水分离；其中分离出的油脂可作为生物油原料；其他有机废水可作为生物菌培养液进行生物菌培养，用于制备植物素/生物菌除臭剂/液体生物肥；

S4:将干物料，送入生化仓，在生化仓内进行搅拌和加热，并加入臭氧以及植物素剂对难降解的成分进行1-2小时高温氧化降解腐化，确保无病菌病毒等有害成分；

S5：在生化仓内高温氧化降解后，待冷却到40-55摄氏度，加入生物菌发酵剂，进行中温生物发酵；

S6: 将S5中发酵完成的有机物料进行干燥处理，并进行二次破碎，破碎成细小颗粒并与其他制肥原料混合成混合物料；

S7: 将S7中的混合料通过造粒机制备有机生物肥料颗粒，并进行干燥处理，得到最终的有机生物肥料；

S8:在餐厨垃圾除杂和破碎工序，设置有废气收集装置，收集废气，并利用S3中制备的植物素/生物菌剂在喷淋塔内进行雾化实现对废气净化处理；其中处理后的废气经过除雾净化后进行外排。

进一步，所述的压滤工序、油水分离工序、生物菌培养工序、高温臭氧氧化降解工序、中温生物发酵工序等过程全程封闭，确保无废气排出；也可接入吸风口进行微负压吸风，确保无异味、臭味外排。

进一步，所述的压滤工序可采用物理挤压方式或化学调质方式，实现浆料高效脱水，提高脱水效果，尽量干物料中只含有结晶水，无游离水。

进一步的，所述高温氧化降解的方式为通入臭氧；所述通入臭氧的的进气量为100ml/min~500ml/min。

进一步，所述高温氧化降解温度一般控制在85-100摄氏度；可有效与臭氧、植物素等联合在高温下实现干物料快速熟化。

进一步，其他制肥原料可以为钢渣、脱硫产物等一般无害的工业固废，实现工业固废协同处置。

进一步的，所述二次破碎工序采用旋转式破碎机，旋转速度为1800r/min~21000r/min，得到粒度≤50目的细小颗粒；方便后期复合肥料制备。

进一步，所述的尾气除雾净化可设置在喷淋塔内，除雾净化后可设置臭氧氧化工艺或活性炭吸附工艺，确保废气达标排放。

进一步的，所述生物菌种为复合微生物菌剂，以木糠为载体，微生物活菌数达1.31×10⁹CFU/g以上，菌剂菌种选取自然界具有新陈代谢活力、增殖、作用能力强的天然复合微生物菌种，菌种主要为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、产酸菌、木霉菌、乳酸菌、酵母菌、放线菌一种或几种的组合，能产生蛋白酶、淀粉酶、甲壳素酶(儿丁质酶)、纤维素酶、氧化酶、水解酶等，从而使步骤（4）中脱水处理后干物料中的大分子有机物分解成小分子物质。

技术原理

本发明专利主要针对现有餐厨垃圾中富含大量有机质物质，通过一系列工艺流程处理，对餐厨垃圾进行全面资源化、无害化处理，实现废水废气废物零排放。首先通过除杂、固液分离、油水分离实现餐厨垃圾转化为杂物、干有机质物、油脂、有机废水，在对应开展相关处理；其中干有机植物通过高温氧化降解、发酵、破碎后与其他制肥原料混合制取生物有机肥；油脂可作为生物质油来制备生物柴油等燃料用油；有机废水作为生物菌培养液来制备植物素/生物菌除臭剂/液体生物肥等，并实现循环使用。在关键技术上，主要采用臭氧高温氧化加速干物料腐化速度；通过植物素/生物菌来控制常规餐厨垃圾的异味问题；采用生物菌来有效吸附转化有机废水中的高污染物质，并引入工业固废等物质联合制备生物有机肥料；实现能源、资源回用。

本发明的有益效果

现有的对餐厨垃圾处理工艺步骤繁琐，资源化利用不够成分；而本发明提供的一种餐厨垃圾分解发酵实现完全资源化的工艺，结合多种处理工艺的优点，提高资源化程度，能够将餐厨垃圾充分合理的资源化、无害化处理，减少对环境资源的占用和污染，具有很大的技术优势。经过本处理工艺，压滤出的油水混合物经过油水分离后，得到的油脂可加工制得生物柴油，压滤剩下的干物料经过高温氧化降解，生物发酵，干燥粉碎，再混合其他原料最终制得生物质肥料投入市场应用，最终实现经济、社会、环境综合效益最大化。

附图说明

图1是本发明的工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合实施对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。

实施例1

某农业高校现有师生3万人，每天5-6吨餐厨垃圾，每年餐厨垃圾处理费用约50万。同时存在餐厨垃圾转运污染、异臭飘散等问题。学校结合试验农田有机肥料需求等，引入本技术发明方案，最终实现近零餐厨垃圾排放。同时每年可节约肥料费用122万。

技术方案如下：

S1:在高校食堂进行初步去杂，去除塑料、陶瓷、金属等杂物，且按标准桶对餐厨垃圾收集并统一倒入除杂设备中，并加入按200倍稀释植物素/生物菌除臭剂并通过高压喷到餐厨垃圾表面，达到去除空气中的垃圾臭味和垃圾改性抑制臭味产生的效果；其中去杂出来的杂物作为生活垃圾统一转运到垃圾处理站处理；

S2:，用螺旋输送泵将S1中剩余的厨余垃圾输送到粉碎机中，进行强力粉碎制作浆液；最后通过叠螺脱水机进行压滤实现油水混合物和固体有机物分离；

S3: 将餐厨垃圾中占比70-80%的油水混合物进行油水分离；其中分离出的油脂经过除杂后可作为生物油原料使用；其他有机废水输送到大型储存搅拌罐进行生物菌培养，加入新的生物菌等制备出生物菌发酵剂或植物素生物除臭剂以及其他无害无异味的液态生物肥，并在试验田作为底肥使用；

S4:将分离中干物料送入生化仓，在生化仓内进行搅拌和加热，并通过臭氧发生器以200ml/min的进气量加入臭氧，通过植物素设备加入植物素剂进行1-2小时、85-100摄氏度高温，使难分解物体氧化腐化；

S5：在生化仓内高温氧化降解后，待冷却到40-55摄氏度，加入生物菌发酵剂，边搅拌边进行中温生物发酵10小时；其中中温发酵温度40-55摄氏度；

S6: 将S5中发酵完成的有机物料在2方的生化仓进行干燥处理后排出，送到高速粉碎机进行二次破碎，破碎成50-80目细小颗粒；并输送到搅拌机中2:3:2:3比例与矿物质肥、硫酸钠脱硫废渣、钢渣粉混合搅拌25min成混合物料；

S7: 将S7中的混合料输送到造粒机中，制备有机生物肥颗粒，肥料直径2-3mm;，并进行干燥处理,最后装袋成25公斤袋装有机生物肥；

S8:在餐厨垃圾除杂和破碎工序，设置有废气收集装置，收集废气，并利用S3中制备的植物生物菌剂在喷淋塔内进行雾化实现对废气净化处理；其中处理后的废气经过除雾器达标排放到大气中。

其中生物菌发酵剂，以木糠为载体，微生物活菌数达1.31×109CFU/g以上，菌剂菌种选取自然界具有新陈代谢活力、增殖、作用能力强的天然复合微生物菌种，菌种为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、产酸菌、酵母菌、放线菌。

实施例2

某钢铁工业园区现有工矿企业100家，员工约2.5万人，每天约4吨餐厨垃圾，每天需大型餐厨垃圾收集车多点收集餐厨垃圾，在转运过程中，存在污染、异臭等问题。工业园区结合自身工业固废特点，采用如下技术方案，制备有机生物肥料，用去工业园区的植物绿化用肥。每年可制肥1800吨，处理固废1000吨。年节约工业园区绿化用费180万元。

具体技术方案如下：

S1:在工业园区设置餐厨成套处理设备，通过转运车搜集本工业园区的餐厨垃圾，在倒入除杂设备中，通过人工/机械除杂方式清除塑料、陶瓷、金属等杂物，并加入按100倍稀释植物生物菌除臭剂并通过高压泵以1方/小时的量喷到餐厨垃圾表面，达到去除空气中的垃圾臭味和垃圾改性抑制臭味产生的效果；其中除杂出来的杂物转为生活垃圾处理；

S2:，用螺旋输送泵将S1中剩余的厨余垃圾输送到粉碎机中，进行强力粉碎制作浆液；最后通过板框压滤机进行压滤，实现油水混合物和固体有机物分离；

S3: 将餐厨垃圾中占比70-80%的油水混合物进行油水分离；其中分离出的油脂经过静止沉淀后可作为生物油原料使用；其他有机废水输送到大型储存搅拌罐进行生物菌培养，加入新的生物菌等制备出生物菌发酵剂或植物素生物除臭剂以及其他无害无异味的液态生物肥，肥料经过植物素和生物菌分解后，无异臭等问题，并在工业园区绿化带作为液态肥料使用；

S4:将分离中干物料送入生化仓，在生化仓内进行搅拌和加热，并通过臭氧发生器以300ml/min的进气量加入臭氧，通过植物素设备加入植物素剂进行2-3小时、85-100摄氏度高温，使难分解物体氧化熟化；

S5：在生化仓内高温氧化降解后，待冷却到55摄氏度，加入生物菌发酵剂，边搅拌边进行中温生物发酵12小时；其中中温发酵温度40-55摄氏度；

S6: 将S5中发酵完成的有机物料在生化仓进行干燥处理后排出，送到高速粉碎机进行二次破碎，破碎成50-100目细小颗粒；并输送到搅拌机中2:1:7比例与矿物质肥、钢渣粉料混合搅拌25min成混合物料；

S7: 将S7中的混合料输送到造粒机中，制备有机生物肥颗粒，肥料直径3-4mm;，并进行干燥处理,最后装袋成20公斤袋装有机生物肥；

S8:在餐厨垃圾除杂和破碎工序，设置有废气收集装置，收集废气，并利用S3中制备的植物生物菌剂在喷淋塔内进行雾化实现对废气净化处理；处理后的废气再经过除臭器和臭氧发生器进行净化处理后达标外排如大气中；其中压滤工序、油水分离工序、生物菌培养工序、高温臭氧氧化降解工序、中温生物发酵工序等接入吸风口进行微负压吸风，通过风机把废气吸收到废气收集装置中，一起经过喷淋塔、除臭器和臭氧发生器进行净化处理。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种餐厨垃圾分解发酵实现完全资源化的方法，主要包含如下步骤：

S1:对将收集的餐厨垃圾加入植物素/生物菌除臭剂，并进行人工/机械去杂；去除餐厨垃圾中难降解转化的杂物并送垃圾站处理；

S2:将S1中剩余的厨余垃圾进行强力粉碎制作浆液；通过压滤实现油水混合物和固体有机物分离；

S3:将餐厨垃圾中占比70-80%的油水混合物进行油水分离；其中分离出的油脂经除杂作为生物油原料使用；其他有机废水作为生物菌培养液进行生物菌培养，用于制备植物素/生物菌除臭剂/液体生物肥；

S4:将分离中干物料送入生化仓，在生化仓内进行搅拌和加热，并加入臭氧以及植物素剂对难降解的成分进行1-2小时高温氧化降解腐化，确保无病菌病毒有害成分；

S5：在生化仓内高温氧化降解后，待冷却到40-55摄氏度，加入生物菌发酵剂，进行中温生物发酵；

S6:将S5中发酵完成的有机物料进行干燥处理，并进行二次破碎，破碎成细小颗粒并与其他制肥原料混合成混合物料；

S7:将S6中的混合物料通过造粒机制备有机生物肥料颗粒，并进行干燥处理，得到最终的有机生物肥料；

其中在餐厨垃圾除杂和破碎中，设置有废气收集装置，收集废气，并利用S3中制备的植物素/生物菌除臭剂在喷淋塔内进行雾化实现对废气净化处理；其中处理后的废气经过除雾净化后进行外排；

所述步骤S4中通入臭氧的进气量为100ml/min~500ml/min；

所述高温氧化降解温度控制在85-100摄氏度，能够有效与臭氧、植物素剂联合在高温下实现干物料快速熟化。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的压滤、油水分离、生物菌培养、高温氧化降解、中温生物发酵过程全程封闭，确保无废气排出；或者接入吸风口进行微负压吸风，确保无异味、臭味外排。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的压滤采用物理挤压方式或化学调质方式，实现浆液高效脱水，提高脱水效果，尽量干物料中只含有结晶水，无游离水。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：其他制肥原料为无害的工业固废钢渣、脱硫产物。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述二次破碎采用旋转式破碎机，旋转速度为1800r/min~21000r/min，得到粒度≤50目的细小颗粒；方便后期复合肥料制备。

6.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其特征在于：废气除雾净化设置在喷淋塔内，除雾净化后设置臭氧氧化工艺或活性炭吸附工艺，确保废气达标排放。

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