CN105368507B - 厨房垃圾处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种厨房垃圾处理方法，主要解决现有技术中存在的现有厨房垃圾处理方法发酵时间过长，不能分解其中的纤维制品的问题。该厨房垃圾处理方法包括以下步骤：将厨房垃圾过滤分成残渣和液体，液体制成生物柴油，将残渣备用；将残渣粉碎至30mm以下后，调节pH至5.5—6.5，然后加入7‑15％的疏松剂混合均匀，使其含水量达到48％‑62％；然后将其混合物和多菌混合液按重量比88:8‑12混合均匀；多菌混合液包括白地霉菌、乳酸菌、白腐菌、黑曲霉菌；根据需要加入含N、P、K的可溶性盐。通过上述方案，本发明达到了缩短发酵时间，能分解残渣中纤维制品的目的，具有很高的实用价值和推广价值。
Description
技术领域
本发明涉及厨房垃圾处理领域，具体地说，是涉及一种厨房垃圾处理方法。
背景技术
厨房垃圾主要来源于家庭、宾馆、饭店、学校等机关企事业单位饮食留下来的供餐垃圾，是人们生活消费过程中产生的废弃物；随着人们生活水平的提高及全球人口数量的日益增加，厨房垃圾的产量随之增加；现在世界每年产生的城市生活垃圾为500亿吨左右；厨房垃圾所占比重为10％-20％；厨房垃圾由于容易发酵、变质、腐烂，而产生大量的毒素，散发难闻的气味，堆积时会污染土地、大气、水体；故厨房垃圾的资源化，无害化处理日益重要。
现有处理厨房垃圾的方法存在的缺陷有：第一，发酵时间至少需要4天，发酵时间过长；第二，厨房垃圾中的纤维制品，如纸、卫生筷等不能被有效的分解，其制成的生物肥料肥效低，不能被有效的推广使用；第三，厨房垃圾中液体中的有很多悬浮细小的残渣，不能被有效的分离，不便于对液体后续的处理，导致液体后续处理得到的产品不达标。
厨房垃圾经过固液分离后，在固相中仍然含有部分油脂，油脂不能够作为肥料被直接利用，脂肪酶能将油脂分解成甘油和脂肪酸单体，然后与其他的酶协同发挥作用催化分解油脂类物质生成糖类，提供种子生根发芽所必需的养料和能量。白地霉在葡萄糖、甘露糖、果糖上能微弱发酵；有氧时能同化甘油、乙醇、山梨醇和甘露醇；同时能分解果胶和油脂；能同化多种有机氮源和尿素。
由此可知，可以利用白地霉分解固态垃圾中的油脂，然而，现有的白地霉分解油脂的效率较低，通常采用基因工程的方法来获得可以产生大量白地霉脂肪酶的菌株。例如在《微生物学报》中，在文献“73白地霉Y162脂肪酶基因克隆及其在毕赤酵母中的高效表达”中公开了采用基因工程的方法来获得高产菌株的方法。然而菌株的产酶能力不仅仅与菌株有关系，与所处的生长环境也有非常大的关联。脂肪酶属于微生物代谢产物，在不同环境下微生物的代谢产物或者代谢效率都可能发生变化。
发明内容
本发明要解决的问题是现有厨房垃圾处理方法发酵时间过长，不能分解其中的纤维制品，其液体中有很多悬浮的细小残渣不能被有效的分离，不便于液体的后续处理；同时可以提高对脂肪类物质的分解能力，降低固体垃圾中的脂肪类物质含量
为了解决上述问题，本发明提供如下技术方案：
厨房垃圾处理方法包括以下步骤：
(a)将厨房垃圾过滤分成残渣和液体，液体制成生物柴油，将残渣备用；
(b)将残渣粉碎至30mm以下后，调节pH至5.5—6.5，然后加入7-15％的疏松剂混合均匀，使其含水量达到48％-62％；疏松剂用于增加残渣之间的间隙，吸收多余水分；
(c)将步骤(b)的混合物和多菌混合液按重量比88:8-12混合均匀；多菌混合液包括白地霉菌100万cfu/ml-500万cfu/ml、乳酸菌100万cfu/ml-500万cfu/ml、白腐菌100万cfu/ml-500万cfu/ml、黑曲霉菌100万cfu/ml-500万cfu/ml，相对应的重量比为1:1:1:1；
(d)在温度为40-55℃，通风条件下发酵42-50小时；通风量4-8L/min；
(e)将步骤(d)的混合物和添加剂按重量比98:1-2混合均匀，制成生物肥料；添加剂为含N、P、K的可溶性盐中任一种。
具体地，含N的可溶性盐为硝酸钠、硝酸钙、硝酸铵中任一种；含K的可溶性盐为氯化钾、硫酸钾、磷酸二氢钾、钾石盐中任一种；含P的可溶性盐为过磷酸钙。
具体地，疏松剂为粪、锯末、沙土的混合物，相对应的重量比为30—40：5—10：50—65；粪最好为马粪，粪用于不仅用于增加残渣内物质之间的间隙，还用于增加最终制得生物肥的肥效；锯末和沙土用于增加残渣内物质之间的间隙。
具体地，步骤(a)中液体制成生物柴油的具体实现过程如下：
(a1)将液体中悬浮物粉碎，使粉碎后悬浮物的粒径为10—50um；
(a2)在步骤(a1)中加入与液体重量比为80:5-20的吸附矿物吸附粉碎后的悬浮物；经过20-50h后，过滤后得到滤液；
(a3)滤液蒸发除水后得到油；
(a4)将油通过碱法生产生物柴油的工艺转换成生物柴油。
更具体地，吸附矿物为蒙脱土、麦饭石、沸石中任一种。
更具体地，粉碎液体中悬浮物的方式为微波或超声。
更具体地，蒙脱土、麦饭石、沸石的粒径为均50～60目；粒径为均50～60目蒙脱土、麦饭石、沸石具有很强的吸附力，过大或者过小得粒径均会降低吸附矿物的吸附能力。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明中白地霉菌是一种很粗生的营养价值类似产肮假丝酵母的微生物，能在碳水化合物丰富的残渣上迅速生长，其细胞富含蛋白质、脂肪、维生素和核酸，本身即具有很好的肥效；乳酸菌和黑曲霉菌，黑曲霉菌具有很强的淀粉糖化能力，能将残渣中的纤维素和淀粉物质转化为被白地霉菌和乳酸菌吸收利用的单糖或双糖；乳酸菌能分解残渣中的糖等碳水化合物形成乳酸，引起乳酸发酵，产生一系列酶系，将残渣中的纤维素、半纤维素和抗营养因子进行生物分解；白腐菌能分解残渣中的纤维制品，如卫生纸、卫生筷等；四菌一起用于发酵，菌种之间起到互补作用，缩短发酵时间，提高所得产物的肥效。
(2)本发明中粪用于不仅用于增加残渣内物质之间的间隙，还用于增加最终制得生物肥的肥效；锯末和沙土用于增加残渣内物质之间的间隙；采用混合的疏松剂减少了残渣分解的时间；根据需要加入含N、P、K的可溶性盐制成对饮的肥料，使其肥效达到要求，避免了生物肥料肥效低的情况。
(3)本发明通过微波或超声粉碎液体中的悬浮物，用吸附矿物粉碎的悬浮物吸收，便于液体的后续加工，提高了液体后续加工产品的质量。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例1
厨房垃圾的处理方法包括残渣的处理方法和液体的处理方法。
将厨房垃圾过滤分成残渣和液体，液体制成生物柴油，残渣制成生物肥料。
残渣的处理方法为：将100kg残渣粉碎至15mm后，调节混合物的pH至其为5.5，然后加入7kg疏松剂混合均匀；测量调节使混合物的含水量为48％；接着加入9.73kg的多菌混合液，多菌混合液由300万cfu/ml白地霉菌、300万cfu/ml乳酸菌、300万cfu/ml白腐菌、300万cfu/ml黑曲霉菌混合制得；在温度为40℃，通风条件下发酵42h，通风量为4L/min；加入1.19kg磷酸二氢钾混合均匀后制得生物肥料。
其中，疏松剂为2.8kg粪、0.7kg锯末、3.5kg沙土混合均匀后制得。
液体的处理方法为：将100kg液体通过超声波粉碎器，使液体中的悬浮物粉碎至10um；然后再液体中加入6.25kg蒙脱土；蒙脱土的粒径为50目；经过20h后过滤得到滤液；将滤液蒸发后得到油，将油通过碱法生产生物柴油的工艺转换成生物柴油。
实施例2
残渣的处理方法为：将100kg残渣粉碎至20mm后，调节混合物的pH至其为5.6，然后加入8kg疏松剂混合均匀；测量调节使混合物的含水量为50％；接着加入11.05kg的多菌混合液，多菌混合液由300万cfu/ml白地霉菌、300万cfu/ml乳酸菌、300万cfu/ml白腐菌、300万cfu/ml黑曲霉菌混合制得；在温度为45℃，通风条件下发酵44h，通风量为5L/min；加入1.46kg磷酸二氢钾混合均匀后制得生物肥料。
其中，疏松剂为2.64kg粪、0.48kg锯末、4.88kg沙土混合均匀后制得。
液体的处理方法为：将100kg液体通过超声波粉碎器，使液体中的悬浮物粉碎至20um；然后再液体中加入12.5kg蒙脱土；蒙脱土的粒径为53目；经过25h后过滤得到滤液；将滤液蒸发后得到油，将油通过碱法生产生物柴油的工艺转换成生物柴油。
实施例3
残渣的处理方法为：将100kg残渣粉碎至20mm后，调节混合物的pH至其为6，然后加入10kg疏松剂混合均匀；测量调节使混合物的含水量为55％；接着加入12.5kg的多菌混合液，多菌混合液由300万cfu/ml白地霉菌、300万cfu/ml乳酸菌、300万cfu/ml白腐菌、300万cfu/ml黑曲霉菌混合制得；在温度为47℃，通风条件下发酵46h，通风量为6L/min；加入1.88kg磷酸二氢钾混合均匀后制得生物肥料。
其中，疏松剂为3kg粪、1.5kg锯末、5.5kg沙土混合均匀后制得。
液体的处理方法为：将100kg液体通过超声波粉碎器，使液体中的悬浮物粉碎至30um；然后再液体中加入16.25kg蒙脱土；蒙脱土的粒径为55目；经过35h后过滤得到滤液；将滤液蒸发后得到油，将油通过碱法生产生物柴油的工艺转换成生物柴油。
实施例4
残渣的处理方法为：将100kg残渣粉碎至20mm后，调节混合物的pH至其为6.2，然后加入12kg疏松剂混合均匀；测量调节使混合物的含水量为52％；接着加入14kg的多菌混合液，多菌混合液由300万cfu/ml白地霉菌、300万cfu/ml乳酸菌、300万cfu/ml白腐菌、300万cfu/ml黑曲霉菌混合制得；在温度为50℃，通风条件下发酵48h，通风量为7L/min；加入2.31kg硝酸铵混合均匀后制得生物肥料。
其中，疏松剂为4.56kg粪、1.08kg锯末、6.36kg沙土混合均匀后制得。
液体的处理方法为：将100kg液体通过超声波粉碎器，使液体中的悬浮物粉碎至40um；然后再液体中加入22.5kg蒙脱土；蒙脱土的粒径为58目；经过40h后过滤得到滤液；将滤液蒸发后得到油，将油通过碱法生产生物柴油的工艺转换成生物柴油。
实施例5
残渣的处理方法为：将100kg残渣粉碎至30mm后，调节混合物的pH至其为6.5，然后加入15kg疏松剂混合均匀；测量调节使混合物的含水量为62％；接着加入15.68kg的多菌混合液，多菌混合液由300万cfu/ml白地霉菌、300万cfu/ml乳酸菌、300万cfu/ml白腐菌、300万cfu/ml黑曲霉菌混合制得；在温度为55℃，通风条件下发酵50h，通风量为8L/min；加入2.67kg氯化钾混合均匀后制得生物肥料。
其中，疏松剂为4.5kg粪、0.75kg锯末、9.75kg沙土混合均匀后制得。
液体的处理方法为：将100kg液体通过超声波粉碎器，使液体中的悬浮物粉碎至50um；然后再液体中加入25kg蒙脱土；蒙脱土的粒径为60目；经过50h后过滤得到滤液；将滤液蒸发后得到油，将油通过碱法生产生物柴油的工艺转换成生物柴油。
制得生物肥的肥效对比实验表：
本发明中白地霉菌是一种很粗生的营养价值类似产肮假丝酵母的微生物，能在碳水化合物丰富的残渣上迅速生长，其细胞富含蛋白质、脂肪、维生素和核酸，本身具有较高肥效；乳酸菌和黑曲霉菌，黑曲霉菌具有很强的淀粉糖化能力，能将残渣中的纤维素和淀粉物质转化为被白地霉菌和乳酸菌吸收利用的单糖或双糖；乳酸菌能分解残渣中的糖等碳水化合物形成乳酸，引起乳酸发酵，产生一系列酶系，将残渣中的纤维素、半纤维素和抗营养因子进行生物分解；白腐菌能分解残渣中的纤维制品，如卫生纸、卫生筷等；四菌一起用于发酵，菌种之间起到互补作用，缩短发酵时间，提高所得产物的肥效，使其肥效更好；最后会根据需要加入含N、P、K的可溶性盐制成对饮的肥料，使其肥效达到要求，避免了生物肥料肥效低的情况；从肥效对比实验表中可看出同重量残渣随着加入疏松剂和多菌混合液重量的增加，菌类分解残渣更彻底，最终制得的生物肥肥效更好。
白地霉菌、乳酸菌、黑曲霉菌、白腐菌四菌一起用于发酵，菌种之间起到互补作用，缩短发酵时间，提高所得产物的肥效；另外还运用蚯蚓处理垃圾，进一步缩短了发酵时间，且使残渣反应更彻底；疏松剂的使用增加残渣内物质之间的间隙，蚯蚓、白地霉菌、乳酸菌、黑曲霉菌、白腐菌得到足够的氧气，使残渣被分解的更快更彻底，得到的产物肥效更好。
反应时间及吸附彻底率对比实验表:
微波或超声粉碎液体中的悬浮物，用吸附矿物粉碎的悬浮物吸收，便于液体的后续加工，提高了液体后续加工产品的质量；从液体反应时间及反应彻底率对比实验表中看出随着液体中的悬浮物被粉碎的逐步减小，反应时间逐渐减少，吸附的彻底率更高。
实施例6
残渣的处理方法为：将100kg残渣粉碎至20mm后，调节混合物的pH至其为6，然后加入10kg疏松剂混合均匀；测量调节使混合物的含水量为55％；接着加入12.5kg的多菌混合液，多菌混合液由300万cfu/ml白地霉菌、300万cfu/ml乳酸菌混合制得混合制得；在温度为47℃，通风条件下发酵46h，通风量为6L/min；加入1.88kg磷酸二氢钾混合均匀后制得生物肥料。
其中，疏松剂为3kg粪、1.5kg锯末、5.5kg沙土混合均匀后制得。
液体的处理方法为：将100kg液体通过超声波粉碎器，使液体中的悬浮物粉碎至30um；然后再液体中加入16.25kg蒙脱土；蒙脱土的粒径为55目；经过35h后过滤得到滤液；将滤液蒸发后得到油，将油通过碱法生产生物柴油的工艺转换成生物柴油。
实施例7
残渣的处理方法为：将100kg残渣粉碎至20mm后，调节混合物的pH至其为6，然后加入10kg疏松剂混合均匀；测量调节使混合物的含水量为55％；接着加入12.5kg的多菌混合液，多菌混合液由300万cfu/ml白地霉菌、300万cfu/ml白腐菌混合制得混合制得；在温度为47℃，通风条件下发酵46h，通风量为6L/min；加入1.88kg磷酸二氢钾混合均匀后制得生物肥料。
其中，疏松剂为3kg粪、1.5kg锯末、5.5kg沙土混合均匀后制得。
液体的处理方法为：将100kg液体通过超声波粉碎器，使液体中的悬浮物粉碎至30um；然后再液体中加入16.25kg蒙脱土；蒙脱土的粒径为55目；经过35h后过滤得到滤液；将滤液蒸发后得到油，将油通过碱法生产生物柴油的工艺转换成生物柴油。
实施例8
残渣的处理方法为：将100kg残渣粉碎至20mm后，调节混合物的pH至其为6，然后加入10kg疏松剂混合均匀；测量调节使混合物的含水量为55％；接着加入12.5kg的多菌混合液，多菌混合液由300万cfu/ml白地霉菌、300万cfu/ml黑曲霉菌混合制得混合制得；在温度为47℃，通风条件下发酵46h，通风量为6L/min；加入1.88kg磷酸二氢钾混合均匀后制得生物肥料。
其中，疏松剂为3kg粪、1.5kg锯末、5.5kg沙土混合均匀后制得。
液体的处理方法为：将100kg液体通过超声波粉碎器，使液体中的悬浮物粉碎至30um；然后再液体中加入16.25kg蒙脱土；蒙脱土的粒径为55目；经过35h后过滤得到滤液；将滤液蒸发后得到油，将油通过碱法生产生物柴油的工艺转换成生物柴油。
实施例9
残渣的处理方法为：将100kg残渣粉碎至20mm后，调节混合物的pH至其为6，然后加入10kg疏松剂混合均匀；测量调节使混合物的含水量为55％；接着加入300万cfu/ml白地霉菌；在温度为47℃，通风条件下发酵46h，通风量为6L/min；加入1.88kg磷酸二氢钾混合均匀后制得生物肥料。
其中，疏松剂为3kg粪、1.5kg锯末、5.5kg沙土混合均匀后制得。
液体的处理方法为：将100kg液体通过超声波粉碎器，使液体中的悬浮物粉碎至30um；然后再液体中加入16.25kg蒙脱土；蒙脱土的粒径为55目；经过35h后过滤得到滤液；将滤液蒸发后得到油，将油通过碱法生产生物柴油的工艺转换成生物柴油。
利用酸水解法测算固体垃圾中油脂含量，具体方法为：称样在10g，然后加入1：1HCL200毫升，75℃水浴30min，然后趁热加10毫升无水乙醇，摇匀冷却再加25毫升***摇匀放气再加25毫升石油醚，摇匀放气。取25毫升醚层水浴蒸干称重计算。
利用上述方法计算分解发酵前后固体垃圾中的油脂含量变化；其中实施例3以及实施例6～实施例9的含量变化情况如表3
| 实施例组别 | 发酵前油脂含量 | 发酵后油脂含量 |
| 实施例3 | 5.2％ | 1.5％ |
| 实施例6 | 5.2％ | 3.2％ |
| 实施例7 | 5.2％ | 3.4％ |
| 实施例8 | 5.2％ | 1.7％ |
| 实施例9 | 5.2％ | 3.7％ |
结果分析
实施例6～实施例9中相对于实施例3的过程加入的发酵菌群减少，且以实施例9中单一菌群为最少。由此可见，实施例8中的发酵结果与实施例3相近，不具备显著性差异，两者对油脂酵解程度相近，且与其余实施例相差较远，说明实施例8中加入的黑曲霉菌可以有效的促进白地霉菌分解油脂。
按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述结构设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种厨房垃圾处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)将厨房垃圾过滤分成残渣和液体，残渣备用；将液体中悬浮物粉碎，使粉碎后悬浮物的粒径为10-50μm；加入与液体重量比为80:5-20的吸附矿物吸附粉碎后的悬浮物；经过20-50h后，过滤后得到滤液；滤液蒸发除水后得到油；将油通过碱法生产生物柴油的工艺转换成生物柴油；
(b)将残渣粉碎至30mm以下后，调节pH至5.5-6.5，然后加入7-15％的疏松剂混合均匀，使其含水量达到48％-62％；所述疏松剂为粪、锯末、沙土的混合物，相对应的重量比为30-40：5-10：50-65；
(c)将步骤(b)的混合物和多菌混合液按重量比88:8-12混合均匀；多菌混合液包括白地霉菌100万cfu/ml-500万cfu/ml、乳酸菌100万cfu/ml-500万cfu/ml、白腐菌100万cfu/ml-500万cfu/ml、黑曲霉菌100万cfu/ml-500万cfu/ml，相对应的重量比为1:1:1:1；
(d)在温度为40-55℃，通风条件下发酵42-50小时；通风量4-8L/min；
(e)将步骤(d)的混合物和添加剂按重量比98:1-2混合均匀，制成生物肥料；添加剂为含N、P、K的可溶性盐中任一种。
2.根据权利要求1所述的厨房垃圾处理方法，其特征在于，含N的可溶性盐为硝酸钠、硝酸钙、硝酸铵中任一种；含K的可溶性盐为氯化钾、硫酸钾、磷酸二氢钾、钾石盐中任一种；含P的可溶性盐为过磷酸钙。
3.根据权利要求1所述的厨房垃圾处理方法，其特征在于，吸附矿物为蒙脱土、麦饭石、沸石中任一种。
4.根据权利要求1所述的厨房垃圾处理方法，其特征在于，粉碎液体中悬浮物的方式为微波或超声。
5.根据权利要求3所述的厨房垃圾处理方法，其特征在于，蒙脱土、麦饭石、沸石的粒径为均50～60目。
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