專利名稱：餐廚垃圾的處理與再利用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有機(jī)垃圾生物處理及資源化的方法，特別涉及一種利用光合細(xì)菌處理餐廚垃圾并實現(xiàn)其資源化的方法，屬于環(huán)境保護(hù)和生物技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
餐廚垃圾是來自廚房和餐桌的剩余食物，又稱泔水、泔腳或潲水。這些廢物如果處理不當(dāng)，不僅危害人們的身體健康，還嚴(yán)重污染環(huán)境。餐廚垃圾的含水率高達(dá)80 % 90 %，泔水中的滲浙水極易通過滲透作用污染地下水，泔水中富含的有機(jī)物在溫度較高時，則很快會發(fā)酵而腐爛變質(zhì)，產(chǎn)生出大腸桿菌等病原微生物，直接危害人體健康。若用其作為豬飼料，各種病原菌就會擴(kuò)散到豬身上，然后在人們食用時也會傳染到人身上，長此以往就形成了傳染源的惡性循環(huán)。另外，廢棄油脂和殘渣的排放會堵塞下水道，污染環(huán)境。因此，從源頭制止泔水的擴(kuò)散，在原地對泔水進(jìn)行加工處理是一項亟待解決的頭等大事。目前，國內(nèi)外餐廚垃圾處理的方法有很多，包括粉碎直排、衛(wèi)生填埋、堆肥處理、飼料化處理以及厭氧消化處理等，雖然各種處理方法均有應(yīng)用的實例，但餐廚垃圾處理仍存在著很多問題。如粉碎直排主要是把垃圾粉碎后直接排入下水道，雖然成本低廉、操作簡單易行，但增加水耗，并且易造成水管堵塞，增加污水處理廠的負(fù)荷；衛(wèi)生填埋需要占用大量土地，并且產(chǎn)生滲濾液和廢氣等二次污染，對環(huán)境特別是地下水資源構(gòu)成嚴(yán)重威脅；堆肥處理雖然能夠?qū)崿F(xiàn)餐廚垃圾的資源化處理，但往往產(chǎn)生的肥料質(zhì)量不高，而較高質(zhì)量的堆肥方式成本又比較高，并且堆肥產(chǎn)生的氣味問題始終難以解決；飼料化處理主要問題是飼料安全性，我國主要是將其直接喂養(yǎng)禽畜，這種方式極易引起疾病傳播，且一些有毒有害物質(zhì)會蓄積在禽畜體內(nèi)，通過食物鏈給人體健康帶來危害，甚至造成人畜之間疫病的交叉感染；厭氧消化處理的優(yōu)點在于厭氧微生物具有高有機(jī)負(fù)荷承受能力，封閉運行的反應(yīng)器減少了處理過程對環(huán)境的二次污染，在處理廢棄物的同時能回收生物質(zhì)能(氫氣、甲烷)。但餐廚垃圾的厭氧消化工藝主要源于工業(yè)污水處理工藝，將其應(yīng)用于餐廚垃圾處理仍存在一些問題:①產(chǎn)甲烷菌的培養(yǎng)和馴 化過程較復(fù)雜，工藝啟動時間長餐廚垃圾水解液的高脂肪、高鹽度和高氨氮對產(chǎn)甲烷菌產(chǎn)甲烷過程產(chǎn)生強烈抑制，導(dǎo)致沼氣產(chǎn)量不足；③沼渣和沼液無害化處置以及沼氣的收集利用水平較低；④操作安全性要求較高。利用光合細(xì)菌凈化高濃度有機(jī)廢水，是廢水生物處理法中的一個新發(fā)展。它具有有機(jī)物負(fù)荷高、占地面積小、投資廢用少、動力消耗低、除氮效果好和耐鹽能力強等優(yōu)點，而產(chǎn)生的菌體又有可能作為重要的原料進(jìn)行綜合利用，因此越來越受到人們的重視。光合細(xì)菌是指一大類在厭氧條件下進(jìn)行不放氧光合作用的細(xì)菌的總稱，目前用于有機(jī)廢水凈化的光合細(xì)菌主要是紅螺菌科中的一些屬，并且已在人糞尿、家畜糞尿、食品、纖維、皮革、有機(jī)化學(xué)工業(yè)等高負(fù)荷廢水的處理中獲得較高的評價。但目前光合細(xì)菌多數(shù)用于廢水的處理及資源化，用于餐廚垃圾處理及資源化的研究尚未見文獻(xiàn)及專利報道。公開號為CN101250068A的專利公開了用養(yǎng)畜場污水生產(chǎn)光合細(xì)菌生物肥的方法，公開號為CN102701460A的專利公開了利用一株光合細(xì)菌處理淀粉廢水并實現(xiàn)廢水資源化的方法，公開號為CN 1281892A的專利公開了用糖蜜酒精廢醪液生產(chǎn)光合細(xì)菌菌體的方法，這些均屬于光合細(xì)菌廢水處理及資源化范疇，對于光合細(xì)菌有機(jī)垃圾處理及資源化的研究尚未見公開報道。因此，本發(fā)明建立了一種利用光合細(xì)菌菌群處理餐廚垃圾并實現(xiàn)其資源化的方法，將這些難處理的有機(jī)垃圾進(jìn)行綜合治理，變廢為寶，具有十分重要的理論和現(xiàn)實意義。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種餐廚垃圾的預(yù)處理方法及預(yù)處理料，通過該方法處理后的餐廚垃圾可用作光合細(xì)菌的培養(yǎng)基。所述預(yù)處理料作培養(yǎng)基成本低。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:餐廚垃圾的預(yù)處理方法，具體包括以下步驟:A水解酸化將餐廚垃圾進(jìn)行水解酸化處理至揮發(fā)性脂肪酸的濃度至5000-15000mg/L，得水解酸化液；B預(yù)處理料的制備將步驟A所得水解酸化液進(jìn)行固液分離，取液體并調(diào)節(jié)pH值為6.5-7.5，得預(yù)處理料。進(jìn)一步，所述的餐廚垃圾的預(yù)處理方法，步驟A中，將所述餐廚垃圾粉碎，所述餐廚垃圾為食物加工下腳料或食用殘余混合物。優(yōu)選的，所述的餐廚垃圾的預(yù)處理方法，步驟A中，添加濃度為2 10g/L的厭氧污泥進(jìn)行水解酸化。優(yōu)選的，所述的餐廚垃圾的預(yù)處理方法，步驟B中，在所得預(yù)處理料中加入
0.5-1.0g/L碳酸氫鈉。所述的餐廚垃圾的預(yù)處理方法制備的預(yù)處理料。本發(fā)明的目的之二在于提供一種所述預(yù)處理料的應(yīng)用，該應(yīng)用為餐廚垃圾再利用及餐廚垃圾處理提供了新思路。所述的預(yù)處理料在制備光合細(xì)菌培養(yǎng)基中的應(yīng)用。本發(fā)明的目的之三在于提供光合細(xì)菌培養(yǎng)的方法，該方法成本低，穩(wěn)定性佳。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:所述的預(yù)處理料培養(yǎng)光合細(xì)菌的方法，在所述預(yù)處理料中接種100-1000mg/L光合細(xì)菌菌群，在照度1500-50001uX，溫度為25-35°C，微好氧條件(溶解氧濃度0-0.8mg/L)下培養(yǎng)3-5天。進(jìn)一步，所述光合細(xì)菌菌群具體為紅螺菌科中的沼澤紅假單胞菌、球形紅假單胞菌、莢膜紅假單胞菌、深紅紅螺菌和黃褐紅螺菌中的一種或幾種。本發(fā)明的目的之四在于提供餐廚垃圾的方法及其產(chǎn)物的應(yīng)用，該方法成本低，穩(wěn)定性佳。該應(yīng)用為廢物的再利用提供了較好的解決思路。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:處理餐廚垃圾的方法，其特征在于，具體包括以下步驟:A水解酸化液
將餐廚垃圾進(jìn)行酸化處理至總揮發(fā)性脂肪酸的濃度至5000-15000mg/L，得水解酸化液；B預(yù)處理料的制備將步驟A所得水解酸化液進(jìn)行固液分離，取液體并調(diào)節(jié)pH值為6.5-7.5，得預(yù)處理料；C微生物處理在所述預(yù)處理料中接種100 1000mg/L光合細(xì)菌菌群，在照度1500-50001ux，溫度為25-35°C，微好氧條件下(溶解氧濃度0-0.8mg/L)培養(yǎng)3_5d，可得到光合細(xì)菌菌液。所述的處理餐廚垃圾的方法所得的產(chǎn)物在制備飼料添加劑、水質(zhì)凈化劑、生態(tài)有機(jī)菌肥或水產(chǎn)養(yǎng)殖餌料中的應(yīng)用。將水解酸化液經(jīng)光合細(xì)菌處理后總VFA去除率達(dá)到70-98%，其發(fā)酵殘液可回用于餐廚垃圾稀釋液；光合細(xì)菌濃度達(dá)到800-1600mg/L，其菌體經(jīng)分離后可直接應(yīng)用于飼料添加劑、水質(zhì)凈化劑、生態(tài)有機(jī)菌肥或水產(chǎn)養(yǎng)殖餌料。本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明所述的利用光合細(xì)菌處理廢棄食物并實現(xiàn)其資源化的方法，是一種操作簡便、經(jīng)濟(jì)高效的廢棄食物處理及資源化方法。該方法的使用能夠極大地提高廢棄食物處理效率，實現(xiàn)固廢的資源化，與目前廣泛采用的利用廢棄食物厭氧消化產(chǎn)沼氣工藝相比具有如下優(yōu)點:I)本發(fā)明用于餐廚垃圾水解酸化液處理耐毒能力強。廢棄食物酸化水解液具有聞鹽聞氣氣等特點，聞鹽和聞氣氣均會對廣甲燒菌廣生強烈抑制，使產(chǎn)甲烷處理運行不穩(wěn)定甚至系統(tǒng)崩潰；而光合細(xì)菌具有較強的耐鹽和耐氨氮能力，故將其用于廢棄食物的水解酸化液處理時系統(tǒng)穩(wěn)定性高、去除效果穩(wěn)定。2)本發(fā)明用于餐廚垃圾水解酸化液處理脫氮效果好。現(xiàn)行的厭氧消化處理僅能對水解酸化液中的有機(jī)物進(jìn)行部分去除，不具有脫氮能力，因此，高氨氮的沼液還需要進(jìn)一步的脫氮處理；而光合細(xì)菌具有高效的氨氮同化能力，能將氨氮大量轉(zhuǎn)化為自身菌體蛋白，并且能在微好氧條件下實現(xiàn)硝化反硝化作用，將氨氮轉(zhuǎn)化為氮氣排出，具有高效的脫氮能力。3)本發(fā)明用于餐廚垃圾水解酸化液處理有機(jī)物去除能力高。與產(chǎn)甲烷菌相比，光合細(xì)菌代謝時間短，增殖快，利用的底物廣泛，幾乎包括所有水解酸化生成的小分子有機(jī)酸，如甲酸、甲醇、乙酸、乙醇、丙酸、乳酸、丁酸等等，因此，有機(jī)物去除率高；而產(chǎn)甲烷菌群主要是以甲醇、甲酸或乙酸作為底物，底物利用范圍窄，對有機(jī)物的去除能力非常有限。4)本發(fā)明用于餐廚垃圾水解酸化液處理易于實現(xiàn)垃圾資源化。現(xiàn)行的厭氧消化處理生成的沼氣需要經(jīng)過提純、轉(zhuǎn)化等系列處理后才能利用，儀器裝備要求高，操作管理復(fù)雜；而光合細(xì)菌處理所產(chǎn)生的光合細(xì)菌菌體可直接用于農(nóng)、牧及漁業(yè)的原材料，操作簡便、用途廣泛。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。圖1是餐廚垃圾水解酸化液采用光合細(xì)菌和產(chǎn)甲烷發(fā)酵處理的揮發(fā)性脂肪酸(VFA)去除效果對比。
圖2是餐廚垃圾水解酸化液采用光合細(xì)菌和產(chǎn)甲烷發(fā)酵處理的氨氮去除效果對比。圖3是添加碳酸氫鈉和不加碳酸氫鈉對光合細(xì)菌產(chǎn)量的影響。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。實施例1餐廚垃圾預(yù)處理料的制備餐廚垃圾來源于某大學(xué)食堂食物加工下腳料和食用殘余混合物，含水率83%，碳氮比26.3 %，灰分1.1 %。首先將餐廚垃圾進(jìn)行破碎，破碎后添加2g/L厭氧污泥進(jìn)行水解酸化處理，得水解酸化液。酸化水解處理的方法為現(xiàn)有技術(shù)，或可參見申請?zhí)枮?00910117333的中國專利申請。破碎后的餐廚垃圾呈顆粒狀，其中的有機(jī)物釋放溶出并在水解酸化微生物的作用下生成小分子脂肪酸，當(dāng)總VFA濃度達(dá)到8000mg/L時，進(jìn)行固液分離；固體部分繼續(xù)進(jìn)行水解酸化處理；液體部分調(diào)節(jié)PH在6.8，并添加1.0g/L碳酸氫鈉作為pH緩沖劑，得預(yù)處理料。實施例2餐廚垃圾預(yù)處理料的制備餐廚垃圾來源于重慶市渝北區(qū)某飯店食物加工下腳料和食用殘余混合物，含水率75%，粗脂肪2.67%，灰分1.8%。首先將餐廚垃圾進(jìn)行破碎，破碎后進(jìn)行酸化水解處理，得水解酸化液。酸化水解處理的方法為現(xiàn)有技術(shù)，可參見申請?zhí)枮?00910117333的中國專利申請；或用添加濃度為10g/L的厭氧污泥進(jìn)行水解酸化。破碎后的餐廚垃圾呈顆粒狀，其中的有機(jī)物釋放溶出并在水解酸化微生物的作用下生成小分子脂肪酸，當(dāng)總VFA濃度達(dá)到6000mg/L時，進(jìn)行固液分離；固體部分繼續(xù)進(jìn)行水解酸化處理；液體部分調(diào)節(jié)pH在6.5，不添加碳酸氫鈉，得預(yù)處理料。實施例3餐廚垃圾預(yù)處理料的制備餐廚垃圾來源于重慶市某家庭食物加工下腳料和食用殘余混合物，含水率80%，粗脂肪3.14%，灰分1.5%.首先將餐廚垃圾進(jìn)行破碎，破碎后進(jìn)行酸化水解處理，得水解酸化液。酸化水解處理的方法為現(xiàn)有技術(shù)，可參見申請?zhí)枮?00910117333的中國專利申請。破碎后的餐廚垃圾呈顆粒狀，其中的有機(jī)物釋放溶出并在水解酸化微生物的作用下生成小分子脂肪酸，當(dāng)總VFA濃度達(dá)到12000mg/L時，進(jìn)行固液分離；固體部分繼續(xù)進(jìn)行水解酸化處理；在液體部分添加lOmol/L的氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值，直到pH穩(wěn)定在6.0左右，然后投加0.6g/L的碳酸氫鈉，得預(yù)處理料。實施例4光合細(xì)菌的培養(yǎng)向?qū)嵤├?預(yù)處理料中投加終濃度為200mg/L的光合細(xì)菌菌群，在照度15001ux、溫度為30°C、微好氧的條件(溶解氧濃度Omg/L)下對水解酸化液進(jìn)行光合細(xì)菌處理，所用光合細(xì)菌菌群為沼澤紅假單胞菌、球形紅假單胞菌、莢膜紅假單胞菌按照1:1:1比例配比而成，得光合細(xì)菌菌群。實施例5光合細(xì)菌的培養(yǎng)向?qū)嵤├?預(yù)處理料中投加終濃度為300mg/L的所述光合細(xì)菌菌群(詳見實施例4)，在照度20001uX、溫度為25°C、溶解氧為0.3mg/L的條件下對水解酸化液進(jìn)行光合細(xì)菌處理120小時。實施例6光合細(xì)菌的培養(yǎng)向?qū)嵤├?預(yù)處理料中投加終濃度為1000mg/L的所述光合細(xì)菌菌群(詳見實施例4)，在照度30001UX、溫度為35°C、溶解氧為0.5的條件下對水解酸化液進(jìn)行光合細(xì)菌處理120小時。實施例7產(chǎn)甲烷發(fā)酵法處理向?qū)嵤├?預(yù)處理料中投加終濃度為5g/L的厭氧污泥，在溫度為35°C的條件下對水解酸化液進(jìn)行產(chǎn)甲烷發(fā)酵處理120小時。實施例8總揮發(fā)酸去除率及氨氮去除率一總揮發(fā)酸含量的檢測I檢測方法根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)Q/YZJ10-03-02-2000 執(zhí)行。2檢測結(jié)果

每隔24h測定一次污水中的總揮發(fā)酸濃度，每個樣品設(shè)三個平行樣取平均值。具體結(jié)果詳見表I。餐廚垃圾水解液采用光合細(xì)菌和產(chǎn)甲烷發(fā)酵處理的揮發(fā)性脂肪酸(VFA)去除效果對比的結(jié)果詳見圖1。從圖1可以看出，光合細(xì)菌接種后水解液中的VFA被快速利用，僅24h總VFA去除率就可接近20%，而此時產(chǎn)甲烷處理總VFA去除率不足10%，這是因為光合細(xì)菌的增值及代謝速度遠(yuǎn)大于產(chǎn)甲烷菌；24 48h之間光合細(xì)菌對水解液中VFA的去除速率達(dá)到高峰，至48h時，采用光合細(xì)菌處理VFA去除率即可達(dá)到63%，而此時產(chǎn)甲烷發(fā)酵僅有11%的去除率；至120h處理結(jié)束時，光合細(xì)菌幾乎可將水解液中的VFA完全去除，而產(chǎn)甲烷處理僅能去除34%的VFA，這是因為光合細(xì)菌能利用轉(zhuǎn)化甲酸、乙酸、丙酸、丁酸和乙醇等多種小分子有機(jī)物，而產(chǎn)甲烷菌僅能利用甲酸、乙酸等小分子，對于丙酸、丁酸等VFA基本不能利用。因此，采用光合細(xì)菌處理能比產(chǎn)甲烷發(fā)酵獲得更高的VFA處理效率。表1不同時間點測試的總揮發(fā)酸濃度(mg/L)
權(quán)利要求
1.廚垃圾的預(yù)處理方法，其特征在于，具體包括以下步驟: A水解酸化 將餐廚垃圾進(jìn)行水解酸化處理至揮發(fā)性脂肪酸的濃度至5000-15000mg/L，得水解酸化液； B預(yù)處理料的制備 將步驟A所得水解酸化液進(jìn)行固液分離，取液體并調(diào)節(jié)pH值為6.5-7.5，得預(yù)處理料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的餐廚垃圾的預(yù)處理方法，其特征在于，步驟A中，將所述餐廚垃圾粉碎，所述餐廚垃圾為食物加工下腳料或食用殘余混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的餐廚垃圾的預(yù)處理方法，其特征在于，步驟A中，添加濃度為2 10g/L的厭氧污泥進(jìn)行水解酸化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的餐廚垃圾的預(yù)處理方法，其特征在于，步驟B中，在所得預(yù)處理料中加入0.5-1.0g/L碳酸氫鈉。
5.權(quán)利要求1-4任一項所述的餐廚垃圾的預(yù)處理方法制備的預(yù)處理料。
6.權(quán)利要求5所述的預(yù)處理料在制備光合細(xì)菌培養(yǎng)基中的應(yīng)用。
7.用權(quán)利要求5所述的預(yù)處理料培養(yǎng)光合細(xì)菌的方法，其特征在于，在所述預(yù)處理料中接種100-1000mg/L光合細(xì)菌菌群，在照度1500-50001ux，溫度為25_35°C，溶解氧濃度0-0.8mg/L 下培養(yǎng) 3-5 天。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的預(yù)處理料培養(yǎng)光合細(xì)菌的方法，其特征在于，所述光合細(xì)菌菌群具體為紅螺菌科中的沼澤紅假單胞菌、球形紅假單胞菌、莢膜紅假單胞菌、深紅紅螺菌和黃褐紅螺菌中的一種或幾種。
9.理餐廚垃圾的方法，其特征在于，具體包括以下步驟: A水解酸化液 將餐廚垃圾進(jìn)行酸化處理至揮發(fā)性脂肪酸的濃度至5000-15000mg/L，得水解酸化液； B預(yù)處理料的制備 將步驟A所得水解酸化液進(jìn)行固液分離，取液體并調(diào)節(jié)pH值為6.5-7.5，得預(yù)處理料； C微生物處理 在所述預(yù)處理料中接種100-1000mg/L光合細(xì)菌菌群，在照度1500-50001uX，溫度為25-35 0C，溶解氧濃度0-0.8mg/L下培養(yǎng)3-5天。
10.權(quán)利要求9所述的處理餐廚垃圾的方法所得的產(chǎn)物在制備飼料添加劑、水質(zhì)凈化齊U、生態(tài)有機(jī)菌肥或水產(chǎn)養(yǎng)殖餌料中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及利用光合細(xì)菌處理餐廚垃圾并實現(xiàn)其資源化的方法，包括餐廚垃圾的預(yù)處理方法，具體為將餐廚垃圾進(jìn)行水解酸化處理至揮發(fā)性脂肪酸的濃度至5000-15000mg/L，得水解酸化液，固液分離后取液體調(diào)節(jié)pH值為6.5-7.5，得預(yù)處理料；運用預(yù)處理料培養(yǎng)光合細(xì)菌的方法，具體為在所述預(yù)處理料中接種100-1000mg/L光合細(xì)菌菌群，在照度1500-5000lux，溫度為25-35℃，溶解氧濃度0-0.8mg/L下培養(yǎng)3-5天；該方法所得的產(chǎn)物可用于制備飼料添加劑、水質(zhì)凈化劑、生態(tài)有機(jī)菌肥或水產(chǎn)養(yǎng)殖餌料中的應(yīng)用；該方法處理餐廚垃圾耐毒能力強、脫氮效果好且有機(jī)物去除能力高。
文檔編號B09B5/00GK103084377SQ201310031859
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月28日
發(fā)明者王興祖, 任以偉 申請人:重慶綠色智能技術(shù)研究院