餐饮垃圾治理是一个世界性难题，同时餐饮垃圾治理也迫在眉睫，长期 以来它引起了来自社会各个层面的高度关注。大量餐厨垃圾被城郊养猪户毫 无处理地用于喂猪，造成了千万头“垃圾猪”，“垃圾鸡”，猪肥了，人病了， 各种病菌、病毒在人畜间形成恶性循环；而废油脂则被不法商贩提炼后掺入 食用油销售往各类饮食店档，后患无穷。餐厨垃圾不仅污染环境、破坏城市 景观，而且传播疾病，威胁人类生命安全，成为社会公害。而且，随着城市 发展和居民生活水平提高，城市生活垃圾产生量与日俱增，城市生活垃圾已 是我国和世界各大城市面临的重大环境问题。
餐饮垃圾不治理的危害是严重的，但其作为资源的数量也是庞大的。有 专家统计，陕西省每天倒掉5000吨剩饭菜，西安市每天产生餐饮废弃物500 吨以上。武汉市每天倒掉500吨剩饭菜，济南每天倒掉300吨，青岛市每天 产生300余吨，上海市日产餐饮垃圾约1100吨，宁波每日400吨，大连年产 餐饮垃圾超过6万吨，辽宁全省每年餐饮垃圾约50万吨，沈阳产餐饮废物约 7万吨。长春市大小饭店食堂约6000家，按每家日均产餐厨垃圾50公斤算， 则年产餐厨垃圾约10万吨，吉林省餐厨垃圾年产约100万吨。新疆克拉玛依 年产生餐饮垃圾万余吨，全国一年餐厨垃圾至少5000万吨。餐饮废物这是一 个数量极其庞大的物质资源，从近期和长远观点看，都应该将餐厨垃圾当作 社会的重要循环资源加以充分利用。
餐厨废物成份主要是动植物油脂类、动植物蛋白质(包括杂骨角蛋白)、 淀粉纤维类等。近年来，一些城市开始对餐饮垃圾进行处理。有的将餐饮垃 圾粉碎由下水道排出，但不能消除二次污染；有进行填埋或堆肥，而资源未 得到充分利用；有进行烘干粉碎作饲料，但灭菌不彻底；有将餐饮废油加工 生物柴油，而没能加以全面利用；长春农机所在吸收国外技术基础上于1988 年研制了废物处理机，其分离废油脂可作为工业油脂使用。
中国专利98103203.6公开了一种厨余废弃物再生成禽畜饲料的方法，其 特征在于直接将收集的厨余废弃物经来源分类、破碎、计量配方、脱水后至 累批待料槽送入卧式搅拌槽进行蒸煮杀菌、发酵和干燥处理后制成半成品。 然后依所需进行造粒或粉剂制成鱼、禽、畜饲料。
中国专利00123345.9公开了一种餐饮垃圾的处理方法，该方法包括热解、 挤压脱水、粉碎和灭菌、干燥四个步骤，最终将垃圾变为饲料。
中国专利02125722.1公开了一种餐饮垃圾饲料化处理方法，该方法包括 以下步骤，(1)物料第一次粉碎；(2)脱水；(3)物料第二次粉碎；(4)干 燥；(5)造粒。该方法经过两次粉碎便于后续脱水。
显然，现有技术存在以下不足：(1)餐饮垃圾中含有大量动植物油脂和 盐份，简单经过脱水工序并不能将其彻底回收，如果不将其除去将影响微生 物发酵，同时也是一种资源浪费；(2)现有技术对垃圾的利用率不高，一般 都是将餐饮垃圾中的固体废弃物利用制成饲料；(3)有的技术需要将餐饮垃 圾首先进行热解处理，因此能源消耗较大。

本发明的目的是提供一种餐饮垃圾彻底无害化处理和完全资源化利用的 方法，充分利用餐饮垃圾中含有的动植物油脂、动植物蛋白质、淀粉纤维类 等以提高其资源利用效率，生产生物柴油、燃料乙醇、蛋白饲料和有机肥料 系列产品，克服现有技术的不足。
本发明的目的是通过采用以下技术方案来实现的。
一种餐饮垃圾资源化利用方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)餐饮垃圾固液分离：将餐饮垃圾在酸溶液中酸化，然后固液分离得 到液相物料和固相物料；
(2)油水分离：将上述液相物料油水分离得废油脂和污水；
(3)废油脂用于合成生物柴油；
(4)污水进行达标处理；
(5)固相物料除杂、粉碎：固相物料经拣除杂物塑料、玻璃、石头和金 属，剩余物进行粉碎；
(6)经粉碎的物料加水加料调质水解糖化发酵生产乙醇；或者经粉碎的 物料进行配料、灭菌、发酵、干燥得动物饲料；或者经粉碎的物料进行配料、 灭菌、发酵生产肥料。
餐饮垃圾酸化使用的是无机酸，所述的无机酸为硫酸、盐酸、磷酸或硝 酸；经粉碎的物料加水加料调质水解糖化发酵生产乙醇的剩余物经脱水、干 燥可作为蛋白饲料，或经粉碎的物料进行配料、灭菌、发酵、干燥得动物饲 料；经粉碎的物料加水加料调质水解糖化发酵生产乙醇剩余物可作为有机肥 料的添加组分，或经粉碎的物料进行配料、灭菌、发酵生产肥料；
废油脂采用微波法合成生物柴油，微波法合成生物柴油包括如下步骤：
步骤1、将油脂原料进行预热、脱水处理；
步骤2、用所述的酯化/酯交换反应设备单元进行微波酯化/酯交换反应；
步骤3、将步骤2的出料用低碳醇回收设备单元进行脱醇处理，留下的为 粗脂肪酸烷基酯液体；
步骤4、对所述粗脂肪酸烷基酯液体进行离心分相分出亲水相；
步骤5、对所述粗脂肪酸烷基酯液体进行离心分出亲水相后的脂肪酸烷基 酯加热到260℃-335℃使汽化并冷凝，该馏出物就是生物柴油。
污水进行大孔载体微生物处理，或污水酸碱中和处理、絮凝剂处理、离 子交换除盐后可灌溉花卉。污水进行处理后回到生产环节作工艺水。经粉碎 的物料加水加料调质微波水解糖化发酵生产燃料乙醇。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。(1)采用本发明工 艺，可以实现餐饮废弃物的彻底无害化处理，全利用零排放，封闭循环的绿 色化生产。(2)本发明的餐饮废弃物处理和综合利用所具有的显著特点，全 面突出以废弃物为原料发展生物燃油和燃料乙醇等生物可再生能源，实施彻 底无害化处理和完全资源化综合利用。(3)可采用申请人同日申请的微波合 成生物柴油和微波快速水解糖化淀粉和纤维素生产燃料乙醇，在乙醇发酵和 蛋白饲料发酵中采用微波辅助杀菌技术等手段，集中体现了微波反应的快速 高效率和高的原料转化率，也是微波化学反应的首次工业化。(4)本发明通 过设置水处理装置而做到水循环使用和废水零排放。(5)可有效地大量处理 餐饮废弃物和其它食品加工剩余物，做到当天收集当天处理，变废物为清洁 能源和再生可利用资源；(6)餐饮废弃物全部转为能源和再生资源，不产生 废渣、废水，无二次污染；(7)产品附加值或利用价值高，品种多样，可形 成燃料、饲料和肥料系列；(8)工艺简单，设备投入少，具有较高的经济效 益和社会效益；(9)由于本发明的采用，切断了人畜共患疾病的传染渠道。
上述说明仅是对本发明技术方案的概述。为了更清楚地了解本发明的技术 手段，并可依照说明书内容予以实施，以下将配合附图加以详细说明。

图1：一种餐饮垃圾资源化利用工艺流程示意图；
图2：物理/化学组合微波快速糖化发酵燃料乙醇装置图；
图3：大孔载体微生物处理法工艺流程示意图；

参看附图1。本发明在餐饮垃圾固液分离时使用了酸溶液，酸溶液的使用 明显提高了油脂的回收率，回收率约可提高10-30％；酸溶液的使用也利于油 水分离操作。所述的酸溶液可以是无机酸或有机酸，当然，考虑成本的原因， 使用无机酸更为经济，无机酸中，尤其是硫酸、盐酸或磷酸等为佳，达到较 好分离效果的PH为3-5。
废油脂可用于合成生物柴油，其方法如下：废油脂经除机械杂质、除磷 脂和甾醇，然后加入甲醇钠催化剂，其加入量为预处理后废油脂重量的 0.7-1.3％；低碳醇加入量为预处理后废油脂重量的15％-35％。反应温度控制 在30-80℃之间，反应时间40-90min；反应后，对甲酯层进行水洗，干燥， 蒸馏得到生物柴油。
例如：首先将废油脂加热到45℃进行预处理，即，真空抽滤除去机械杂 质，然后加入30％的磷酸进行酸洗除去磷脂等，旋转分离、水洗、多羟基吸 水性树脂脱水，然后加入甲醇，加入量为预处理后废油脂重量的25％，在温度 为30℃，采用甲醇钠作为碱性催化剂，催化剂浓度相对于处理后废油的重量 为1.0％，反应时间为60min情况下，废油的转化率达到92.4％。
废油脂合成生物柴油的方法也可采取发明人同日申请的中国发明专利 “工业化微波合成生物柴油的装置及其方法”中记载的方法，其特征在于， 包括如下步骤：
步骤1、将油脂原料进行预热、脱水处理；
步骤2、用所述的酯化/酯交换反应设备单元进行微波酯化/酯交换反应；
步骤3、将步骤2的出料用低碳醇回收设备单元进行脱醇处理，留下的为 粗脂肪酸烷基酯液体；
步骤4、对所述粗脂肪酸烷基酯液体进行离心分相分出亲水相；
步骤5、对所述粗脂肪酸烷基酯液体进行离心分出亲水相后的脂肪酸烷基 酯加热到260℃-335℃使汽化并冷凝，该馏出物就是生物柴油。
5M3不锈钢罐反应器扩试。将3000g脱水除杂餐饮废油，600g甲醇(98％)， 35g催化剂NaOH，分别加入反应器。开动搅拌进行混相，开动循环泵，使反 应混合物在搅拌式反应器和微波静态反应器形成的环路中进行循环，并开动 微波反应器使进行酯化/酯交换，反应温度35-55℃，循环反应20min(使用 固体催化剂如硫酸铁或SO4 2-/TiO2或CaO/MgO适当延长)。然后送入经改装的两 个串联的二级微波管式反应器，进一步进行酯化/酯交换反应70秒。上述经 酯化/酯交换的反应物进入微波加热器，控制温度70℃以上使醇汽化蒸发，至 无甲醇逸出为止。然后用高速离心机分离出甘油水相。剩余粗甲酯进行热水 洗和酸洗(使用固体催化剂时可免去洗涤)，离心分相，然后进入微波反应器 在110-120℃进行脱水干燥处理，至无水泡逸出为止。上述脱水干燥粗甲酯， 于反应器内预热到250-260℃，已汽化物直接进入冷凝器经冷凝收集，未汽化 部分随后进入改装的两个串联的微波管式反应器以最大辐射功率进行再沸汽 化，再经冷凝收集。反应结果：得脱水粗甲酯3108.6g，260℃前馏分2707.8g (占92.2％)，260℃以上馏分228.5g(占7.8％)，合计液体馏分2936.3g，残 留液渣128g(回收于再酯化/酯交换)。
对生物柴油产品用公知方法进行测定与定量[中国油脂，2004，29(4)： 56-58]：(1)气相色谱条件DB-1毛细管柱，FID检测器，检测器微电流放大器 量程8，衰减比0，汽化室温度300℃，检测器温度310℃，柱温采用程序升 温：初温190℃，保留2min，以10℃/min升至300℃，保留10min。(2)转化 率计算：由于甘三酯的沸点比一酯二酯和甲酯的沸点高，转化率计算法是将 气相色谱图中生物柴油比原料油小的峰以前的峰全部相加(空气峰除外)作为 转化率。则微波酯交换制备生物柴油的甘油三酯转化率100％，脂肪酸甲酯含 量96％(wt％)以上，收率≥95％。
在固液分离操作中，餐饮垃圾中的固态物已基本除去，因此，污水中含 有的固态物质已较少，可直接采取大孔载体微生物处理法(图3)，或采用化 学净化处理方法。污水处理可采用以下方法：先投放石灰乳(质量百分浓度 2-5％)，对水体进行中和，将水体pH调至7.6-8.8，再加入硫酸亚铁溶液(质 量百分浓度5-10％)，使其在水体中的浓度为100-1000ppm，搅拌均匀，静置 1-2小时。然后将污水过滤得到工艺回用水，过滤在过滤器中完成，过滤器可 采用稀土瓷砂作基层，活性炭作过滤介质。通过上述处理方法后，水体的COD (mg/l)＜100。
固液分离后固相物料经拣除杂物塑料、玻璃、石头和金属，剩余物进行 粉碎；剩余物中主要含有淀粉、纤维素、蛋白质，经粉碎的物料加水加料调 质水解糖化发酵可生产乙醇。乙醇发酵的酵母菌只能转化单糖使成乙醇，而 不能直接利用淀粉和纤维素转化成乙醇。因此，餐饮垃圾固相物料制备乙醇 的第一步是把含淀粉和纤维素的餐饮垃圾固相物料通过各种方法如酸水解或 酶水解转化成糖即所谓糖化，第二步由酵母菌发酵生成乙醇。
相比淀粉，纤维素更难水解。在固相物料预处理过程中，可采用酸水解。 固相物料酸水解可通过如下步骤来实现：稀酸水解中，水中氢离子可与纤维 素上氧原子结合使其变得不稳定，容易与水反应，纤维素长链即在该处断裂， 同时又放出氢离子。所得葡萄糖还会进一步反应，生成不希望的副产品乙酰 丙酸和甲酸。可把纤维素稀酸水解表示为串联一级反应：纤维素→葡萄糖→ 降解产物，式中两个反应速率常数既与温度有关，也和液相中酸浓度有关。 大部分天然生物质对酸度变化显示一定缓冲能力，故加入酸液的pH值和反应 器内实际pH值并不完全相同。不过一般认为纤维素水解反应的活化能要比葡 萄糖分解的活化能高，故在条件可能情况下，采用较高水解温度有利。对硫 酸来说，原来常用水解温度170-200℃间，最高可达230℃以上。高温下半纤 维素水解机理类似于纤维素，但在较低温度下(低于160℃时)，半纤维素各部 分水解难易程度不同。一般反应初期半纤维素在酸作用下生成聚合度不同低 聚糖，低聚糖再进一步水解为单糖。不同聚合度低聚糖浓度比单糖低得多。 半纤维素水解产物也会进一步反应，如木糖可分解为糠醛。影响水解效率的 主要因素有原料粉碎度、液固比、反应温度、时间、酸种类和浓度等。原料 越细，原料和酸液的接触面积越大水解效果越好，特别是在反应速率较快时 可使生成的单糖及时从固体表面移去。液固比即所用水解液体积和固体原料 质量比(单位L/kg)，常用液固比8-10之间，也有低到5。温度对水解速率影 响很大，一般温度上升10℃水解速度可提高0.5-1倍。但高温也使单糖分解 速度加快。故当水解温度高时所用时间可短些，反之用时间可长些。从理论上 看，酸浓度提高1倍而其他条件不变时水解时间可缩短1/3～1/2。但这时酸 成本增大，对设备抗腐蚀要求也会提高。常用酸浓度不超过3％。稀酸水解一 般用硫酸和盐酸，盐酸水解效率优于硫酸。在实验室磷酸和硝酸也被用于水 解。马来酸也可(二羧酸)水解纤维素，不但可得到和硫酸相同转化率，而且 生成糖降解产物较少。
某些无机盐(如ZnCl2、FeCl3等)可促进酸催化作用。FeCl2与FeCl3有助催 化能力，且价格低廉(用废盐酸和铁屑就能方便生产)。总的说，稀酸水解工 艺较简单，原料处理时间短。但糖产率较低，且会生成对发酵有害的副产品。
如原料粉碎到直径小于2.5cm后进入一级酸浸泡器，加热到50℃，并浸 泡于0.7％硫酸溶液。出浸泡器原料入二级水解反应器，在这里温度升到190 ℃，用0.7％硫酸水解，停留3min，可把约20％纤维素和80％半纤维素水解， 部分淀粉也得到水解。每级水解反应器的水解液含有约30％固体(包括悬浮和 溶解)。水解液入闪蒸器减压降温到约130℃，在闪蒸器内停留约2h，大部分 低聚糖进一步转化为单糖；然后使水解液进入逆流淤浆洗涤器进行液固分离， 并洗去固体中糖和其他可溶物，洗涤水用量是固体质量3-4倍；分离得到糖 液和洗涤水混合后入一级pH值调节器；出洗涤器固体流(固体浓度30％)经螺 旋压榨器进一步脱水，使固体浓度提高到45％，然后入二级酸浸泡器。浸透 了酸的固体原料入二级水解反应器并温升到220℃，用1.6％硫酸水解，停留 时间3min，可把剩余纤维素约70％转化为葡萄糖，其余30％转化为HMF和其 他副产品，而淀粉几乎完全得到水解。排出二级水解反应器水解液同样入闪 蒸器减压降温，不再洗涤。在一级pH值调节器中加入石灰水中和硫酸，把溶 液pH值升到约5.5，可使大部分硫酸钙(石膏)沉淀经过滤除去，滤液冷却到 35℃后入发酵器。
在发酵阶段液体停留时间为32h，可采用既能发酵葡萄糖，又能发酵木糖 的转基因菌种。发酵液用传统精馏方法得共沸酒精，再用分子筛脱水制得99.9 ％酒精，加入5％汽油制成变性酒精贮存。
也可使用微波辅助水解淀粉和/或纤维素生产燃料乙醇，其使用装置可采 取申请人同日申请的中国发明专利“工业化微波辅助水解淀粉和/或纤维素生 产燃料乙醇的装置”。
如图2所示，将经过预处理(如粉碎、液化等)的淀粉或纤维素浆液， 打入微波釜式反应器A1，A2、A3分别是无机酸和无机盐高位计量罐，A4是第 一微波反应器，具体的说在此是微波管式反应器，A5、A6是物料输送泵，A7、 A8组成第二微波反应器。
初始开车是将计算量原料淀粉或纤维素打入微波釜式反应器A1，开动搅 拌器和循环泵A5进行强制循环，并开动微波釜式反应器A1上的微波发生器 以及第一微波反应器A4(在此为微波管式反应器)，保持一定温度进行一级回 流水解糖化反应(时间控制)；一级微波水解反应结束时，开动送料泵A6(流 量控制)使物料进入第二微波反应器A7与A8进行连续两级水解反应。当第 一个一级回流水解反应终了，同时进入并联的下一个A1反应器(依次类推)， 以反应器组合程序切换可以实现程控连续化操作[以程控多反应器水解法，实 现连续均衡的水解糖化过程，如发明人在专利86108906中的MOS数字电路可 实现这种水解反应的自动控制]。如此，物料连续通过微波反应器，以比较短 的时间就可以完成碳水化合物(淀粉和纤维素)的水解糖化，经过水解糖化 的淀粉或纤维素物料，进入公知的多级发酵工段、蒸馏和精馏及分子筛脱水 工段，最终得到燃料乙醇，从而实现微波催化糖化的工业化。
以西安市餐饮垃圾为例，说明餐饮废弃物无害化处理和资源化利用的产 业化生产规模及其工艺。
依西安市餐饮垃圾数量，设计确定为年处理餐饮废弃物为15万吨。据此 其综合利用的生产项目的年产能为：合成生物柴油1万吨；糖化生产燃料乙 醇1万吨；微生物发酵生产蛋白饲料2万吨；发酵生产有机肥料2万吨以上； 年处理餐饮垃圾分离污水10万M3。依据概略设计，该餐饮垃圾处理和资源化 利用产业化开发项目的总投资约7500万元，可实现年销售额1.3-1.5亿元人 民币，可获税利3500万元，同时取得垃圾无害化环保效益和其它综合效益。
餐饮废弃物主要成分是油脂和蛋白质，其中水分占75％，干物质占25％。 干物质内含粗蛋白质20％，含能量15.9J/kg(蛋白和能量水平大致介于玉米 和豆粕之间)。上述指出主成分是油脂和蛋白质，能量物质包括油脂和淀粉。 依据干物质总占25％，故油脂取6-8％，蛋白取5-8％、蔬菜和淀粉取7-9％。 依此计算，全年废水量是11.25万吨，废油脂0.9-1.2万吨，蛋白0.75-1.2 万吨、多糖类1.05-1.35万吨。据此可生产：
①生物柴油：0.8-1.1万吨(产能按1万吨设计)；
②燃料乙醇：产能按1万吨设计。在1万吨基础上，根据生物能源发展需 要，逐步扩大乙醇生产规模。另根据对有机垃圾水解后用酒精酵母进行的发 酵乙醇实验表明，每吨垃圾可生产约80L酒精，据此计算，年15万吨餐饮垃 圾应可生产酒精是12000吨。说明计算与实验是符合的。全国每年约产1.5 亿吨有机垃圾，应可生产乙醇1200万吨，是一笔很大的再生资源和能源；
③蛋白饲料：产能按2万吨设计。即餐饮废弃物外加诸如麸皮和酒糟等一 起发酵，生产蛋白饲料2万吨(如蛋白含量20％以上饲料)；
④有机肥料：产能按2万吨设计。燃料乙醇等发酵废弃物和剩余餐饮垃圾 以及添加农业固体废物，经发酵而制成有机肥料2万吨。另一种制肥路线是： 将餐饮污水处理后的污泥和餐饮垃圾剩余物及发酵残留物，连同农业废弃物 一起进行固体发酵，将发酵混合料与无机营养元素辅料混拌配料，经造粒烘 干，可得到颗粒肥料；
⑤年处理餐饮垃圾分离污水10万M3。
以上合计年处理餐饮垃圾约15万吨。若西安餐饮废弃物总量发生变化， 则上述加工制品量也做相应增减，以最终能彻底无害化处理和全部利用餐饮 废弃物为最终目标。