技术领域
[0001] 本
发明属于固体废弃物处理领域，涉及一种用于提高餐厨垃圾附加值的处理方法，尤其涉及一种餐厨垃圾厌
氧发酵产出中间产品(主要为游离
氨基酸和还原糖)的工艺。
背景技术
[0002] 餐厨垃圾(Kitchen garbage)是家庭、公共食堂和餐饮行业等产生的食物垃圾的总称，它们是城市生活垃圾的重要组成部分。随着我国经济的不断发展，人们的生活
水平有了很大的提高，但是伴随着经济高速发展的是资源的浪费问题，其中食物资源的浪费更为严重。目前，我国城市餐厨垃圾人均年产量约为350kg，年增长率约为6％～10％，有2/3的城市处在餐厨垃圾的包围之中。据了解，大部分一线城市的餐厨垃圾日生产量在1000吨以上，以上海和北京为例，餐厨垃圾日产生量分别达到了1300吨和1200吨。
[0003] 餐厨垃圾的组成成分相当复杂，主要由水、米饭、面、蔬菜、肉类组成，也会包含纸巾、肉骨、鱼刺等。餐厨垃圾在化学组成上富含
淀粉、
蛋白质、脂肪以及
纤维素等，含水率高达80％，具有含水率高、营养丰富、易腐烂的特点。同时还含有氮、磷、
钾、
钙等微量元素，通过有效的资源化处理能获得有机
肥料、生态
饲料、
生物柴油等产品。餐厨垃圾也可用作某些发酵的底物，餐厨垃圾的
水解液还可以用来生产高附加值的发酵产物，如游离氨基酸、乳酸等。
[0004] 餐厨垃圾在存放、收集及转运的过程里，由于含水率高和营养丰富的特点，极易滋生病原菌和蚊蝇，给周围的环境带来很大的影响。国内的大部分城市的餐厨垃圾(60％～70％)直接作为饲料供给养殖场，这样有可能导致动物和人类
疾病的互相感染；还有少量的餐厨垃圾未经处理直接排入下水道，以致出现“地沟油”问题。
[0005] 常规的城市固体处理技术不适合餐厨垃圾的处理。常规的城市固体处理技术有焚烧、填埋等。餐厨垃圾具有含水率高，有机物含量丰富，有些地区的餐厨垃圾还具有含盐量高的的特点，若直接进行填埋会给
地下水带来污染，所携带的病原菌和蚊蝇也会传播到填埋地区，含盐量高的餐厨垃圾也会带来
土壤盐
碱化的问题。餐厨垃圾的含水率较高，直接燃烧会浪费很多的
能源。
[0006] 针对餐厨垃圾带来的巨大问题和安全隐患，相关政府部
门也正在给予越来越多的关注。根据国务院《关于进一步加强城市生活垃圾处理工作的意见》(国发〔2011〕9号)的要求，到2030年全国城市生活垃圾基本实现无害化处理。根据“十三五”规划，到2020年末，餐厨垃圾处理能
力要达到7.5万吨/日。与“十二五”规划中要求的3万吨/日相比，这一数字意味着未来5年处理能力将成倍增长，餐厨垃圾处理行业将迎来更大的挑战。政府和社会各界应在相关政策法规的指导下，抓资源化处理有效手段，努力实现餐厨垃圾的有效利用和资源化处理。
[0007] 本发明开发一种新的用于餐厨垃圾资源化处理的方式，旨在提高餐厨垃圾产品附加值，从而实现餐厨垃圾减量化、无害化、资源化、高附加值，有效避免传统方法造成的资源浪费和二次污染问题。
发明内容
[0008] 本发明涉及一种用于提高餐厨垃圾附加值的处理方法，其特征包括以下工序：
[0009] (1)前处理：将收集来的餐厨垃圾首先分离杂物，去除其中的餐巾纸、塑料、骨头、金属等杂物，然后进入进行机械
破碎装置，是的餐厨垃圾颗粒直径小于10mm，同时筛选出潜在的其他杂物，保证原料
质量。前处理中物料是通过循环传送带运输。机械破碎是为了将餐厨垃圾中的大
块蔬菜、肉块破碎至颗粒小于10mm。
[0010] (2)
超声波处理：将前处理破碎过的餐厨垃圾输送到
超声波处理设备，做进一步细化，达到颗粒直径小于5mm，取出其中颗粒较大物料进行循环处理。其处理目的是为降低颗粒
比表面积，有利于后续
微生物发酵。
[0011] (3)高压
蒸汽灭菌处理：将处理均匀的物料转移至高压灭菌设备中进行高压灭菌处理，一方面达到灭除杂菌，排除本地菌群的干扰，降低微生物间的竞争作用，另一方面达到进一步破碎物料结构的作用。高压灭菌
温度为121℃，20min，压力达到101-105Kpa。灭菌结束后，在无菌操作工环境下，混合均匀物料，同时调节固液混合比为30∶100(g/ml)。
[0012] (4)厌氧发酵处理：将上述物料转移至厌氧
发酵罐中，同时接种厌氧发酵微生物，将其中有机物转化为游离氨基酸等小分子物质。该工序过程中，发酵温度设为51℃，上下浮动不超过3℃，机械搅拌装置速率为500r/min进行间歇式搅拌，同时监测发酵罐PH值，幅度为4.0-5.0。至固相餐厨垃圾反应完全后终止反应。
[0013] (5)离心分离：将发酵完全的产物经4℃离心分离，上层油脂优先分离用于合成生物柴油，中间水解液经纯化后冷藏，用于后续生产；下层沉淀物经干燥灭菌处理后后得到
生物肥料。工序中，离心温度4℃，是为降低微生物活动，同时保证上层油脂
固化。离心速度为12000r/min，确保完全分离。离心完成后，中层水解液保存在零下20℃。
[0014] (6)发酵渣滓经高温灭菌，根据其成分，相应添加元素，制作成
有机肥料，提高其附加值，从而实现餐厨垃圾高效利用。
[0015] (7)上层油脂合成生物柴油。将离心分离的油脂转移至反应装置中，添加
乙醇，同时接种脂肪酶进行酯化反应，从而转化为生物柴油。其中反应最佳温度为40℃，最佳油脂∶乙醇比例为1∶10，最佳反应时间为24h。
[0016] (8)水解液经纯化后主要成分为游离氨基酸和
碳水化合物。游离氨基酸，根据其成分分离出不同氨基酸，制备成相应的氨基
酸溶液，可用于工业应用以及
畜牧业。碳水化合物水解液经过二次发酵获得乳酸，用于工业生产。纯化过程中产生的废液处理后用于循环发酵，或者用于城市绿化。
[0017] 与
现有技术相比，本发明中前处理和超声波处理工序可以保证物料均匀一致，将成分复杂的原料转化为颗粒直径较小的均匀物料，有利于后续工序的顺利进行。同时，对于发酵产物，针对上中下三层的产品，分别处理，以达到资源化程度最大化，保证源头解决餐厨垃圾问题。
[0018] 本发明方法使得餐厨垃圾中油脂
回收利用合成生物柴油，发酵后水解液部分(中间产品)根据成分分为游离氨基酸和碳水化合物。可根据实际情况用于后续工业生产，已达到最优化、最大化的应用。对于
沼渣经过处理以后制成有机肥料，可用于
园艺或者绿化工程肥料使用。整个处理过程中产生的废液经处理过后可用于循环发酵，或者应用于城市绿化、园艺
灌溉用水，最大程度较少废物排放。
[0019] 本发明提供一种综合的餐厨垃圾资源化处理的方式，旨在贯彻餐厨垃圾减量化、无害化的理念，从而实现餐厨垃圾资源化、高附加值，有效避免传统方法造成的资源浪费和二次污染问题。
附图说明
[0020] 图1为本发明餐厨垃圾资源化处理的工艺
流程图。
具体实施方式
[0021] 本发明的具体操作方式有助于本专业以及相关专业技术人员全面了解该项发明，进而宣传推广本发明。
[0022] 餐厨垃圾资源化处理技术，操作步骤包括以下工序：
[0023] (1)前处理：将收集来的餐厨垃圾首先分离杂物，去除其中的餐巾纸、塑料、骨头、金属等杂物，然后进入进行机械破碎装置，是的餐厨垃圾颗粒直径小于10mm，同时筛选出潜在的其他杂物，保证原料质量。前处理中物料是通过循环传送带运输。机械破碎是为了将餐厨垃圾中的大块蔬菜、肉块破碎至颗粒小于10mm。
[0024] (2)超声波处理：将前处理破碎过的餐厨垃圾输送到超声波处理设备，做进一步细化，达到颗粒直径小于5mm，取出其中颗粒较大物料进行循环处理。其处理目的是为降低颗粒比表面积，有利于后续微生物发酵。
[0025] (3)高压蒸汽灭菌处理：将处理均匀的物料转移至高压灭菌设备中进行高压灭菌处理，一方面达到灭除杂菌，排除本地菌群的干扰，降低微生物间的竞争作用，另一方面达到进一步破碎物料结构的作用。高压灭菌温度为121℃，20min，压力达到101-105Kpa。灭菌结束后，在无菌操作工环境下，混合均匀物料，同时调节固液混合比为30∶100(g/ml)。
[0026] (4)厌氧发酵处理：将上述物料转移至厌氧发酵罐中，同时接种厌氧发酵微生物，将其中有机物转化为游离氨基酸等小分子物质。该工序过程中，发酵温度设为47℃，上下浮动不超过3℃，机械搅拌装置速率为500r/min进行间歇式搅拌，同时监测发酵罐PH值，幅度为4.0-5.0。至固相餐厨垃圾反应完全后终止反应。
[0027] (5)离心分离：将发酵完全的产物经4℃离心分离，上层油脂优先分离用于合成生物柴油，中间水解液经纯化冷藏，用于后续生产；下层沉淀物经干燥灭菌处理后后得到生物肥料。工序中，离心温度4℃，是为降低微生物活动，同时保证上层油脂固化。离心速度为12000r/min，确保完全分离。离心完成后，中层水解液保存在零下20℃。
[0028] 发酵渣滓经高温灭菌，根据其成分，相应添加元素，制作成有机肥料，提高其附加值，从而实现餐厨垃圾高效利用。
[0029] 上层油脂合成生物柴油。将离心分离的油脂转移至反应装置中，添加乙醇，同时接种脂肪酶进行酯化反应，从而转化为生物柴油。其中反应最佳温度为40℃，最佳油脂∶乙醇比例为1∶10，最佳反应时间为24h。
[0030] 发酵后水解液部分(中间产品)根据成分可分为游离氨基酸和碳水化合物。根据实际情况用于后续工业生产，已达到最优化、最大化的应用。纯化过程中产生的废液处理后用于循环发酵。
[0031] 以上所有设备和
操作系统均由计算机控制，实现对设备运行和设备运行数据的实时监控和远程控制。远程操作系统的运行有利于提高工作的自动化和智能化，有利于减轻劳动力成本和外界环境因素的干扰，有助于提高产品的
稳定性和高效性。
[0032] 以上所述操作步骤是本发明实际运行中的最佳的操作方法，但本发明的保护范围不限于此。因此，本发明的保护范围应以发明
权利要求的范围为准。
