餐飲垃圾溼熱加熱製備飼料的方法
2023-06-01 11:23:36 1
專利名稱：餐飲垃圾溼熱加熱製備飼料的方法
技術領域：
本發明涉及一種固體廢物無害化資源化的方法，更特別地，該技術為餐飲垃圾無害化資源化溼熱處理制飼料技術，屬固體廢物處理處置技術領域。
背景技術：
我國城市產生的餐飲垃圾量大、面廣，主要是賓館、飯店、企事業單位食堂等在經營過程中產生的剩飯剩菜、食品生產與加工部門的下腳料以及家庭廚房產生的廚餘垃圾等混合物。此類垃圾以其含水率高、可回收資源含量高、極易腐敗變質汙染環境等特點，在城市生活垃圾中佔有很重要的地位。
由於餐飲垃圾含水率高、營養成分含量高，使得此類垃圾非常容易變質，滋生病毒、細菌等微生物。過去，此類垃圾或者直接拉到郊區餵豬，或者與其它城市垃圾混合處理。前者會造成豬肉品質下降以及一些傳染病的蔓延，後者會大幅度增加城市垃圾的處理難度和處理工作量，從衛生角度和經濟角度都是不適宜的。因此，需要餐飲垃圾單獨處理的無害化、資源化技術。
目前，國內外餐飲垃圾處理技術主要包括以下幾類簡單破碎技術。以快餐為主的歐美發達國家大多是在廚房安裝一臺破碎機，將廚餘垃圾割碎，用水衝到下水管網中，與城市生活汙水一起處理。這種方法優點是價格便宜，操作簡單。但是，這種方式並不適合餐飲垃圾產生量巨大的中國國情。另外，它一方面需浪費乾淨的水進行衝洗，增加了城市汙水處理廠的負荷，另一方面將這些營養物白白衝掉，也是一種巨大的資源浪費。
生物處理技術。出於資源化的概念，國內外很多研究機構開發了基於生物發酵的餐飲垃圾生物處理工藝。它包括厭氧和好氧兩種。厭氧發酵是將有機廢物在厭氧菌作用下，降解產生沼氣，用來發電，底物經脫水製作肥料。好氧發酵是在通空氣的條件下，好氧微生物起作用，使有機廢物發酵達到腐熟，最終將垃圾製成肥料。生物方法工藝簡單，運行費用較低，二次汙染少。但是，餐飲垃圾中的高油脂含量和高含鹽量非常不利於微生物生長，也制約了生物處理技術的效果。另外，生物處理技術受水分、有機物含量、碳氮比、通風等因素影響較大，反應也比較緩慢，最終產物難於處置，並不能最終滿足用戶的需求。
中國專利98103203.6公開了一種廚餘廢棄物再生成禽畜飼料的方法，其特徵在於直接將收集的廚餘廢棄物經來源分類、破碎、計量配方、脫水後至累批待料槽送入臥式攪拌槽進行蒸煮殺菌、發酵和乾燥處理後製成半成品。然後依所需進行造粒或粉劑製成魚、禽、畜飼料。
中國專利00123345.9公開了一種餐飲垃圾的處理方法和裝置。它將餐飲垃圾通過熱解脫水——擠壓脫水脫脂——粉碎、高溫高壓滅菌——乾燥的一套處理過程，最終獲得潔淨畜禽飼料的處理方法及裝置。其處理裝置由物料流動式熱解裝置、擠壓裝置和溶煉裝置組成。
中國02125722.1號專利申請案公開了一種餐飲垃圾飼料化處理方法及用於該方法的成套設備。該方法包括粉碎、脫水、二次粉碎、乾燥及滅菌、添加飼料添加劑和造粒等步驟，還包括對處理過程產生的液體進行油水分離和廢氣曝氣處理。
以上專利的方法均為先脫水，再加熱，且沒有膨化步驟，最終產物中營養結構和物理加工性能改善效果不顯著。
發明內容
本發明的目的是提供一種餐飲垃圾溼熱加熱製備飼料的方法，對餐飲垃圾進行高溫處理製成飼料的方法。
本發明餐飲垃圾溼熱加熱製備飼料的方法，其具體步驟包括去除雜質、破碎、溼熱加熱、膨化處理、脫水脫油、分離回收油脂、乾燥七個步驟。
該方法將去除雜質的餐飲垃圾在含水的環境中進行溼熱加熱，然後膨化，最後脫水乾燥，而中國專利98103203.6，中國專利00123345.9，中國02125722.1號專利申請案均是先脫水，再加熱滅菌，且均沒有膨化步驟。本發明的方法中溼熱加熱時，適量水的存在具有以下優點1、有利於垃圾中的大分子有機物發生化學分解反應，生成易於被動物所消化吸收的小分子有機物，提高產物的消化率，且會產生致香反應，使產物更適於作飼料；2、與乾熱相比，溼熱加熱更容易實現徹底滅菌消毒；3、溼熱加熱可大大提高垃圾的脫水脫油等物理加工性能，有利於後續步驟的加工處理。本發明的膨化步驟可以大大改進固體產物的微觀結構，改善加工性能，使之更適於作飼料。
本發明的方法中，第一步驟利用人工分選和機械分選去除餐飲垃圾中酒瓶蓋、塑膠袋、筷子、勺子、金屬等非營養成分雜質。人工分選可由餐飲單位在收集垃圾時人工完成，機械分選是利用機械分選去汙機來完成。
本發明的方法中，第二步驟是將去除雜質的的餐飲垃圾進行破碎，將垃圾中的骨頭等大塊物質粉碎至一定大小。
本發明的方法中，第三步驟是將經過破碎的餐飲垃圾在含水的環境下進行溼熱加熱處理，調節含水量要求水面淹沒固體物，處理溫度為100～135℃，優選121℃，加熱時間為20～60分鐘，優選30～40分鐘，壓力為1～3atm。加熱方式採用介質加熱，介質可採用導熱油或水蒸氣。反應過程以化學反應為主，大分子有機物分解為易於被動物所消化吸收的小分子有機物，提高產物消化率和營養價值。通過溼熱加熱步驟，對垃圾進行徹底滅菌。
本發明的方法中，第四步驟是將溼熱加熱的餐飲垃圾瞬間卸壓進行膨化，改善固體產物的孔隙率等微觀結構，增強產物的脫水、脫油等物理加工性能。
本發明的方法中，第五步驟是對膨化後的垃圾進行脫水脫油，該步驟可採用重力法，利用溢流設備完成，也可採用壓濾機、滾筒脫水機等脫水設備來完成。
本發明的方法中，第六步驟將脫出的油水混合物通過油水分離器分離回收油脂。
本發明的方法中，第七步驟，對脫水脫油後的垃圾進行乾燥製成飼料原料。
本發明的飼料原料產物符合衛生安全標準。通過調理，可製成營養價值很高的優質魚、家養寵物、禽、畜飼料。
圖1為本發明流程圖。
下面配合流程圖詳細說明本發明的方法。
本發明主要針對賓館、飯店、企事業單位食堂等在經營過程中產生的剩飯剩菜、下腳料，食品加工廠生產過程中產生的食品廢物和居民家庭產生的廚餘垃圾等。
首先，去除收運來的餐飲垃圾中的酒瓶蓋、塑膠袋、筷子、勺子、金屬等非營養成分，這一步最好在垃圾收集時完成，也可通過分選機械如格柵去汙機來完成；然後將垃圾破碎為一定大小，將破碎後的垃圾送至溼熱加熱裝置。
其次，調節水分，使水面淹沒固體物；將垃圾在含水的環境中密閉加熱，加熱溫度為100～135℃，加熱20～60分鐘，優選30～40分鐘。溼熱反應器內的壓力為約1～3atm。對於飯店、賓館等小型溼熱處理裝置加熱方式可採用導熱油加熱，對於小區等大型集中處理工程裝置可採用蒸汽加熱。在此處理步驟，需要有水存在，所以溼熱處理之前，垃圾不脫水。垃圾中的細菌、病毒被殺滅；部分大分子有機物水解，生成易於被動植物所吸收的小分子有機物，蛋白質、澱粉、纖維素、脂肪等營養成分的物理化學結構發生變化，使得更易於被動植物所利用，有利於作飼料原料；垃圾中的蔬菜、肉類細胞被破壞，部分細胞內脂類和細胞內水析出，有利於脫水、脫脂。
接著，將溼熱反應器中的垃圾瞬間卸壓，使垃圾膨化，改善垃圾結構，提高垃圾物理加工性能。
然後，將垃圾進行脫水脫油，垃圾從溼熱反應器迅速卸壓釋放入體積較大的膨化罐，然後送至中轉容器，靜置一段時間，將浮在上層的油水混合物通過溢流分離出來。也可採用壓濾機、滾筒脫水機等脫水設備來完成，脫水設備可商業購得。脫出的油水混合物經油水分離器分離回收廢油脂，送至油脂貯存罐，油水分離器可商業購得。廢水送廢水處理廠。
最後，將脫水脫油後的垃圾進行乾燥。可採用熱風烘乾，具體方法為將脫水後的產物平攤在滾動的鏈條上利用熱風烘乾，熱風由直熱式鼓風機提供，直熱式鼓風機可商業購得。也可採用熱交換器，利用處理過程中產生的熱介質進行換熱乾燥。
乾燥後的固性產物作為飼料原料，經過調理，可製成優質的魚、家養寵物、禽、畜飼料。
此處所說的膨化是指將溼熱處理後的垃圾瞬間卸壓，使垃圾中的水分瞬間汽化逸出，有利於改善垃圾微觀顆粒結構，增加產品孔隙率，提高物理加工性能，增強口感，為最終製成飼料產品服務。所說的瞬間卸壓可採用兩種方式，一種為溼熱反應器通過一個電磁閥瞬間曝露於常壓，這種方式效果最佳，但不易實現，且噪音較大；一種是逐步卸壓，將溼熱反應器通過電磁閥與一個容積遠大於它的容器連接，該容器通過電磁閥與另外一個同等容積的容器相聯，依此可連接多個容器，最末尾的容器通過電磁閥與外界常壓空氣相連。依次逐步開啟電磁閥，使溼熱反應器內壓力逐步降低，採用的容器個數根據實際需要而定。此處逸出的水蒸氣由集氣罩收集，送入廢尾氣淨化系統。
本發明的脫水方式可選擇性的採用離心脫水等一切適用的脫水方法。
本發明的尾氣淨化系統由冷卻裝置、除臭裝置、煙囪組成。工藝各個環節產生的蒸汽、廢氣均通入廢氣淨化系統。所說的冷卻裝置、除臭裝置和煙囪均商業可得。
具體實施例方式
實施例1單個飯店產生的餐飲垃圾量較少，其就地處理採用小型溼熱處理工藝。餐飲垃圾收集時將餐飲垃圾中的瓶蓋、塑膠袋、筷子、勺子、金屬等非營養成分去除。然後利用切割破碎機將垃圾中的骨頭等粗大、硬度較大的物質切割成小塊，此處所用的破碎機可採用中國專利CN1087556公開的切割破碎機。然後將垃圾放入溼熱反應器，調節水面淹沒固體物，在含水的環境中將垃圾加熱到121℃，停留30分鐘。加熱方式採用導熱油加熱。將溼熱處理後的垃圾逐步卸壓，實現膨化，方法為將溼熱反應器通過電磁閥與一個容積遠大於它的容器連接，該容器通過電磁閥與另外一個同等容積的容器相聯，依此可連接多個容器，最末尾的容器通過電磁閥與外界常壓空氣相連。依次逐步開啟電磁閥，使溼熱反應器內壓力逐步降低，排出的氣體通入廢氣淨化器，所採用的電磁閥採用上海大禹公司生產的ZBSF系列不鏽鋼電磁閥。將經過膨化的垃圾產物，通過利用溢流分離出粗油脂，通入儲油容器。然後將固體物進行擠壓脫水，脫出的水分排入市政管網與城市生活汙水一起處理，擠壓脫水機可採用自貢雷鳴公司生產的NDC系列擠壓脫水機。然後將擠壓脫水後的產物平攤在滾動的鏈條上利用熱風烘乾，烘乾蒸發出的氣體由集氣罩收集通入廢氣淨化器，熱風由直熱式鼓風機提供，直熱式鼓風機可採用日本TSK系列熱風機，可由上海宏翊金屬材料有限公司商業購得。烘乾後的產品根據飼料配方進行調理，作為生產魚、家養寵物、禽、畜飼料的原料。
實施例2區域餐飲垃圾處理量較大，餐飲垃圾的的集中處理採用大型溼熱處理工藝。餐飲垃圾收集時將餐飲垃圾中的瓶蓋、塑膠袋、筷子、勺子、金屬等非營養成分去除。將區域內各餐飲單位產生的餐飲垃圾運輸到集中處理廠。利用切割破碎機將垃圾中的骨頭等粗大、硬度較大的物質切割成小塊，此處所用的破碎機可採用中國專利CN1087556公開的切割破碎機。然後將垃圾送至溼熱反應器，調節垃圾水分含量至液面淹沒固體物，加熱至100～135℃，加熱30分鐘，加熱方式採用導熱油加熱。將溼熱處理後的垃圾瞬間卸壓，實現膨化，方法為將溼熱反應器通過電磁閥與外界常壓空氣相連。瞬間開啟電磁閥，使溼熱反應器內蒸汽迅速排出到一個大型容器，大型容器通過引風機通入廢氣淨化器，所採用的電磁閥採用上海大禹公司生產的ZBSF系列不鏽鋼電磁閥。將經過膨化的垃圾產物通入一個中轉容器，利用密度差，使油、水、固體物分層，通過溢流將油水混合物分離出來，通如油水分離器，回收廢油脂，廢水送至城市汙水處理系統。將底層的固體物進行擠壓脫水，脫出的水分送至城市汙水處理系統，擠壓脫水機可採用自貢雷鳴公司生產的NDC系列擠壓脫水機。然後將擠壓脫水後的產物平攤在滾動的鏈條上利用熱風烘乾，烘乾蒸發出的氣體由集氣罩收集，通入廢氣淨化系統，熱風由直熱式鼓風機提供，直熱式鼓風機可採用日本TSK系列熱風機，可由上海宏翊金屬材料有限公司商業購得。烘乾後的產品根據飼料配方進行調理，作為生產魚、家養寵物、禽、畜飼料的原料。
權利要求
1.一種餐飲垃圾溼熱加熱製備飼料的方法，包含有下列步驟垃圾去除雜質、破碎、脫水脫油、分離回收油脂、乾燥，其特徵是在破碎工序後加入溼熱加熱工序，在溼熱加熱工序後加入膨化處理工序。
2.根據權利要求1所述的餐飲垃圾溼熱加熱製備飼料的方法，其特徵是所述的溼熱加熱工序是調節水量至水面淹沒固體物。
3.根據權利要求1所述的餐飲垃圾溼熱加熱製備飼料的方法，其特徵是所述的溼熱加熱工序加熱溫度為100～135℃。
4.根據權利要求1所述的餐飲垃圾溼熱加熱製備飼料的方法，其特徵是所述的溼熱加熱工序其加熱時間為20～60分鐘。
5.根據權利要求1所述的餐飲垃圾溼熱加熱製備飼料的方法，其特徵是所述的膨化處理工序是瞬間卸壓。
6.根據權利要求1所述的餐飲垃圾溼熱加熱製備飼料的方法，其特徵是所述的膨化處理工序是逐步卸壓。
全文摘要
一種餐飲垃圾溼熱加熱製備飼料的方法，屬於固體廢物處理處置技術領域。本發明飼料製備方法包含垃圾去除雜質、破碎、溼熱加熱、膨化處理、脫水脫油、分離回收油脂、乾燥等七個工序，採用本發明製備方法生產的飼料容易被動物消化吸收，在生產過程中沒有二次汙染。
文檔編號A23K1/10GK1596692SQ20041000936
公開日2005年3月23日 申請日期2004年7月23日 優先權日2004年7月23日
發明者聶永豐, 任連海, 王宇卓 申請人:清華大學