餐廚垃圾和糞便無害化處理生產微生物光能有機肥的方法
2023-06-12 16:28:06 1
專利名稱：餐廚垃圾和糞便無害化處理生產微生物光能有機肥的方法
技術領域：
本發明涉及餐廚垃圾和糞便汙染治理技術領域，具體涉及對富含有機生物質的餐廚垃圾和糞便無害化處理後再 利用的方法。
背景技術：
餐廚垃圾和糞便造成的環境汙染非常嚴重，餐廚垃圾處理不善直接威脅環境質量和百姓生活質量及生命安全，糞便直接汙染農村水環境，因此餐廚垃圾和糞便是城鄉環境的頑疾，而餐廚垃圾和糞便的處理技術思路始終沒有固定模式，因此餐廚垃圾和糞便處理成為國際難題，現今也成為中國國內越來越嚴重的、亟待解決的重大環境問題。餐廚垃圾從來源上分為兩類，第一類為餐飲業產生的飲食垃圾，包括酒店、食糖、食品加工廠等排放的食品垃圾；第二類為家庭排放的廚餘垃圾，這些垃圾或者分類排放，或者與生活垃圾混合排放。餐廚垃圾以及生活垃圾中的有機生物質包括各種動物、植物類成分，其中含有糖、食鹽、纖維素、蛋白質、脂肪、澱粉、碳水化合物等，還含有大量的水分，包括細胞結構組織中的膠體結構水、游離水、化學結構水等。糞便包括豬糞、雞鴨糞、牛羊糞等禽畜糞便以及人的糞便，其中含有大量的蛋白質、纖維素、半纖維素和糖類等有機生物質。可見有機生物質快速無害化處理是餐廚垃圾和糞便處理的關鍵，只有徹底消除有機生物質的危害，才能從容考慮減量化、資源化的要求。目前國內餐廚垃圾和糞便等有機生物質處理方式是填埋和堆肥等，這些處理手段都不能完成有機生物質的快速無害化處理，存在極大的應用局限性，對環境的危害也非常大，極易繁殖致病菌、病毒和其他有害生物，尤其是滲浙液和氣體對土壤、空氣和地下水源造成嚴重汙染。另外，發酵產生的氣體中含有高濃度甲烷，存在引起爆炸的危險；有機生物質堆肥處理過程中會不斷產生硫化氫、有機硫化物、吲哚、醛、酮類共200多種產生惡臭的物質，嚴重汙染大氣，其中20多種屬於致癌物；堆肥發酵滅菌程度低，堆肥體中的有害菌的休眠體(芽孢)以及耐熱致病菌都大量滋生，會積累大量毒素會對環境產生二次汙染；因為活性有機質(作物起營養作用低糖類、有機酸類和有機氮化物等)被微生物長期代謝分解作用消耗掉了，堆肥產品營養成分損失嚴重。可見，目前對有機生物質的各種處理方式均不能夠解決實質問題，有較大的二次汙染的可能性，威脅環境安全和人類健康。
發明內容
針對上述問題，本發明提供一種能夠快速處理餐廚垃圾和糞便並以處理後的中間產物生產微生物光能有機肥的方法。本發明所採用的技術方案為一種餐廚垃圾和糞便無害化處理生產微生物光能有機肥的方法，包括以下步驟
(I)將糞便依次使用絮凝沉澱及旋流沉澱方式實現固體液體分離，分離後的固體預備制肥；
(2)將餐廚垃圾送入固液分尚器實現固體液體分尚，分尚出的固體成分輸入粉碎機中粉碎，預備制肥；
分離出的液體送入脫油器脫除餐廚垃圾中的油脂，脫油後的液體輸入到發酵罐中，向發酵罐中加入液體總量2%的乳酸菌母液進行胺基酸發酵；發酵完成後,混合物質輸入膜過濾濃縮器濃縮後存儲，生成濃縮乳酸菌劑預備制肥；
(3)將餐廚垃圾固體粉碎物和糞便固液分離後的固體物作為基料，與有機質載體混合後再加酸進行水解氧化；水解氧化後的物料進行蒸發濃縮處理，濃縮產生的固體成分用於制肥；
(4)向水解後的混合物中加入光觸媒，再加入氮磷鉀成分進行固氮處理，固氮後的物料經過高溫乾燥後達到含水量不超過50% ；
(5)向乾燥後的物料中加入焦碳渣、膨潤土和粘合劑，然後進行造粒，在造粒過程中均勻噴入濃縮乳酸菌劑；
(6)造粒完成後，將顆粒狀肥料送入低溫乾燥系統中乾燥，使其含水率小於25%，得到微生物光能有機肥。綜上所述，本發明採用氣浮、絮凝沉澱和過濾手段實現餐廚垃圾和糞便固體液體分離，並分離出餐廚垃圾中的地溝油；使用高能氧手段消除餐廚垃圾和糞便的臭味，杜絕環境汙染；使用微生物乳酸菌實現餐廚垃圾液體成分氧化降解，生成再生的乳酸菌劑；使用酸性水解氧化手段實現餐廚垃圾和糞便乾燥成分快速無害化氧化水解，並使腐殖酸、糠醛渣、植物油榨油渣、植物殘渣等高有機生物質含量的物資同步完成水解氧化，再經過固氮處理後，加入光觸媒和乳酸菌劑，經過造粒和低溫乾燥後，製成微生物光能有機肥。整個過程中餐廚垃圾和養殖糞便處理徹底，物料循環利用率高。
具體實施例方式為了讓本領域的技術人員能夠更好地了解本發明的技術方案，下面對本發明作進一步的闡述。本發明創造的利用餐廚垃圾和糞便生產微生物光能有機肥的方法，步驟如下
(I)將糞便依次使用絮凝沉澱及旋流沉澱方式實現固體液體分離，分離後的固體預備制肥；
(2)將餐廚垃圾送入固液分尚器實現固體液體分尚，分尚出的固體成分輸入粉碎機中粉碎至60-100目，預備制肥；
分離出的液體送入脫油器脫除餐廚垃圾中的油脂，脫油後的液體輸入到發酵罐中，向發酵罐中加入液體總量2%的乳酸菌母液進行胺基酸發酵；發酵完成後,混合物質輸入膜過濾濃縮器濃縮後存儲，生成濃縮乳酸菌劑預備制肥；
(3)將餐廚垃圾固體粉碎物和糞便固液分離後的固體物作為基料，與有機質載體混合後再加稀硫酸進行水解氧化，水解氧化溫度控制為120°C，壓力不超過0. 2MPa ;水解氧化後的物料進行蒸發濃縮處理，濃縮產生的固體成分用於制肥；(4)向水解後的混合物中加入光觸媒，再加入氮磷鉀成分進行固氮處理，固氮後的物料經過高溫乾燥後達到含水量不超過50% ；(5)向乾燥後的物料中加入焦碳渣、膨潤土和粘合劑，然後進行造粒，在造粒過程中均勻噴入濃縮乳酸菌劑；
(6)造粒完成後，將顆粒狀肥料送入低溫乾燥系統中乾燥，使其含水率小於25%，得到微生物光能有機肥。本發明所述方法中，關鍵的工藝要點詳細介紹如下
I、糞便的初步處理系統需放置在糞便產生地，即養豬場、養雞鴨場和牛羊養殖場內，處理後的水分就地在養殖場內循環使用，沉澱得到的糞便乾物成分運送到餐廚垃圾處理廠中制肥使用；水分淨化處理的方式是高能氧加好氧微生物及微生物膜處理，同步完成糞便除臭工作。其中，旋流沉澱手段利用的旋流沉沙原理，通過懸濁液在迴轉容器中的旋轉離心作用，使懸濁液中的固體成分快速沉澱。沉澱後分離的水中還含有大量的有機汙染成分，需要進行再次絮凝沉澱，分離有機成分，然後二次通過旋流沉澱手段分離沉澱有機成分，降低水的汙染度。 2、餐廚垃圾固液分離系統和液體脫油系統可以放置在餐廚垃圾處理廠內，也可以安裝在餐廚垃圾密閉收運車輛中，餐廚垃圾進入系統中後直接完成固液分離和液體脫油，這個過程同步完成了餐廚垃圾除臭。2. I餐廚垃圾固體粉碎前，需要經過半機械化的雜物分選剔除處理過程，以保證餐廚垃圾的潔淨化，分選剔除的目標是金屬、塑料、破碎餐具等。2. 2脫油時收集的油成分可於生產肥料中的加熱燃料。2. 3餐廚垃圾液體成分使用微生物乳酸菌氧化降解，生成再生乳酸菌。2. 4膜過濾濃縮使用生物超濾膜，能直接實現菌劑與水分的常溫分離。3、加入有機質載體並進行酸性水解氧化的目的在於使制肥原料中大分子的有機生物質轉化為植物可以直接吸收的小分子營養成分，例如將纖維素和半纖維素轉化為單糖、雙糖和多糖，木質素轉化為對羥基苯低聚物，蛋白質轉化為肽和胺基酸等。水解物料濃縮蒸發處理產生的水分按照汙水處理標準處理。加酸水解氧化的具體方式是將餐廚垃圾固體物、養殖糞便固體成分與有機質載體等要水解的物料粉碎至60——100目，然後加入濃度為36%的稀硫酸，加入比例為水解物料總量的0. 2%，然後加熱加壓，溫度為120°C，壓力不超過0. 2MPa，水解時間為2小時，實現有機質的徹底降解。在水解過程中，可以使用超聲波協同氧化手段，使水解徹底快速。有機質載體包括風化煤(腐殖酸)、糠醛渣、植物油渣、植物殘渣等。4、光觸媒為以納米級二氧化鈦為主要材料的具有光催化功能的光半導體材料。光觸媒在光的照射下，會產生類似光合作用的光催化反應，產生出氧化能力極強的自由氫氧基和活性氧，具有很強的光氧化還原功能，可氧化分解各種有機化合物和部分無機物，能破壞細菌的細胞膜和固化病毒的蛋白質，可殺滅細菌和分解有機汙染物，把有機汙染物分解成無汙染的水(H2O)和二氧化碳(CO2),因而具有極強的殺菌、除臭、防黴、防汙自潔、淨化空氣功能。將光觸媒用於肥料添加劑，可以在光的照射下快速分解肥料的有機質和氮磷鉀類營養成分，促進植物對肥料的吸收能力，提高光合作用下能量的轉化率，給植物提供充足的能量，促進植物生長。有機生物質固氮是將有機生物質中摻入氮磷鉀元素後，經過美拉德反應將氮磷鉀元素固化在小分子營養成分的分子結構中，生成有機的氮磷鉀成分，使植物吸收有機營養成分的同時，直接吸收了氮磷鉀元素。5、在制肥造粒之前，需要在有機質成分中加入生活垃圾或植物殘渣熱解氣化剩餘的生物質焦碳渣，加入比例不低於10%，為後來添加的微生物乳酸菌提供可靠的載體，另一方面，可提高肥料的含碳量，給土壤改良提供可靠的碳資源。然後再加入一定量的膨潤土和粘合劑，既為有機肥的造粒提供粘性物資，又給肥料與土壤之間提供親和劑，使肥料能快速融合於土壤中。該步驟中，有機肥料生產完成後，固體肥料每噸配套100公斤濃縮乳酸菌劑。濃縮乳酸菌劑加入量的標準為混合物總量的5 — 8%，產品生產的質量標準為微生物在乾燥後在肥料中的含量不低於3000萬個/克。
6、微生物在周邊環境含水量低於25%條件下進入休眠狀態，在溫度高於78—84°C條件下死亡，因此設計的低溫乾燥溫度不高於65°C，最好控制在40-65°C，乾燥後的有機肥含水量低於25%，最好含水量低於15%，能保持肥料長期有效性。造粒後的物料還需經顆粒篩分機中篩分，將合格的顆粒狀物料計量包裝成為成品的微生物光能有機肥；未成顆粒或粉碎的不合格的物料送回造粒機中繼續造粒。一般造粒的顆粒度為5mm。7、生產有機肥料的材料配比標準一般為
餐廚垃圾固體成分17— 20% ;糞便固體成分25% ；
生物質焦碳渣10% ;微生物菌劑5 — 8% ;風化煤(腐殖酸)10% ；
糠醛渣6% ;植物油渣和植物殘渣6% ;膨潤土和粘合劑7%
氮磷鉀6%(增加1%，為氮磷鉀蒸發儲備);光觸媒4%。有機肥生產標準為NY-525/2011。本發明中未具體介紹的部分均可採用現有技術中的成熟技術手段，在此不再贅述。上述僅為本發明較優的實施方式，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些改變和變形都應屬於本發明所附的權利要求的保護範圍。
權利要求
1.一種餐廚垃圾和糞便無害化處理生產微生物光能有機肥的方法，包括以下步驟 (1)將糞便依次使用絮凝沉澱及旋流沉澱方式實現固體液體分離，分離後的固體預備制肥； (2)將餐廚垃圾送入固液分離器實現固體液體分離，分離出的液體送入脫油器脫除餐廚垃圾中的油脂，分離出的固體成分輸入粉碎機中粉碎，預備制肥； (3)將餐廚垃圾固體粉碎物和糞便固液分離後的固體物作為基料，與有機質載體混合後再加入稀硫酸進行水解氧化；水解氧化後的物料進行蒸發濃縮處理，濃縮產生的固體成分用於制肥； (4)向水解後的混合物中加入光觸媒，再加入氮磷鉀成分進行固氮處理，固氮後的物料經過高溫乾燥後達到含水量不超過50% ； (5)向乾燥後的物料中加入焦碳渣、膨潤土和粘合剤，然後進行造粒，在造粒過程中均勻噴入濃縮乳酸菌劑； (6)造粒完成後，將顆粒狀肥料送入低溫乾燥系統中乾燥，使其含水率小於25%，得到微生物光能有機肥。
2.根據權利要求I所述的利用餐廚垃圾和糞便生產微生物光能有機肥的方法，其特徵在於步驟(4)中所述固氮處理具體是將水解氧化後的混合物輸送到固氮罐中，加入混合物總質量的6%的硫酸按、憐酸鍾材料，混合均勾後對固氣SilS封加熱至140 C，控制固氣內壓カ不超過0. 2MPa，促使有機質與氮磷鉀發生反應，使氮磷鉀與有機質螯合，生成有機氮磷鉀，將氮磷鉀成分固化在有機質分子結構中。
3.根據權利要求I所述的利用餐廚垃圾和糞便生產微生物光能有機肥的方法，其特徵在於步驟(4)中所述光觸媒為以納米級ニ氧化鈦為主要材料的具有光催化功能的光半導體材料。
4.根據權利要求I所述的利用餐廚垃圾和糞便生產微生物光能有機肥的方法，其特徵在於步驟(4)中所述有機質載體包括腐殖酸、糠醛渣、植物油榨油渣、植物殘渣。
5.根據權利要求I所述的利用餐廚垃圾和糞便生產微生物光能有機肥的方法，其特徵在於步驟(2)中脫油後的液體輸入到發酵罐中，向發酵罐中輸入佔液體總量2%的乳酸菌母液進行胺基酸發酵；將發酵成熟的混合物質輸入膜過濾濃縮器濃縮後存儲，生成濃縮乳酸菌劑，並在步驟(5)中使用。
6.根據權利要求I所述的利用餐廚垃圾和糞便生產微生物光能有機肥的方法，其特徵在於步驟(5)中焦碳渣的加入量為物料總量的10%。
7.根據權利要求I所述的利用餐廚垃圾和糞便生產微生物光能有機肥的方法，其特徵在於步驟(5)中膨潤土和粘合劑的總加入量為物料總量的7%，加入前需粉碎到60 —100目。
8.根據權利要求I所述的利用餐廚垃圾和糞便生產微生物光能有機肥的方法，其特徵在於步驟(4)所述高溫乾燥的溫度控制為120— 140°C。
9.根據權利要求I所述的利用餐廚垃圾和糞便生產微生物光能有機肥的方法，其特徵在於步驟(6)中所述低溫乾燥時溫度控制在40-65°C。
全文摘要
本發明涉及一種餐廚垃圾和糞便無害化處理生產微生物光能有機肥的方法。該方法包括:(1)將糞便和餐廚垃圾分別進行固體液體分離的步驟；(2)餐廚垃圾分離出的液體脫油後製成濃縮乳酸菌劑的步驟；(3)將分離出的固體物作為基料，與有機質載體混合後再加酸進行水解氧化；(4)加入光觸媒、氮磷鉀成分後，高溫乾燥；(5)再加入焦碳渣、膨潤土和粘合劑，造粒，在造粒過程中噴入濃縮乳酸菌劑；(6)將顆粒狀肥料低溫乾燥得到微生物光能有機肥。本發明採用餐廚垃圾及糞便製得有機質材料制肥，實現餐廚垃圾和糞便等有機生物質的無害化處理並回收再利用目的，垃圾處理徹底，物料利用率高。
文檔編號C05F9/00GK102757286SQ20121024489
公開日2012年10月31日 申請日期2012年7月16日 優先權日2012年7月16日
發明者侯小兵 申請人:侯小兵