一種餐廚垃圾製備生物蛋白飼料的方法
2023-10-19 01:46:07
專利名稱：一種餐廚垃圾製備生物蛋白飼料的方法
技術領域：
本發明涉及一種餐廚垃圾製備生物蛋白飼料的方法，屬於固體廢棄物無害化、資 源化處理、處置技術領域。
背景技術：
伴隨著經濟的發展和城市化進程的加快，城市生活垃圾的排放量愈來愈大，其中 餐廚垃圾的比例日漸上升，佔到了城市生活垃圾的37% 62%。保守估計，我國城市餐廚 垃圾的年產生量不低於6000萬噸。餐廚垃圾來源於人的食物，因此決定了餐廚垃圾與一般居民生活垃圾及工業生產 垃圾相比具有較大差異，有其自身的特徵(1)化學組成複雜，主要包括水、無機鹽、有機酸和各種大分子有機化合物。(2)富含有機質，微生物容易生長繁殖，使餐廚垃圾腐敗變質，汙染環境。(3)含水率高達80%以上，給餐廚垃圾的收集、運輸和處理帶來一定難度，且餐廚 垃圾滲濾液通過地表徑流和滲透作用，汙染地表水和地下水。(4)餐廚垃圾富含有機質，主要來源於人的生活消費，有毒有害的化學物質(如重 金屬離子等)含量少。與其它種類垃圾相比，其處理方法相對簡單，可利用價值更大。餐廚垃圾的以上特徵決定了其危害性與資源性並存的雙重屬性。採用正確的工藝 和設備對餐廚垃圾進行合理、恰當的處理，既可以徹底解決環境汙染問題，又可以將其作為 資源回收利用變廢為寶，具有經濟、社會、環境三贏效益。目前，國內外餐廚垃圾處理技術主要包括粉碎直排、厭氧發酵制沼發電法、發酵 制肥法、高蛋白飼料轉化法。這些技術在國外均有應用，並取得了 一定的效果。國內餐廚垃圾處理技術產品主要有肥料和蛋白飼料兩種。但大部分工藝仍然停留 在將餐廚垃圾分選、破碎、脫水、乾燥後直接加工成飼料，而忽略了潛在的「同源相食」的風 險。同時，未考慮到餐廚垃圾中油脂的回收，使大量的廢棄食用油以「地溝油」的形式返回 到食物鏈中，存在很大的安全隱患。因此，提供一種餐廚垃圾製備生物蛋白飼料的方法，提 高蛋白飼料產品質量的同時降低「同源相食」的風險；回收的油脂還可用於燃料油的生產。
發明內容
鑑於上述問題，本發明的任務是提供一種餐廚垃圾製備生物蛋白飼料的方法，通 過高溫溼熱滅菌、脫油除鹽和微生物發酵乾燥一體化工藝，徹底殺死餐廚垃圾中的有害微 生物，將大分子蛋白轉化為小分子蛋白和微生物菌體蛋白，更易被禽畜吸收，克服了同源相 食的風險，實現餐廚垃圾的無害化和資源化。一種餐廚垃圾製備生物蛋白飼料的方法，它包括餐廚垃圾的預處理、溼熱滅菌處 理、脫水、微生物好氧發酵和乾燥一體化等工序。包括如下步驟進行(1)預處理，將餐廚垃圾用密閉的垃圾桶運送至垃圾處理點，秤重後送入預處理系 統進行包括分選工序、破碎和相應的螺旋輸送步驟；
(2)溼熱滅菌處理，將預處理後的餐廚垃圾泵入溼熱反應釜中，進行高溫溼熱蒸
煮；(3)脫水脫油，將溼熱滅菌處理後的物料經過輸送泵送至臥式螺旋離心機趁熱進 行固液分離；脫出的含油廢水送入碟式離心機進行油水分離；分離後的廢水進行厭氧發酵 產沼氣，廢油作為燃料油原料；(4)微生物好氧發酵和乾燥一體化處理，物料經過脫水處理後的固體部分輸送至 臥式發酵乾燥一體機中，添加飼料用微生物進行好氧微生物發酵；發酵過程結束後繼續升 溫進行乾燥處理。本發明的優點是(1)能夠徹底殺死餐廚垃圾中的有害微生物；(2)能夠有效脫出 餐廚垃圾中的鹽分和油脂，解決餐廚垃圾鹽分和動物油脂高的問題；(3)通過微生物發酵 將動物源性蛋白轉化為小分子蛋白和微生物菌體蛋白，更易被禽畜吸收，得到的飼料產品 符合國家標準；(4)降低了同源相食的風險，實現餐廚垃圾的無害化和資源化。
圖1為本發明餐廚垃圾製備生物蛋白飼料的方法流程圖。
具體實施例方式當結合附圖考慮時，通過參照下面的詳細描述，能夠更完整更好地理解本發明以 及容易得知其中許多伴隨的優點，但此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解， 構成本發明的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發 明的不當限定，其中實施例1 參照附圖，本發明利用餐廚垃圾製備生物蛋白飼料的方法詳細的步驟如下1、預處理，將餐廚垃圾用專業密閉的垃圾桶運送至垃圾處理點，秤重後送入預處 理系統進行包括分選工序、破碎和相應的螺旋輸送步驟；分選工序包括機械分選和手工分 選，主要去除塑膠袋、筷子、玻璃製品、鐵器等雜質。破碎機將餐廚垃圾破碎，便於後續泵的 輸送，保證處理過程的均勻性。2、溼熱滅菌處理，將預處理後的餐廚垃圾泵入溼熱反應釜中，進行105_135°C高溫 溼熱蒸煮。3、脫水脫油，將溼熱滅菌處理後的物料經過輸送泵送至臥式螺旋離心機趁熱進行 固液分離；脫出的含油廢水送入碟式離心機進行油水分離；分離後的廢水進行厭氧發酵產 沼氣，廢油作為燃料油原料；4、微生物好氧發酵和乾燥一體化處理，物料經過脫水處理後的固體部分輸送至臥 式發酵乾燥一體機中，添加飼料用微生物進行好氧微生物發酵；發酵結束後升溫至70°C， 在原位進行乾燥處理；所述步驟1中有廢液收集步驟，收集後的廢液送至油水分離系統處理。所述步驟2是向步驟1得到的物料中通入150°C飽和蒸汽，加熱增壓到 0. 3-0. 4MPa。同時，開動攪拌器攪拌，釜內維持105-135°C狀態下溼熱蒸煮30-90min。所述步驟2溼熱滅菌處理有傳動、蒸汽加熱、滅菌、冷卻步驟，溼熱反應釜為立式，滅菌過程中熱蒸汽直接接觸物料，使物料在罐內保持溼度為85% -87%，在罐體中部 裝有溼度計，隨時掌握罐內發酵物料的溼度情況；控制溫度、壓力的數值為105-135°C， 0. 3-0. 4MPa。所述步驟4是將步驟3得到的固體部分中添加枯草芽孢桿菌啤酒酵母菌產朊 假絲酵母=1 1 1為混合菌劑，接種量(重量比)，在35°C 45°C的溫度下通 過加熱、機械攪拌和通風等手段，進行10小時快速好氧發酵。發酵結束後，通過70°C中溫、 通風等手段對物料進行原位乾燥處理，最終得到含水率為13%的生物飼料粗產品。實施例2 —種餐廚垃圾製備生物蛋白飼料的方法，包括如下步驟進行1、收運餐廚垃圾的收運主要分為油脂收運和餐廚垃圾固態物收運兩部分。餐廚 垃圾中油脂部分和固態物質分開收集，各自運輸。收運後，油脂可出售給專門的油脂回收單位作為燃料油的生產原料，也可自行配 置生產裝置生產生物柴油。餐廚垃圾固態物質收集、運輸和投入系統均採用後裝式垃圾車。該車型為全封閉 結構，可防止餐廚垃圾外流和惡臭外溢造成的環境汙染。集中收集運輸後，將餐廚垃圾稱重 後投入料鬥。2、預處理預處理系統垃圾處理能力不小於15噸/小時。預處理系統包括分選工序、破碎機 和相應的螺旋輸送設備。為保證不形成臭氣無組織排放和汙水遺灑，整個預處理過程在封 閉狀態下完成，而且系統帶自動清洗功能，臭氣收集集中處理。鏈板輸送機用於給破碎機連續均勻地輸送物料，鏈板採用不鏽鋼製造，輸送速度 和料層厚度可調節。在鏈板輸送過程中，對物料進行分選，去除塑膠袋、筷子、玻璃製品、鐵 器等雜質。鏈板具備濾水功能，能在露天和潮溼的惡劣環境下可靠地工作。鏈板輸送機下 設有廢液收集系統，收集後的廢液送至油水分離系統處理。分選後的物料經過皮帶輸送機直接進入破碎機進行破碎，有效地將纖維物料切 斷，使貝殼、骨頭等雜物粉碎，便於後續輸送，保證處理過程的均勻性，也提高了飼料的營養 價值。3、溼熱滅菌處理溼熱反應釜由傳動系統、外夾套、內筒體、蒸汽加熱、滅菌、冷卻系統等幾部分組 成。溼熱反應釜為立式，高溫溼熱滅菌過程中熱蒸汽直接接觸物料，使物料在罐內保持理想 的溼度，在罐體中部裝有溼度計，可隨時掌握罐內發酵物料的溼度情況。反應釜設置有溫度 和壓力檢測系統，可以在線觀察溫度、壓力變化。預處理後的物料通過軟管泵從溼熱反應釜上部廢料入口處進入，進料完畢後，關 閉進料閥，開啟蒸汽閥，150°C飽和蒸汽通入溼熱反應釜。加熱增壓同時，攪拌器攪拌，釜內 維持120°C狀態下溼熱滅菌1小時。水蒸汽投入完畢後，進汽閥關閉，之後進入排氣洩壓階 段，反應釜上部的蒸汽洩壓閥開啟，釜內恢復常壓後進行卸料。4、脫水脫油將溼熱滅菌處理後的物料經過輸送泵送至臥式螺旋離心機趁熱進行固液分離；脫 出的含油廢水送入碟式離心機進行油水分離；分離後的廢水進行厭氧發酵產沼氣，廢油作 為燃料油原料。
5
5、微生物好氧發酵和乾燥一體化物料經過脫水處理後的固體部分輸送至臥式發酵乾燥一體機中，添加適量的飼料 用微生物進行好氧微生物發酵。以枯草芽孢桿菌啤酒酵母菌產朊假絲酵母=1 1 1 為混合菌劑，接種量2% -7%，在35°C 45°C的溫度下通過加熱、機械攪拌和通風等手段， 進行10小時快速好氧發酵。發酵結束後，通過70°C中溫、通風等手段對物料進行原位乾燥 處理，最終得到含水率為13%的生物飼料粗產品。溼熱滅菌過程破壞了垃圾有機物中的細胞質，使大部分內含水變為細胞間水和流 動水，減少了乾燥難度，發酵後物料蛋白含量增加。6、飼料後處理經過乾燥處理的物料含水率符合飼料要求，後處理工序主要是對粗飼料進行進一 步的篩分、粉碎，去除少量鐵屑、玻璃，並保證飼料粒度一致、符合要求。處理後的產品達到國家《飼料衛生標準》(GB 13078-2001)的要求，穩定性好不變 質。7、厭氧發酵含油廢水經油水分離後的高濃度有機廢水COD值為40000mg/L，經UASB厭氧發酵 產沼氣，沼氣淨化後儲存於柔性膜式沼氣儲氣罐中，用於供能。8、汙水處理系統油水分離後的廢水經過厭氧發酵後COD值為12000mg/L，與車間衝洗廢水、設備清 洗水和生活汙水一同進入汙水處理系統，達標後排放。顯然，本領域技術人員基於本發明的宗旨所做的許多修改和變化屬於本發明的保 護範圍。如上所述，對本發明的實施例進行了詳細地說明，但是只要實質上沒有脫離本發 明的發明點及效果可以有很多的變形，這對本領域的技術人員來說是顯而易見的。因此，這 樣的變形例也全部包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種餐廚垃圾製備生物蛋白飼料的方法，它包括餐廚垃圾的預處理、溼熱滅菌處理、 脫水脫油、微生物好氧發酵和乾燥一體化工序，其特徵在於包括如下步驟(1)預處理，將餐廚垃圾用密閉的垃圾桶運送至垃圾處理點，秤重後送入預處理系統進 行包括分選工序、破碎和相應的螺旋輸送步驟；(2)溼熱滅菌處理，將預處理後的餐廚垃圾泵入溼熱反應釜中，進行高溫溼熱蒸煮；(3)脫水脫油，將溼熱滅菌處理後的物料經過輸送泵送至臥式螺旋離心機趁熱進行固 液分離；脫出的含油廢水送入碟式離心機進行油水分離；分離後的廢水進行厭氧發酵產沼 氣，廢油作為燃料油原料；(4)微生物好氧發酵和乾燥一體化處理，物料經過脫水處理後的固體部分輸送至臥式 發酵乾燥一體機中，添加飼料用微生物進行好氧微生物發酵；發酵過程結束後繼續升溫進 行乾燥處理。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟(1)中的分選工序包括機械分選 和手工分選，主要去除塑膠袋、筷子、玻璃製品、鐵器雜質。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟(1)中的破碎作用在於將餐廚垃 圾破碎，便於後續輸送，保證處理過程的均勻性。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟(2)溼熱滅菌處理方法是進料 完畢後，向溼熱反應釜中通入150°C飽和蒸汽，加熱增壓的同時開動攪拌器攪拌，溼熱反應 釜內維持105-135°C狀態下溼熱蒸煮30-90min。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟(4)中的微生物好氧發酵是以 枯草芽孢桿菌啤酒酵母菌產朊假絲酵母=1:1:1為混合菌劑，接種量2% -7%，在 35°C 45°C的溫度下通過加熱、機械攪拌和通風手段，進行10小時好氧發酵。
6.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟(4)中的乾燥工序是，發酵結束 後，無需將物料取出，通過70°C中溫、通風手段對物料進行原位乾燥處理，最終得到含水率 為13%的生物飼料粗產品。
7.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟(1)中有廢液收集步驟，收集後 的廢液送至油水分離系統處理。
8.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟(2)溼熱滅菌處理有傳動、蒸汽 加熱、滅菌、冷卻步驟，溼熱反應釜為立式，滅菌過程中熱蒸汽直接接觸物料，使物料在罐內 保持溼度為85% _87%，在罐體中部裝有溼度計，隨時掌握罐內發酵物料的溼度情況；控 制溫度、壓力的數值為105-135°C，0. 3-0. 4MPa。
全文摘要
本發明涉及一種餐廚垃圾製備生物蛋白飼料的方法，屬於固體廢棄物無害化、資源化處理、處置技術領域。包括餐廚垃圾的預處理、溼熱滅菌處理、脫水、微生物好氧發酵和乾燥一體化等工序。本發明的製備方法有以下優點(1)能夠徹底殺死餐廚垃圾中的有害微生物；(2)能夠有效脫出餐廚垃圾中的鹽分和油脂，解決餐廚垃圾鹽分和動物油脂高的問題；(3)通過微生物發酵將動物源性蛋白轉化為小分子蛋白和微生物菌體蛋白，更易被禽畜吸收；(4)降低了同源相食的風險，實現餐廚垃圾的無害化和資源化。
文檔編號A23K1/10GK101999516SQ20101057736
公開日2011年4月6日 申請日期2010年12月2日 優先權日2010年12月2日
發明者張繼琳, 李來慶, 王敬賢, 許靖平 申請人:北京機電院高技術股份有限公司