本發(fā)明涉及垃圾處理技術領域，尤其是一種用于餐廚垃圾高效好氧堆肥的除油制劑及其制備方法。
背景技術：
隨著我國經濟的發(fā)展和城市化進程的加快，城市生活垃圾的排放量越來越大，其中餐廚垃圾所占的比例日漸上升，占到了城市生活垃圾的37～62％。餐廚垃圾極易變質、腐敗、滋生有害微生物和蚊蠅，產生大量毒素及散發(fā)惡臭氣體，如果不加以處理會嚴重影響城市面貌、損害居民身體健康、破壞環(huán)境質量。
高效好氧堆肥是利用微生物降解餐廚垃圾的一種技術，具有成本低、降解速度快、占地面積少、減量化、無害化的優(yōu)點，可以應用于堆肥廠、餐廳和家庭，是餐廚垃圾生物處理的發(fā)展趨勢。高效好氧堆肥使用的堆肥微生物與傳統好氧堆肥不同，傳統好氧堆肥的堆肥微生物以霉菌為主要的功能菌，堆肥時間長達1個月；而高效好氧堆肥以好氧或兼性好氧型細菌為主要功能菌，并要求使用好氧型餐廚垃圾處理機，可以1～2天內完成堆肥。好氧型餐廚垃圾處理機為堆肥微生物提供合適的生長條件，處理機具有通風和攪拌功能，能保證好氧微生物有足夠的氧氣呼吸和排除發(fā)酵時揮發(fā)的水蒸氣，同時可以將微生物和餐廚垃圾充分混合；處理機有保溫加熱功能，維持發(fā)酵桶的溫度在35℃以上，在這個溫度下微生物有較高的活力。
我國餐廚垃圾的油脂含量極高，干基油脂含量在20％～30％之間，油脂含量高是餐廚垃圾堆肥的主要困難之一。餐廚垃圾中含油量越高，好氧堆肥反應越慢，體系能達到的最高溫度越低，當堆料含油量大于8％時，堆料最高溫度始終難以達到55℃，堆肥效果受到顯著影響；含油量過高會阻礙堆料與氧氣的接觸導致堆料出現厭氧現象，發(fā)生水解酸化，使堆料pH值無法升高，始終在4.5～5.0左右波動，不利于堆肥微生物生長；含油量高使堆料內部出現厭氧環(huán)境，抑制好氧微生物的生長，微生物包裹于粘稠油脂中處于休眠狀態(tài)，不利于有機質降解。因此，在餐廚垃圾好氧堆肥中，處理餐廚垃圾油脂尤為重要。
現在餐廚垃圾油脂處理方法有：物理法、化學法和生物法。申請?zhí)朇N201110365608.0的專利介紹將綠色木霉、枯草芽孢桿菌、黑根霉、光合細菌、解脂假絲酵母、地衣芽孢桿菌、亞硝化毛桿菌和維氏硝酸菌進行高密度培養(yǎng)后制備成休眠體微生物干粉，再按比例混合得到餐廚垃圾除油復合菌，用于處理餐廚垃圾，降解餐廚垃圾中的油脂成分；申請?zhí)朇N201310403853.5的專利介紹油脂降解菌不動桿菌UC13在以花生油為唯一碳源的培養(yǎng)基中發(fā)酵，發(fā)酵所得產物再經離心、萃取、干燥、過濾和蒸餾后得到生物表面活性劑，此生物表面活性劑可用于餐廚垃圾中的油脂降解。
油脂降解菌可降解一部分油脂，但降解能力仍然有限，對于油脂含量高達8％以上的高油餐廚垃圾易活性降低，不能及時徹底降解油脂，油脂包裹菌體出現厭氧現象，影響堆肥效果。
生物表面活性劑是由微生物在一定的培養(yǎng)條件下產生的一類集親水基和憎水基于一體的具有表面活性的代謝產物。生物表面活性劑與化學表面活性劑相比仍有較大劣勢：(1)生物表面活性劑隨著微生物的不同制取方法千差萬別，因而難以給出普遍的理想的生產指導路線；(2)生物表面活性劑在發(fā)酵液中的低濃度和兩親性妨礙其有效分離，生產成本高。
技術實現要素：
本發(fā)明的目的是解決現有技術存在的問題，提供一種用于餐廚垃圾高效好氧堆肥的除油制劑及其制備方法。
為了實現上述目的，本發(fā)明采取以下技術方案：
一種用于餐廚垃圾高效好氧堆肥的除油制劑，包括以下按重量份計的原料：
優(yōu)選地，所述的油脂降解菌劑是固體粉末，為枯草芽孢桿菌和凝結芽孢桿菌的干燥菌體按重量比為1-2:1混合而成。
上述油脂降解菌劑中枯草芽孢桿菌和凝結芽孢桿菌可降解油脂，在此基礎上可以再添加其他油脂降解菌種以加強菌劑原有功能。優(yōu)選地，所述的油脂降解菌劑為枯草芽孢桿菌、凝結芽孢桿菌和地衣芽孢桿菌的干燥菌體按重量比為1-2:1:1-2混合而成。
進一步優(yōu)選地，所述的枯草芽孢桿菌、凝結芽孢桿菌和地衣芽孢桿菌的活菌濃度都不低于1×107CFU/g。
更進一步優(yōu)選地，所述的枯草芽孢桿菌的活菌濃度為(5-9)×108CFU/g，凝結芽孢桿菌的活菌濃度為(5-9)×108CFU/g，地衣芽孢桿菌的活菌濃度為(1-4)×108CFU/g。
優(yōu)選地，所述的營養(yǎng)激活劑為固體粉末，包含紅糖，且紅糖含量不低于80％。
進一步優(yōu)選地，所述的營養(yǎng)激活劑由95％紅糖、5％麥芽浸粉混合而成。
優(yōu)選地，所述的表面活性劑是液體制劑，為中性、無消毒效果的表面活性劑。
進一步優(yōu)選，所述的表面活性劑選自直鏈烷基苯磺酸鹽、α-烯基磺酸鹽、脂肪酸甲酯磺酸鹽、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸烷醇酰胺、尿素中的三種或三種以上。其中，上述原料的添加量按重量份計，直鏈烷基苯磺酸鹽5～15份、α-烯基磺酸鹽10～20份、脂肪酸甲酯磺酸鹽10～20份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽20～30份、脂肪醇聚氧乙烯醚10～20份、脂肪酸烷醇酰胺1～5份、尿素1～5份。表面活性劑的質量濃度為45％以上，優(yōu)選47-60％，更優(yōu)選53％-54％。
更進一步優(yōu)選，所述的表面活性劑由十二烷基苯磺酸鈉8～10份，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉23～25份，脂肪醇聚氧乙烯醚12～15份，椰子油脂肪酸二乙醇酰胺2～4份，尿素2～4份，加水至總重量為100份，混合溶解而成。
更進一步優(yōu)選，所述的表面活性劑由十二烷基苯磺酸鈉10～14份，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉23～25份，脂肪醇聚氧乙烯醚14～16份，椰子油脂肪酸二乙醇酰胺2～4份，加水至總重量為100份，混合溶解而成。
更進一步優(yōu)選，所述的表面活性劑由脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉23～25份，α-烯基磺酸鈉14～16份，脂肪酸甲酯磺酸鈉14～16份，加水至總重量為100份，混合溶解而成。
一種制備餐廚垃圾高效好氧堆肥的除油制劑的方法，包括以下步驟：
(1)按重量份稱取油脂降解菌劑、營養(yǎng)激活劑，與水攪拌混合后，室溫下放置2～4小時；
(2)向步驟(1)得到的混合液中加入表面活性劑，混合溶解，制成除油制劑。
微生物降解油脂比降解糖類和蛋白質慢得多，油脂降解是限制餐廚垃圾高效好氧堆肥效率的關鍵反應。表面活性劑可使餐廚垃圾中的油脂成分變成可降解的小油滴，避免堆肥微生物被包裹于油脂中而失去活性；營養(yǎng)激活劑為油脂降解菌提供生命活動所需營養(yǎng)，使其從休眠狀態(tài)被活化；被活化后的油脂降解菌可降解被乳化后的油脂，加快油脂的降解速度；堆肥微生物適宜中性或偏酸的環(huán)境，pH值宜5.0～7.5，本發(fā)明選用中性表面活性劑不影響堆肥微生物的活性。
三種組分必須按次序進行混合：油脂降解菌劑與營養(yǎng)激活劑先加水混合溶解并靜置2～4小時，使油脂降解菌活化，然后才能加入表面活性劑。
本發(fā)明特別適用于在高效好氧堆肥過程中降解餐廚垃圾油脂，但除油制劑不能代替堆肥微生物。
本發(fā)明除油制劑的使用方法：使用前按上述方法將油脂降解菌劑、營養(yǎng)激活劑、表面活性劑三種組分加水混合，制成除油制劑；然后將除油制劑加入好氧型餐廚垃圾處理機中，與高油脂含量的餐廚垃圾混合，每噸垃圾添加除油制劑70～90L；加入除油制劑后，對餐廚垃圾進行35℃以上保溫和通風攪拌，可迅速降解餐廚垃圾中的油脂。
本發(fā)明的有益效果：
餐廚垃圾高效好氧堆肥過程中當油脂過多而導致微生物活性降低，不能及時降解餐廚垃圾時添加本發(fā)明的除油制劑，可乳化油脂，加快油脂被微生物降解的速度，也就提高了餐廚垃圾的堆肥效率。在餐廚垃圾高效好氧堆肥過程中加入本發(fā)明的除油制劑，48小時內可將油脂含量從25％～28％降至5％～7％。該方法簡單快捷，效果明顯。
具體實施方式
實施例1
本例為除油制劑的制備例。
分別制備油脂降解菌劑、營養(yǎng)激活劑和表面活性劑。
油脂降解菌劑由枯草芽孢桿菌、凝結芽孢桿菌和地衣芽孢桿菌三種菌的干燥菌體按重量比為1:1:1組成，枯草芽孢桿菌的活菌濃度為(5～9)×108CFU/g，凝結芽孢桿菌的活菌濃度為(5～9)×108CFU/g，地衣芽孢桿菌的活菌濃度為(1～4)×108CFU/g。
營養(yǎng)激活劑由95％紅糖、5％麥芽浸粉混合組成。
表面活性劑由以下按重量份計的原料混合而成：十二烷基苯磺酸鈉9份，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯鈉24份，脂肪醇聚氧乙烯醚14份，椰子油脂肪酸二乙醇酰胺3份，尿素3份，水47份。
除油制劑按下述方法配制，所述份數皆為重量份：(1)將油脂降解菌劑1份、營養(yǎng)激活劑3份、清水10份攪拌混合后，室溫(25～35℃)下放置2小時；(2)加入表面活性劑6份，混合溶解，制成除油制劑。
實施例2
本例為除油制劑的制備例。
分別制備油脂降解菌劑、營養(yǎng)激活劑和表面活性劑。
油脂降解菌劑由枯草芽孢桿菌、凝結芽孢桿菌兩種菌的干燥菌體按重量比為2:1組成，枯草芽孢桿菌的活菌濃度為(5～9)×108CFU/g，凝結芽孢桿菌的活菌濃度為(5～9)×108CFU/g。
營養(yǎng)激活劑由紅糖組成。
表面活性劑由以下按重量份計的原料混合而成：脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯鈉24份，脂肪醇聚氧乙烯醚15份，十二烷基苯磺酸鈉12份，烷醇酰胺3份，水46份。
除油制劑按下述方法配制，所述份數皆為重量份：(1)將油脂降解菌劑1份、營養(yǎng)激活劑3份、清水10份攪拌混合后，室溫(25～35℃)下放置4小時；(2)加入表面活性劑6份，混合溶解，制成除油制劑。
實施例3
本例為以實施例1制備得到的除油制劑對餐廚垃圾油脂的降解試驗。
容積為600L的好氧堆肥餐廚垃圾處理機中初始加入堆肥微生物菌劑250kg，堆肥微生物菌劑按照申請?zhí)枮镃N201410468958.3的專利所述的制備方法配制。每日投入100kg餐廚垃圾，餐廚垃圾中動物內臟、外皮等肉類廚余料占50％，蔬菜、薯類等植物類廚余料占50％，餐廚垃圾中油脂含量8％～10％。餐廚垃圾處理機保持通風攪拌并保溫35℃以上，進行好氧堆肥。連續(xù)投放餐廚垃圾10日后，可觀察到垃圾殘余物非常油膩，呈黑色泥漿狀，并伴有酸臭味。此時測得垃圾殘余物中油脂含量為25％，垃圾殘余物重515kg，料溫35℃。由于油脂已經累積太多，堆肥微生物被油脂包裹而導致活性很低，餐廚垃圾處理機繼續(xù)運行48小時，垃圾殘余物的油脂含量和重量都沒有降低，料溫維持35℃。
將40L的除油制劑加入餐廚垃圾處理機，餐廚垃圾處理機繼續(xù)運行24小時后，垃圾殘余物的油脂含量降低至15％，重量降低至454kg，酸臭味減輕，垃圾殘余物的外觀變?yōu)楹谏珴裢翣?，料溫升高?0℃；餐廚垃圾處理機再繼續(xù)運行24小時后，垃圾殘余物的油脂含量降低至5％，重量降低至401kg，酸臭味消失，垃圾殘余物的外觀變?yōu)槭杷傻暮谏嗌碃?，料溫升高?8℃。
試驗結果表明，在高效好氧堆肥過程中，當垃圾殘余物的油脂含量累積達到25％時堆肥微生物的活性變得很低，垃圾無法繼續(xù)降解；此時加入實施例1所制備的除油制劑，可迅速降解油脂并激活堆肥微生物，48小時內將油脂含量從25％降低至5％。
實施例4
本例為以實施例2制備的除油制劑對餐廚垃圾油脂的降解試驗。
容積為600L的好氧堆肥餐廚垃圾處理機中初始加入堆肥微生物菌劑250kg，堆肥微生物菌劑按照申請?zhí)枮镃N201410468958.3的專利所述的制備方法配制。每日投入100kg餐廚垃圾，餐廚垃圾中動物內臟、外皮等肉類廚余料占50％，蔬菜、薯類等植物類下腳料占50％，餐廚垃圾中油脂含量8％～10％。餐廚垃圾處理機保持通風攪拌并保溫35℃以上，進行好氧堆肥。連續(xù)投放餐廚垃圾10日后，可觀察到垃圾殘余物非常油膩，呈黑色泥漿狀，并伴有酸臭味。此時測得垃圾殘余物中油脂含量為28％，垃圾殘余物重532kg，料溫35℃。由于油脂已經累積太多，堆肥微生物被油脂包裹而導致活性很低，餐廚垃圾處理機繼續(xù)運行48小時，垃圾殘余物的油脂含量和重量都沒有降低，料溫維持35℃。
將除油制劑40L加入餐廚垃圾處理機，餐廚垃圾處理機繼續(xù)運行24小時后，垃圾殘余物的油脂含量降低至18％，重量降低至470kg，酸臭味減輕，垃圾殘余物的外觀變?yōu)楹谏珴裢翣睿蠝厣咧?5℃；餐廚垃圾處理機再繼續(xù)運行24小時后，垃圾殘余物的油脂含量降低至7％，重量降低至411kg，酸臭味消失，垃圾殘余物的外觀變?yōu)槭杷傻暮谏嗌碃?，料溫升高?5℃。
試驗結果表明，在高效好氧堆肥過程中，當垃圾殘余物的油脂含量累積達到28％時堆肥微生物的活性變得很低，垃圾無法繼續(xù)降解；此時加入實施例2所制備的除油制劑，可迅速降解油脂并激活堆肥微生物，48小時內將油脂含量從28％降低至7％。
從實施例3和4可知，除油制劑的作用效果通過餐廚垃圾的含油量來體現，48小時內將油脂含量從25％～28％降低至5％～7％。油脂含量的檢測方法為索氏提取法。
實施例5
本發(fā)明采用的表面活性劑的組分是溫和且乳化油脂效果良好的表面活性劑，酸堿度中性，不含季銨鹽類和Tego類等有消毒效果的表面活性劑。因此，本發(fā)明所采用的表面活性劑不影響菌種的活性，可提高降解油脂的速度，而市面上常用的洗潔精、洗衣液或其他種類的表面活性劑與本發(fā)明的菌種復配會影響微生物的活性，降低油脂的降解速度。以下對比試驗可以驗證：
通過液態(tài)發(fā)酵試驗對比幾種表面活性劑對除油微生物的活性的影響。
(1)材料與試劑
表面活性劑a、b、c、d，食用調和油，營養(yǎng)肉湯。
對數生長期的枯草芽孢桿菌菌種液，對數生長期的凝結芽孢桿菌菌種液。
表面活性劑a由以下按重量份計的原料混合而成：十二烷基苯磺酸鈉9份，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉24份，脂肪醇聚氧乙烯醚14份，椰子油脂肪酸二乙醇酰胺3份，尿素3份，水47份。
表面活性劑b由以下按重量份計的原料混合而成：十二烷基苯磺酸鈉12份，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉24份，脂肪醇聚氧乙烯醚15份，椰子油脂肪酸二乙醇酰胺3份，水46份。
表面活性劑c由以下按重量份計的原料混合而成：α-烯基磺酸鈉15份，脂肪酸甲酯磺酸鈉15份，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉24份，水46份。
表面活性劑d由以下按重量份計的原料混合而成：吐溫-80 54份，水46份。
表面活性劑e由以下按重量份計的原料混合而成：磺酸16份，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉12份，脂肪醇聚氧乙烯醚7份，椰子油脂肪酸二乙醇酰胺4.4份，二甲苯磺酸鈉12份，氫氧化鈉2.6份，水46份。
營養(yǎng)肉湯配方：蛋白胨10g/L，牛肉粉3g/L，氯化鈉5g/L，pH值7.2。
(2)試驗步驟
配制試驗發(fā)酵液：營養(yǎng)肉湯100mL，表面活性劑5mL，食用調和油5mL，混合后裝于250mL三角瓶，121攝氏度高溫滅菌20min，然后冷卻至室溫；每種表面活性劑分別配制3瓶發(fā)酵液，共15瓶。
配置空白對照發(fā)酵液：營養(yǎng)肉湯95mL，水5mL，食用調和油5mL，混合后裝于250mL三角瓶，121攝氏度高溫滅菌20min，然后冷卻至室溫；空白對照發(fā)酵液配置3瓶。
每瓶試驗發(fā)酵液和對照發(fā)酵液分別接種枯草芽孢桿菌菌種液2％、凝結芽孢桿菌菌種液2％。
發(fā)酵液搖床培養(yǎng)，培養(yǎng)溫度37攝氏度，轉速120轉/分鐘。
培養(yǎng)72小時后，采用GB/T4789.2-2010菌落總數測定方法測定每瓶試驗發(fā)酵液和對照發(fā)酵液的菌落總數。
(3)試驗結果
若加表面活性劑的發(fā)酵液的菌落總數多于或等于空白對照發(fā)酵液，表明該表面活性劑對試驗菌種無毒，反之則辨明有毒。試驗結果表明，表面活性劑e對枯草芽孢桿菌和凝結芽孢桿菌有毒性，而表面活性劑a、b、c、d對枯草芽孢桿菌和凝結芽孢桿菌無毒性。而且加表面活性劑a、b、c的發(fā)酵液的菌落總數較空白對照明顯更多，說明這三種表面活性劑對發(fā)酵液中油脂的乳化效果較好，有利于枯草芽孢桿菌和凝結芽孢桿菌生長。