廚余垃圾資源化處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明創(chuàng)造屬于廚余垃圾處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種廚余垃圾的資源化處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，廚余垃圾的產(chǎn)生量逐年增加，給城市的生活垃圾處理帶來了沉重的負(fù)擔(dān)。同時(shí)，不穩(wěn)妥地處理方式如轉(zhuǎn)化成地溝油重新回到餐桌成為一大社會(huì)問題。如何有效地處理廚余垃圾，讓其變廢為寶的同時(shí)不造成新的健康威脅，這是眾多研宄者努力的目標(biāo)。
[0003]目前我國(guó)廚余垃圾的主要處理方式還是混入生活垃圾填埋或者焚燒，不僅造成了資源的浪費(fèi)，也增加了生活垃圾處理難度和費(fèi)用。廚余垃圾成分復(fù)雜，突出表現(xiàn)為含水率高、有機(jī)質(zhì)含量高、蛋白成分復(fù)雜，使得一些新開發(fā)的技術(shù)，如廚余垃圾厭氧消化產(chǎn)沼、生物菌劑制作生物肥料或生物飼料等單一的處理利用方式存在一些問題:(I)廚余垃圾的生物菌種復(fù)雜難以保障安全；(2)蛋白成分的復(fù)雜性導(dǎo)致單一的處理利用方式整體資源化利用率低，在高附加價(jià)值領(lǐng)域的利用率更低；(3)有機(jī)質(zhì)的高含量和復(fù)雜性容易使生物處理系統(tǒng)受到較大的沖擊，投入和維護(hù)成本高，處理效率低。
[0004]上述問題直接限制和制約了現(xiàn)有廚余垃圾處理技術(shù)的應(yīng)用，如何科學(xué)合理、經(jīng)濟(jì)有效地對(duì)廚余垃圾進(jìn)行處理并使之得到全方位的應(yīng)用，成為廚余垃圾處理技術(shù)的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明創(chuàng)造的一個(gè)目的是提供一種廚余垃圾制備蛋白發(fā)泡劑的方法，能夠分離提純特定組成的蛋白作為發(fā)泡劑在高附加值領(lǐng)域得到更充分的利用。包括的過程為:將廚余垃圾含水率調(diào)整至80-90%，加入堿性藥劑，加熱使之水解完成，降溫后進(jìn)行固液分離，得上清液進(jìn)行離心潷油，得混合液進(jìn)行膜濃縮，截留分子量在5-20kDa的蛋白分子形成蛋白濃液，即為可作為蛋白發(fā)泡劑的材料。
[0006]具體的，所述利用廚余垃圾制備蛋白發(fā)泡劑的方法包括的過程為:將廚余垃圾含水率調(diào)整至80-90%，添加干物質(zhì)量5-20%的堿性藥劑并使之混合均勻，加熱至120-170°C使之水解完成，降溫至50-80°C后進(jìn)行固液分離，得上清液在2500-3000r/min轉(zhuǎn)速下進(jìn)行離心潷油，潷油后得混合液在36± 1°C下進(jìn)行膜濃縮，先后經(jīng)濾布、微濾膜和超濾膜進(jìn)行截留，獲得蛋白分子量在5-20kDa的蛋白濃液。
[0007]其中，所述廚余垃圾制備蛋白發(fā)泡劑的方法還包括在對(duì)廚余垃圾含水率調(diào)整之前，首先進(jìn)行破袋、初篩，去除塑料袋等雜質(zhì)后進(jìn)行粉碎的步驟。在獲得蛋白分子量在5-20kDa的蛋白濃液后，還可以對(duì)其進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，進(jìn)而獲得蛋白濃度為25%的蛋白濃縮液。在該蒸發(fā)濃縮過程中獲得的蒸汽可以回收，用于水解過程的加熱升溫或保溫，或用于對(duì)廚余垃圾含水率的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。
[0008]其中，所述堿性藥劑可以是Na0H、Ca0、Na2C03、Ca (OH) 2的一種或者是幾種藥劑混合物。
[0009]其中，廚余垃圾的水解過程一股在反應(yīng)釜中完成。在120_170°C的條件下，水解時(shí)間優(yōu)選為20-120min。水解過程能夠使廚余垃圾中40-50%的有機(jī)物水解成可溶性小分子有機(jī)物進(jìn)入液相，形成的液體中蛋白含量約為2.5-3.5%，同時(shí)液相中還溶解有大量氮、磷、鉀及氨基酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。經(jīng)熱堿水解后，廚余垃圾中病原菌完全滅活，有機(jī)質(zhì)消解而穩(wěn)定化。
[0010]其中，所述固液分離過程一股在板框系統(tǒng)中完成；所述離心潷油過程一股在離心機(jī)中完成。固液分離前的降溫過程中也能夠回收部分熱量，返回反應(yīng)釜用于加熱升溫或保溫。
[0011]其中，潷油后得混合液在36土 1°C下進(jìn)行膜濃縮可保證不損害濾膜同時(shí)的最佳過濾效果。優(yōu)選的膜濃縮過程為先用75 μm(200目)濾布過濾將雜質(zhì)去除，然后用微濾膜(陶瓷復(fù)合膜，過濾孔徑0.2 μπι)截留20kDa以上黏度大、容易堵塞超濾膜的物質(zhì)，最后利用超濾膜(截留分子量5kDa)將分子量5000以上蛋白等大分子有機(jī)物截留。100噸含水率在85%左右的廚余垃圾可形成蛋白含量為4-6%濃度的蛋白濃液(5-20kDa)約20噸，蒸發(fā)濃縮后可形成蛋白濃度為25%的蛋白濃縮液約3-4噸。
[0012]本發(fā)明創(chuàng)造的另一個(gè)目的是提供一種廚余垃圾資源化分級(jí)處理方法，包括在上述廚余垃圾制備蛋白發(fā)泡劑的過程中，將固液分離后產(chǎn)生的固體殘?jiān)?jīng)PH調(diào)節(jié)至7-8后作為肥料利用，將離心潷油后分離的油脂回收作為生物柴油的原料利用，將膜濃縮后與蛋白分子量在5-20kDa的蛋白濃液同時(shí)獲得的蛋白分子量小于5kDa的蛋白濃液回收作為液體有機(jī)肥加以利用。
[0013]其中，所述固體殘?jiān)膒H調(diào)節(jié)可采用酒糟、糠醛等偏酸性有機(jī)廢棄物，既調(diào)節(jié)固體殘?jiān)腜H值又可以利用其它有機(jī)廢棄物。所述固體殘?jiān)杏袡C(jī)質(zhì)含量穩(wěn)定而適中，含水率適中，能夠直接作為肥料投入使用，改善植物土壤條件，持續(xù)穩(wěn)定為植物提供生長(zhǎng)所需的各類營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，且利于植物的快速吸收利用。
[0014]其中，所述離心潷油過程中，相對(duì)于一股的處理方式，本發(fā)明創(chuàng)造的油脂回收率可提高20-30%，100噸含水率85%的廚余垃圾約可提取油脂3.6噸。
[0015]其中，在分子量小于5kDa的蛋白溶液中，還富含有易于植物吸收的無機(jī)離子、小分子蛋白、多肽和氨基酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)一步蒸發(fā)濃縮后可作為高效的濃縮液體有機(jī)肥，不僅安全高效、而且節(jié)能環(huán)保，蒸發(fā)濃縮過程中獲得的蒸汽可以回收，用于水解過程的加熱升溫或保溫，或用于對(duì)廚余垃圾含水率的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。100噸含水率在85%左右的廚余垃圾可形成蛋白含量為1.5-2%濃度的蛋白濃液(< 5kDa)約60噸，蒸發(fā)濃縮后可形成蛋白濃度為25%的蛋白濃縮液約3-4噸。
[0016]本發(fā)明創(chuàng)造廚余垃圾資源化分級(jí)處理方法，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)能夠使廚余垃圾的資源化利用率達(dá)到99%以上，其中高附加值領(lǐng)域的利用率可達(dá)30%以上。由于采用了分級(jí)化資源利用，使得廚余垃圾中復(fù)雜的有機(jī)質(zhì)得到分級(jí)，并使分級(jí)后的產(chǎn)品分別應(yīng)用于最適領(lǐng)域，并在最適領(lǐng)域獲得更高的利用率。本發(fā)明創(chuàng)造采用的方法工藝過程簡(jiǎn)單，易于操作和控制，且能夠?qū)崿F(xiàn)蒸汽、水等資源的循環(huán)利用，降低能耗。本發(fā)明創(chuàng)造的方法還避免了對(duì)生物發(fā)酵過程中生物系統(tǒng)的復(fù)雜控制，降低使用和維護(hù)成本。作為本發(fā)明創(chuàng)造一部分的廚余垃圾制備蛋白發(fā)泡劑的方法，為廚余垃圾的資源化利用提供了一種新的方向和途徑，產(chǎn)量高，產(chǎn)品發(fā)泡效果顯著，能夠在工業(yè)范圍內(nèi)得到普遍應(yīng)用。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造進(jìn)行進(jìn)一步說明。
[0018]將收集的廚余垃圾首先進(jìn)行破袋、初篩，去除塑料袋等雜質(zhì)后進(jìn)行粉碎，然后用部分回收的蒸發(fā)冷凝水將其含水率調(diào)節(jié)至85%，并利用蒸發(fā)冷凝水80°C的溫度將廚余溫度調(diào)節(jié)到60 °C。
[0019]添加干物質(zhì)量15%的堿性藥劑，如CaO、NaOH等，充分?jǐn)嚢?0分鐘，使藥劑與廚余充分混合均勾。
[0020]在反應(yīng)釜中加熱至120°C，反應(yīng)100分鐘后，完成廚余垃圾的水解，廚余垃圾中50%的有機(jī)物水解成可溶性小分子有機(jī)物進(jìn)入液相，形成的液體中蛋白含量約為3.5%。