阅读说明：本技术 一种利用餐厨垃圾制备碳源的工艺 (Process for preparing carbon source by utilizing kitchen waste ) 是由 龚代高 于 2019-11-18 设计创作，主要内容包括：本发明涉及垃圾处理的技术领域,公开了一种利用餐厨垃圾制备碳源的工艺,其特征在于：将收集后的餐厨垃圾进行如下步骤处理：S1：除杂质；S2：除油脂；将讲过S1处理过后的餐厨垃圾加入自来水,使得自来水将垃圾淹没；然后对含有自来水的垃圾进行持续加热至自来水沸腾,并且使得自来水持续沸腾20-30min；最后将水过滤,且餐厨垃圾继续进行下一步；S3：厌氧发酵；经过上述步骤,制得碳源。通过使用自来水蒸煮餐厨垃圾,从而使得餐厨垃圾中的油脂溶出,并且漂浮在水面上,接着将水面上的油脂过滤之后,从而达到减少餐厨垃圾中的油脂的目的,最终能够使得S3厌氧发酵的时候所产生的短链脂肪酸的最大产量增大,从而使得后续制备的碳源含量提高。(The invention relates to the technical field of garbage treatment, and discloses a process for preparing a carbon source by utilizing kitchen garbage, which is characterized by comprising the following steps of: the collected kitchen waste is treated by the following steps: s1: removing impurities; s2: removing grease; adding tap water into the kitchen waste treated by the S1 to submerge the waste by the tap water; then continuously heating the garbage containing tap water until the tap water boils, and continuously boiling the tap water for 20-30 min; finally, filtering the water, and continuing the kitchen waste to the next step; s3: anaerobic fermentation; the carbon source is prepared through the steps. By using tap water to cook the kitchen waste, grease in the kitchen waste is dissolved out and floats on the water surface, and then the grease on the water surface is filtered, so that the purpose of reducing the grease in the kitchen waste is achieved, the maximum yield of short-chain fatty acid generated in S3 anaerobic fermentation can be increased, and the carbon source content of subsequent preparation is increased.)

一种利用餐厨垃圾制备碳源的工艺

技术领域

本发明涉及垃圾处理的技术领域，更具体地说，它涉及一种利用餐厨垃圾制备碳源的工艺。

背景技术

餐厨垃圾是指居民日常生活及食品加工、饮食服务、单位供餐等活动中产生的垃圾，包括丢弃不用的菜叶、剩饭、剩菜、果皮、蛋壳、汤饭、骨头等，其主要来源为家庭厨房、餐厅、饭店、食堂、市场及其他与食品加工相关的行业。餐厨垃圾含有极高的水分与有机物，很容易腐坏，产生恶臭。

如授权公告号为CN103243125B的中国专利公开了一种利用餐厨垃圾厌氧制碳源的方法，其步骤包括，步骤一、首先进行餐厨垃圾的除杂和粉碎处理，将其中纸张、塑料、无机物等不利于发酵的物质去除，并使餐厨垃圾粉碎至1厘米以下适宜厌氧水解产酸。步骤二、将预处理的餐厨垃圾放入厌氧产酸反应器中进行发酵，控制pH、温度和搅拌工艺，使发酵产生乙酸、丙酸、丁酸、戊酸和乙醇产物，同时产生氢气；发酵过后的餐厨垃圾经过离心分离装置得到富含有机酸的上清液，离心转速为8000-10000转/分钟，引入脱氮除磷系统中，离心产生的餐厨垃圾残渣进行最终处理处置。利用餐厨垃圾有机物含量高的特点，结合厌氧水解酸化工艺，将餐厨垃圾进行厌氧水解发酵，控制反应阶段操作条件，使其产生挥发性有机酸，主要包括乙酸、丙酸、丁酸、戊酸和乙醇，这些均是具有脱氮除磷功效的有机物，不仅能够解决甲醇等传统碳源高成本，高毒性的问题，也能够实现餐厨垃圾的减量化、资源化和无害化。

餐厨垃圾中存在大量的油脂，油脂的存在会对上述步骤中的厌氧发酵过程产生影响。油脂的含量越高，餐厨垃圾厌氧发酵所产生的短链脂肪酸的最大产量越小。而短链脂肪酸是碳源中的一部分，导致后续在生产过程中使用餐厨垃圾所制备的碳源含量降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用餐厨垃圾制备碳源的工艺，解决了减少餐厨垃圾中油脂的问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种利用餐厨垃圾制备碳源的工艺，其特征在于：将收集后的餐厨垃圾进行如下步骤处理：

S1：除杂质；

S2：除油脂；将讲过S1处理过后的餐厨垃圾加入自来水，使得自来水将垃圾淹没；然后对含有自来水的垃圾进行持续加热至自来水沸腾，并且使得自来水持续沸腾20-30min；最后将水过滤，且餐厨垃圾继续进行下一步；

S3：厌氧发酵；

经过上述步骤，制得碳源。

通过采用上述技术方案，通过使用自来水对餐厨垃圾进行蒸煮，从能够使得油脂从餐厨垃圾中溶出，由于水持续的处于沸腾状态，从而使得餐厨垃圾的表面内能增加，其中的油脂分子自身的能量增加，从餐厨垃圾中分解出来，最终使得油脂漂浮在自来水的水面上，接着进行过滤，将水面上的油脂过滤掉，从而能够使得餐厨垃圾中的油脂减少。通过使用自来水蒸煮餐厨垃圾，从而使得餐厨垃圾中的油脂溶出，并且漂浮在水面上，接着将水面上的油脂过滤之后，从而达到减少餐厨垃圾中的油脂的目的，最终能够使得S3厌氧发酵的时候所产生的短链脂肪酸的最大产量增大，从而使得后续制备的碳源含量提高。

作为本发明的进一步改进，所述S2除油脂中，朝向餐厨垃圾中加入自来水之后，再朝向餐厨垃圾中的自来水中加入质量浓度为85％的酒精，酒精与自来水的质量比为1:(70-80)。

通过采用上述技术方案，通过在自来水中加入酒精，从而能够使得餐厨垃圾中的油脂的溶出更多。由于自来水在加热的过程中，酒精受热容易挥发，从而选用浓度较高的85％的酒精，在酒精挥发掉一部分之后，剩余的部分依然能够发挥提取油脂的作用。

作为本发明的进一步改进，所述S2除油脂中，朝向餐厨垃圾加入自来水之后，继续朝向餐厨垃圾中加入起泡剂。

通过采用上述技术方案，通过添加起泡剂，能够使得油脂在水中的溶解性更差，使得水中油脂更少，从而使得更加多的油脂漂浮在水面上，方便过滤时将油脂去除。

作为本发明的进一步改进，所述起泡剂的各物质化学组成比以重量份计为：单硬脂酸甘油酯2-7份、桉树油1-3份、聚氧乙烯脱水山梨醇单月桂酸酯10-18份以及戊基肉桂醇0.5-1.3份。

通过采用上述技术方案，单硬脂酸甘油酯在常温状态下是β-结晶，呈现出一种类脂双分子层结构，中间由极性基团依靠氢键连接，从而使得与水有很强的亲和力。然后在去除油脂的过程中，需要将自来水加热至沸腾，并且持续保持沸腾，随着温度的升高，水开始渗入双分子层中，形成层状中间相。而同时，单硬脂酸甘油酯又具有亲油的基团，从而使得单硬脂酸甘油酯存在与油脂与水之间，方便油脂和水分离。单硬脂酸甘油酯与聚氧乙烯脱水山梨醇单月桂酸酯在桉树油存在下，互相协调，从而使得油脂均匀的分布在水面上，防止油脂扩散在水中，同时桉树油与油脂根据相似相容的原理，使得油脂能够更加快速更加方便的从餐厨垃圾中溶出。

作为本发明的进一步改进，所述S2除油脂中过滤之后，取滤液，将滤液静置10-30min，油水分层后去除上层浮油层，下层液倒入至餐厨垃圾中；然后进行二次加热，且始终保持自来水将餐厨垃圾淹没，然后保持自来水沸腾20-30min后将自来水过滤之后取餐厨垃圾，继而进行S3厌氧发酵。

通过两次对餐厨垃圾的蒸煮，从而能够将更加多的油脂从餐厨垃圾中排出。

作为本发明的进一步改进，所述S3厌氧发酵之后还包括步骤S4：调节碳源的COD。

由于厌氧发酵之后所得到的碳源的COD值不够高，当需要使用这些碳源去处理污水废水时，往往无法达到要求。通过调节碳源的COD值，从而能够更加实际需求来调整碳源COD的值，增强了碳源的通用性。

作为本发明的进一步改进，S4调节碳源的COD：朝向经过S3厌氧发酵之后的碳源添加COD调节液。

作为本发明的进一步改进，COD调节液为甲醇、乙酸钠、乙酸、葡萄糖中的一种或几种。

通过采用上述技术方案，由于甲醇、乙酸钠、乙酸以及葡萄糖的COD的数值不同，从而能够对碳源的COD值调节至所需的数值，从而增大了碳源的通用性。

作为本发明的进一步改进，所述S3厌氧发酵中，将厌氧发酵时的pH值调节为5.5-7；且温度保持在30-40℃。

通过采用上述技术方案，将发酵过程中的酸碱度调节至5.5-7，能够使得挥发性脂肪酸的产量更大，同时温度保持在30-40℃的过程中，厌氧菌的活性更强，从而发酵的效率更高。

综上所述，本发明的优点和有益效果是：

1、通过使用自来水蒸煮餐厨垃圾，从而使得餐厨垃圾中的油脂溶出，并且漂浮在水面上，接着将水面上的油脂过滤之后，从而达到减少餐厨垃圾中的油脂的目的，最终能够使得S3厌氧发酵的时候所产生的短链脂肪酸的最大产量增大，从而使得后续制备的碳源含量提高；

2、通过在自来水中加入酒精，从而能够使得餐厨垃圾中的油脂的溶出更多；

3、通过添加起泡剂，能够使得油脂在水中的溶解性更差，使得水中油脂更少，从而使得更加多的油脂漂浮在水面上，方便过滤时将油脂去除；

4、通过调节碳源的COD值，从而能够更加实际需求来调整碳源COD的值，增强了碳源的通用性。

附图说明

图1为本发明一种利用餐厨垃圾制备碳源的工艺的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步详细描述。

实施例1：

参照图1，一种利用餐厨垃圾制备碳源的工艺，将收集后的餐厨垃圾进行如下步骤处理：

S1：除杂质。先将餐厨垃圾中的骨头、筷子、牙签、纸张、塑料、无机物等一些不利于发酵的物质去除，接着使用清水对餐厨垃圾进行冲洗，并且将水冲洗后的水与餐厨垃圾使用过滤的方式分离开来。

S2：除油脂。称取10kg经过S1处理后的餐厨垃圾，放置在不锈钢锅中，加入自来水至淹没餐厨垃圾即可，并且朝向不锈钢锅中加入质量浓度为85％的酒精，且酒精加入的质量与不锈钢锅中自来水的质量比值为1:75。加入酒精之后，再将起泡剂加入至不锈钢锅中，起泡剂的各物质化学组成比以重量份计为单硬脂酸甘油酯4.5份、桉树油2份、聚氧乙烯脱水山梨醇单月桂酸酯14份以及戊基肉桂醇1.4份；并且气泡剂的用量以自来水的体积计为0.2g/L。

完成上述步骤之后，对不锈钢锅进行加热，持续加热至锅内的自来水沸腾，边加热边搅拌。保持沸腾25min，并且不停的搅拌。然后缓慢降低不锈钢锅的温度，直至降低至不锈钢锅内自来水的温度为70℃进行过滤。取滤液，将滤液静置20min，油水分层之后将上层浮油层去除，并且再将下层液倒入至餐厨垃圾中。再次重复上述过程，对餐厨垃圾进行二次加热，并且朝向不锈钢锅内添加自来水，使得自来水淹没餐厨垃圾，继续加热；前后两次自来水保持沸腾的时间相同。在加热之前，再加入质量浓度为85％的酒精，添加量与不锈钢锅中自来水的质量比值为1:100。加热完毕之后，降低不锈钢锅的温度，使得不锈钢锅内自来水的温度降低至室温，然后进行过滤，过滤时滤网选用尼龙网或者多层纱布作为滤网，在过滤的同时对餐厨垃圾进行挤压，使得餐厨垃圾中的水分被挤出。

S3：厌氧发酵。将经过S2处理之后的餐厨垃圾进行粉碎，粉碎至粒径在2cm以下。然后将粉碎后的餐厨垃圾放入厌氧产酸反应器中进行发酵，控制pH为6，温度为35℃，厌氧发酵时间为6天。持续6天之后对发酵过后的餐厨垃圾进行离心分离，且离心转速调节为9000r/min，取上清液。

S4：调节碳源的COD。S3处理过后的上清液即为生产碳源，先使用COD测定仪对生产碳源进行COD值的测定。经过测量，得到生产碳源的COD当量为0.25mg。接着向生产碳源中添加COD调节液，其中COD调节液可以为甲醇、乙酸钠、乙酸钠、葡萄糖中的一种或者多种，其中甲醇的COD当量为1.5mg，乙酸钠的COD当量为0.78mg，乙酸的COD当量为1.06mg，葡萄糖的COD当量为1.06mg。本实施例中COD调节液选用乙酸钠，同时加入乙酸，通过加入不同重量的乙酸钠以及乙酸，从而能够调节生产碳源的COD当量，经过调节COD值过后的生产碳源为新型碳源。

加入1mg乙酸钠至生产碳源内，继而能够使得1mg的生产碳源的COD的当量上升至1.03。再加入1mg的乙酸，从而使得最终制得的新型碳源的COD的当量为2.09mg。

实施例2-5与实施例1的区别在于，步骤S2除油脂中起泡剂的各化学组成比以重量份计如下表所示：单位：份

实施例6-9与实施例1的区别在于，步骤S2除油脂中，初次向不锈钢锅中添加的酒精与自来水的质量比如下表所示：

实施例	实施例6	实施例7	实施例8	实施例9
					质量浓度	1:70	1:80	1:72	1:78

实施例10-实施例13与实施例1的区别在于，步骤S2除油脂中，自来水初次沸腾持续的时间与二次沸腾持续的时间相同，均如下表所示：单位：min。同时，实施例10-13与实施例1的区别还在于，步骤S2除油脂中，初次加热之后，过滤完毕之后，将滤液静置10min。

实施例	实施例10	实施例11	实施例12	实施例13
					时间	20	30	23	28

实施例14-17与实施例1的区别在于，步骤S2除油脂中，初次加热之后，过滤完毕之后，将滤液静置30min。步骤S3厌氧发酵中过程中的pH值如下表所示：

实施例	实施例14	实施例15	实施例16	实施例17
					pH	5.5	7	6.5	6.5

实施例18-21与实施例1的区别在于，步骤S3厌氧发酵过程中的温度如下表所示：单位：℃

实施例	实施例18	实施例19	实施例20	实施例21
					温度	30	40	32	37

实施例22与实施例1的区别在于，步骤S4调节碳源的COD中COD调节液为甲醇和乙酸钠。

实施例23与实施例1的区别在于，步骤S4调节碳源的COD中COD调节液为甲醇、乙酸钠以及乙酸。

实施例24与实施例1的区别在于，步骤S4调节碳源的COD中COD调节液为乙酸钠和葡萄糖。

实施例25与实施例1的区别在于，步骤S4调节碳源的COD中COD调节液为甲醇和葡萄糖。

实施例26与实施例1的区别在于，无步骤S4。

对比例1：使用餐厨垃圾制备碳源的工艺为授权公告号为CN103243125B所记载的制备工艺。

对比例2：与实施例1的区别在于，无步骤S2除油脂。

对比例3：与实施例1的区别在于，步骤S2除油脂中前后两次加热不添加酒精。

对比例4：与实施例1的区别在于，步骤S2除油脂中，不添加起泡剂。

COD测量试验：

试验方法：选取同一批餐厨垃圾8kg，使用实施例1、3、23、26以及对比例1-4所记载的制备工艺制备碳源，并且选用贝尔分析仪器有限公司售出的型号为BCOD5300的COD测定仪对上述碳源进行测定，测定结果如下表所示。

实施例	COD当量(mg)
		实施例1	2.09
实施例3	1.93
		实施例23	3.59
实施例26	0.25
		对比例1	0.17
对比例2	1.97
		对比例3	1.92
对比例4	1.82

上述表格中，从实施例1和实施例23得出，采用本发明中所记载的工艺制备出来的新型碳源的COD的当量值最大。

从实施例1和实施例26比较得出，若不添加步骤S4，生产出来的碳源的COD的当量值无法用于后续的使用。

从实施例1和对比例1比较得出，若同时不添加步骤S4和步骤S2，生产出来的碳源的COD的当量值最低。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。