本发明涉及垃圾处理技术领域，尤其是一种用于餐厨垃圾高效好氧堆肥的除油制剂及其制备方法。
背景技术：
随着我国经济的发展和城市化进程的加快，城市生活垃圾的排放量越来越大，其中餐厨垃圾所占的比例日渐上升，占到了城市生活垃圾的37～62％。餐厨垃圾极易变质、腐败、滋生有害微生物和蚊蝇，产生大量毒素及散发恶臭气体，如果不加以处理会严重影响城市面貌、损害居民身体健康、破坏环境质量。
高效好氧堆肥是利用微生物降解餐厨垃圾的一种技术，具有成本低、降解速度快、占地面积少、减量化、无害化的优点，可以应用于堆肥厂、餐厅和家庭，是餐厨垃圾生物处理的发展趋势。高效好氧堆肥使用的堆肥微生物与传统好氧堆肥不同，传统好氧堆肥的堆肥微生物以霉菌为主要的功能菌，堆肥时间长达1个月；而高效好氧堆肥以好氧或兼性好氧型细菌为主要功能菌，并要求使用好氧型餐厨垃圾处理机，可以1～2天内完成堆肥。好氧型餐厨垃圾处理机为堆肥微生物提供合适的生长条件，处理机具有通风和搅拌功能，能保证好氧微生物有足够的氧气呼吸和排除发酵时挥发的水蒸气，同时可以将微生物和餐厨垃圾充分混合；处理机有保温加热功能，维持发酵桶的温度在35℃以上，在这个温度下微生物有较高的活力。
我国餐厨垃圾的油脂含量极高，干基油脂含量在20％～30％之间，油脂含量高是餐厨垃圾堆肥的主要困难之一。餐厨垃圾中含油量越高，好氧堆肥反应越慢，体系能达到的最高温度越低，当堆料含油量大于8％时，堆料最高温度始终难以达到55℃，堆肥效果受到显著影响；含油量过高会阻碍堆料与氧气的接触导致堆料出现厌氧现象，发生水解酸化，使堆料pH值无法升高，始终在4.5～5.0左右波动，不利于堆肥微生物生长；含油量高使堆料内部出现厌氧环境，抑制好氧微生物的生长，微生物包裹于粘稠油脂中处于休眠状态，不利于有机质降解。因此，在餐厨垃圾好氧堆肥中，处理餐厨垃圾油脂尤为重要。
现在餐厨垃圾油脂处理方法有：物理法、化学法和生物法。申请号CN201110365608.0的专利介绍将绿色木霉、枯草芽孢杆菌、黑根霉、光合细菌、解脂假丝酵母、地衣芽孢杆菌、亚硝化毛杆菌和维氏硝酸菌进行高密度培养后制备成休眠体微生物干粉，再按比例混合得到餐厨垃圾除油复合菌，用于处理餐厨垃圾，降解餐厨垃圾中的油脂成分；申请号CN201310403853.5的专利介绍油脂降解菌不动杆菌UC13在以花生油为唯一碳源的培养基中发酵，发酵所得产物再经离心、萃取、干燥、过滤和蒸馏后得到生物表面活性剂，此生物表面活性剂可用于餐厨垃圾中的油脂降解。
油脂降解菌可降解一部分油脂，但降解能力仍然有限，对于油脂含量高达8％以上的高油餐厨垃圾易活性降低，不能及时彻底降解油脂，油脂包裹菌体出现厌氧现象，影响堆肥效果。
生物表面活性剂是由微生物在一定的培养条件下产生的一类集亲水基和憎水基于一体的具有表面活性的代谢产物。生物表面活性剂与化学表面活性剂相比仍有较大劣势：(1)生物表面活性剂随着微生物的不同制取方法千差万别，因而难以给出普遍的理想的生产指导路线；(2)生物表面活性剂在发酵液中的低浓度和两亲性妨碍其有效分离，生产成本高。
技术实现要素：
本发明的目的是解决现有技术存在的问题，提供一种用于餐厨垃圾高效好氧堆肥的除油制剂及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种用于餐厨垃圾高效好氧堆肥的除油制剂，包括以下按重量份计的原料：
优选地，所述的油脂降解菌剂是固体粉末，为枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌的干燥菌体按重量比为1-2:1混合而成。
上述油脂降解菌剂中枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌可降解油脂，在此基础上可以再添加其他油脂降解菌种以加强菌剂原有功能。优选地，所述的油脂降解菌剂为枯草芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌的干燥菌体按重量比为1-2:1:1-2混合而成。
进一步优选地，所述的枯草芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌的活菌浓度都不低于1×107CFU/g。
更进一步优选地，所述的枯草芽孢杆菌的活菌浓度为(5-9)×108CFU/g，凝结芽孢杆菌的活菌浓度为(5-9)×108CFU/g，地衣芽孢杆菌的活菌浓度为(1-4)×108CFU/g。
优选地，所述的营养激活剂为固体粉末，包含红糖，且红糖含量不低于80％。
进一步优选地，所述的营养激活剂由95％红糖、5％麦芽浸粉混合而成。
优选地，所述的表面活性剂是液体制剂，为中性、无消毒效果的表面活性剂。
进一步优选，所述的表面活性剂选自直链烷基苯磺酸盐、α-烯基磺酸盐、脂肪酸甲酯磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸烷醇酰胺、尿素中的三种或三种以上。其中，上述原料的添加量按重量份计，直链烷基苯磺酸盐5～15份、α-烯基磺酸盐10～20份、脂肪酸甲酯磺酸盐10～20份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐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。表面活性剂的质量浓度为45％以上，优选47-60％，更优选53％-54％。
更进一步优选，所述的表面活性剂由十二烷基苯磺酸钠8～10份，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠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，加水至总重量为100份，混合溶解而成。
更进一步优选，所述的表面活性剂由十二烷基苯磺酸钠10～14份，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠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，加水至总重量为100份，混合溶解而成。
更进一步优选，所述的表面活性剂由脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠23～25份，α-烯基磺酸钠14～16份，脂肪酸甲酯磺酸钠14～16份，加水至总重量为100份，混合溶解而成。
一种制备餐厨垃圾高效好氧堆肥的除油制剂的方法，包括以下步骤：
(1)按重量份称取油脂降解菌剂、营养激活剂，与水搅拌混合后，室温下放置2～4小时；
(2)向步骤(1)得到的混合液中加入表面活性剂，混合溶解，制成除油制剂。
微生物降解油脂比降解糖类和蛋白质慢得多，油脂降解是限制餐厨垃圾高效好氧堆肥效率的关键反应。表面活性剂可使餐厨垃圾中的油脂成分变成可降解的小油滴，避免堆肥微生物被包裹于油脂中而失去活性；营养激活剂为油脂降解菌提供生命活动所需营养，使其从休眠状态被活化；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；堆肥微生物适宜中性或偏酸的环境，pH值宜5.0～7.5，本发明选用中性表面活性剂不影响堆肥微生物的活性。
三种组分必须按次序进行混合：油脂降解菌剂与营养激活剂先加水混合溶解并静置2～4小时，使油脂降解菌活化，然后才能加入表面活性剂。
本发明特别适用于在高效好氧堆肥过程中降解餐厨垃圾油脂，但除油制剂不能代替堆肥微生物。
本发明除油制剂的使用方法：使用前按上述方法将油脂降解菌剂、营养激活剂、表面活性剂三种组分加水混合，制成除油制剂；然后将除油制剂加入好氧型餐厨垃圾处理机中，与高油脂含量的餐厨垃圾混合，每吨垃圾添加除油制剂70～90L；加入除油制剂后，对餐厨垃圾进行35℃以上保温和通风搅拌，可迅速降解餐厨垃圾中的油脂。
本发明的有益效果：
餐厨垃圾高效好氧堆肥过程中当油脂过多而导致微生物活性降低，不能及时降解餐厨垃圾时添加本发明的除油制剂，可乳化油脂，加快油脂被微生物降解的速度，也就提高了餐厨垃圾的堆肥效率。在餐厨垃圾高效好氧堆肥过程中加入本发明的除油制剂，48小时内可将油脂含量从25％～28％降至5％～7％。该方法简单快捷，效果明显。
具体实施方式
实施例1
本例为除油制剂的制备例。
分别制备油脂降解菌剂、营养激活剂和表面活性剂。
油脂降解菌剂由枯草芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌三种菌的干燥菌体按重量比为1:1:1组成，枯草芽孢杆菌的活菌浓度为(5～9)×108CFU/g，凝结芽孢杆菌的活菌浓度为(5～9)×108CFU/g，地衣芽孢杆菌的活菌浓度为(1～4)×108CFU/g。
营养激活剂由95％红糖、5％麦芽浸粉混合组成。
表面活性剂由以下按重量份计的原料混合而成：十二烷基苯磺酸钠9份，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯钠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。
除油制剂按下述方法配制，所述份数皆为重量份：(1)将油脂降解菌剂1份、营养激活剂3份、清水10份搅拌混合后，室温(25～35℃)下放置2小时；(2)加入表面活性剂6份，混合溶解，制成除油制剂。
实施例2
本例为除油制剂的制备例。
分别制备油脂降解菌剂、营养激活剂和表面活性剂。
油脂降解菌剂由枯草芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌两种菌的干燥菌体按重量比为2:1组成，枯草芽孢杆菌的活菌浓度为(5～9)×108CFU/g，凝结芽孢杆菌的活菌浓度为(5～9)×108CFU/g。
营养激活剂由红糖组成。
表面活性剂由以下按重量份计的原料混合而成：脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯钠24份，脂肪醇聚氧乙烯醚15份，十二烷基苯磺酸钠12份，烷醇酰胺3份，水46份。
除油制剂按下述方法配制，所述份数皆为重量份：(1)将油脂降解菌剂1份、营养激活剂3份、清水10份搅拌混合后，室温(25～35℃)下放置4小时；(2)加入表面活性剂6份，混合溶解，制成除油制剂。
实施例3
本例为以实施例1制备得到的除油制剂对餐厨垃圾油脂的降解试验。
容积为600L的好氧堆肥餐厨垃圾处理机中初始加入堆肥微生物菌剂250kg，堆肥微生物菌剂按照申请号为CN201410468958.3的专利所述的制备方法配制。每日投入100kg餐厨垃圾，餐厨垃圾中动物内脏、外皮等肉类厨余料占50％，蔬菜、薯类等植物类厨余料占50％，餐厨垃圾中油脂含量8％～10％。餐厨垃圾处理机保持通风搅拌并保温35℃以上，进行好氧堆肥。连续投放餐厨垃圾10日后，可观察到垃圾残余物非常油腻，呈黑色泥浆状，并伴有酸臭味。此时测得垃圾残余物中油脂含量为25％，垃圾残余物重515kg，料温35℃。由于油脂已经累积太多，堆肥微生物被油脂包裹而导致活性很低，餐厨垃圾处理机继续运行48小时，垃圾残余物的油脂含量和重量都没有降低，料温维持35℃。
将40L的除油制剂加入餐厨垃圾处理机，餐厨垃圾处理机继续运行24小时后，垃圾残余物的油脂含量降低至15％，重量降低至454kg，酸臭味减轻，垃圾残余物的外观变为黑色湿土状，料温升高至50℃；餐厨垃圾处理机再继续运行24小时后，垃圾残余物的油脂含量降低至5％，重量降低至401kg，酸臭味消失，垃圾残余物的外观变为疏松的黑色泥沙状，料温升高至58℃。
试验结果表明，在高效好氧堆肥过程中，当垃圾残余物的油脂含量累积达到25％时堆肥微生物的活性变得很低，垃圾无法继续降解；此时加入实施例1所制备的除油制剂，可迅速降解油脂并激活堆肥微生物，48小时内将油脂含量从25％降低至5％。
实施例4
本例为以实施例2制备的除油制剂对餐厨垃圾油脂的降解试验。
容积为600L的好氧堆肥餐厨垃圾处理机中初始加入堆肥微生物菌剂250kg，堆肥微生物菌剂按照申请号为CN201410468958.3的专利所述的制备方法配制。每日投入100kg餐厨垃圾，餐厨垃圾中动物内脏、外皮等肉类厨余料占50％，蔬菜、薯类等植物类下脚料占50％，餐厨垃圾中油脂含量8％～10％。餐厨垃圾处理机保持通风搅拌并保温35℃以上，进行好氧堆肥。连续投放餐厨垃圾10日后，可观察到垃圾残余物非常油腻，呈黑色泥浆状，并伴有酸臭味。此时测得垃圾残余物中油脂含量为28％，垃圾残余物重532kg，料温35℃。由于油脂已经累积太多，堆肥微生物被油脂包裹而导致活性很低，餐厨垃圾处理机继续运行48小时，垃圾残余物的油脂含量和重量都没有降低，料温维持35℃。
将除油制剂40L加入餐厨垃圾处理机，餐厨垃圾处理机继续运行24小时后，垃圾残余物的油脂含量降低至18％，重量降低至470kg，酸臭味减轻，垃圾残余物的外观变为黑色湿土状，料温升高至45℃；餐厨垃圾处理机再继续运行24小时后，垃圾残余物的油脂含量降低至7％，重量降低至411kg，酸臭味消失，垃圾残余物的外观变为疏松的黑色泥沙状，料温升高至55℃。
试验结果表明，在高效好氧堆肥过程中，当垃圾残余物的油脂含量累积达到28％时堆肥微生物的活性变得很低，垃圾无法继续降解；此时加入实施例2所制备的除油制剂，可迅速降解油脂并激活堆肥微生物，48小时内将油脂含量从28％降低至7％。
从实施例3和4可知，除油制剂的作用效果通过餐厨垃圾的含油量来体现，48小时内将油脂含量从25％～28％降低至5％～7％。油脂含量的检测方法为索氏提取法。
实施例5
本发明采用的表面活性剂的组分是温和且乳化油脂效果良好的表面活性剂，酸碱度中性，不含季铵盐类和Tego类等有消毒效果的表面活性剂。因此，本发明所采用的表面活性剂不影响菌种的活性，可提高降解油脂的速度，而市面上常用的洗洁精、洗衣液或其他种类的表面活性剂与本发明的菌种复配会影响微生物的活性，降低油脂的降解速度。以下对比试验可以验证：
通过液态发酵试验对比几种表面活性剂对除油微生物的活性的影响。
(1)材料与试剂
表面活性剂a、b、c、d，食用调和油，营养肉汤。
对数生长期的枯草芽孢杆菌菌种液，对数生长期的凝结芽孢杆菌菌种液。
表面活性剂a由以下按重量份计的原料混合而成：十二烷基苯磺酸钠9份，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠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。
表面活性剂b由以下按重量份计的原料混合而成：十二烷基苯磺酸钠12份，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠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。
表面活性剂c由以下按重量份计的原料混合而成：α-烯基磺酸钠15份，脂肪酸甲酯磺酸钠15份，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠24份，水46份。
表面活性剂d由以下按重量份计的原料混合而成：吐温-80 54份，水46份。
表面活性剂e由以下按重量份计的原料混合而成：磺酸16份，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠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，二甲苯磺酸钠12份，氢氧化钠2.6份，水46份。
营养肉汤配方：蛋白胨10g/L，牛肉粉3g/L，氯化钠5g/L，pH值7.2。
(2)试验步骤
配制试验发酵液：营养肉汤100mL，表面活性剂5mL，食用调和油5mL，混合后装于250mL三角瓶，121摄氏度高温灭菌20min，然后冷却至室温；每种表面活性剂分别配制3瓶发酵液，共15瓶。
配置空白对照发酵液：营养肉汤95mL，水5mL，食用调和油5mL，混合后装于250mL三角瓶，121摄氏度高温灭菌20min，然后冷却至室温；空白对照发酵液配置3瓶。
每瓶试验发酵液和对照发酵液分别接种枯草芽孢杆菌菌种液2％、凝结芽孢杆菌菌种液2％。
发酵液摇床培养，培养温度37摄氏度，转速120转/分钟。
培养72小时后，采用GB/T4789.2-2010菌落总数测定方法测定每瓶试验发酵液和对照发酵液的菌落总数。
(3)试验结果
若加表面活性剂的发酵液的菌落总数多于或等于空白对照发酵液，表明该表面活性剂对试验菌种无毒，反之则辨明有毒。试验结果表明，表面活性剂e对枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌有毒性，而表面活性剂a、b、c、d对枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌无毒性。而且加表面活性剂a、b、c的发酵液的菌落总数较空白对照明显更多，说明这三种表面活性剂对发酵液中油脂的乳化效果较好，有利于枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌生长。