一种基于调控水分形态的厨余垃圾好氧发酵处理工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于调控水分形态的厨余垃圾好氧发酵处理工艺，包括如下步骤：（1）收集厨余垃圾进行油水分离，去除杂质后进行破碎，得到破碎后的厨余垃圾；（2）调节破碎后的厨余垃圾的含水率为50～75%，然后与好氧发酵菌剂混合，进行好氧发酵，好氧发酵开始前调节好氧发酵体系总纤维素的含量至15%～25%，或在好氧发酵体系中添加保水剂，实现厨余好氧发酵体系中水分形态的调控。本发明通过调控厨余垃圾好氧发酵体系中水分形态的调控，从而提高厨余垃圾好氧发酵的效率。
【专利说明】一种基于调控水分形态的厨余垃圾好氧发酵处理工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及有机废弃物好氧发酵【技术领域】，具体涉及一种基于调控水分形态的厨余垃圾好氧发酵处理工艺。
【背景技术】
[0002]厨余垃圾是有机垃圾的一种，包括剩菜、剩饭、菜叶、果皮、蛋壳、茶渣、骨等，泛指饮食活动中产生的废弃食材及废弃或残留的食物。
[0003]厨余垃圾作为一种有机质废弃物，有机质含量丰富，在实际处理处置过程中常采用好氧发酵技术对厨余垃圾进行资源化。好氧发酵过程中，含水率是关键的控制因素之一，过高的含水率会阻碍气体在好氧发酵体系中的传质，从而使得好氧发酵体系趋于厌氧；过低的含水率会使得体系中微生物的活动受到抑制，不利于有机质的分解和腐殖化。
[0004]好氧发酵过程中含水率会持续下降，为了使体系的含水率保持在一个合适的范围，通常采用外源补充水分的方式实现，但在好氧发酵产物贮藏、运输和使用过程中又要求含水率保持在较低的水平，因此这部分外源添加的水分在好氧发酵后期又需要被去除，这在无形中增加了好氧发酵的成本。而通过调控厨余垃圾好氧发酵体系的水分形态，在不外源添加水分的前提下，能改善好氧发酵体系的含水率状况，并有效促进好氧发酵体系的稳定和腐熟。
[0005]厨余垃圾好氧发酵体系中存在三种水分形态,分别为滞化水、毛细水和结合水,其中滞化水和毛细水能够被微生物利用，同时这三种形态的水的散失难易程度依次为结合水、毛细水和滞化水。
[0006]在一定条件下这三种形态的水分可以互相转化和发生迁移，因此通过调控水分形态，降低易散失的滞化水的比例，从而减缓含水率的下降速度，提高好氧发酵体系的处理效率，同时不给厨余垃圾好氧发酵体系增加脱水的压力。
【发明内容】
[0007]本发明提供了一种基于调控水分形态的厨余垃圾好氧发酵处理工艺，通过调控厨余垃圾好氧发酵体系的水分形态，从而提高厨余垃圾好氧发酵的效率。
[0008]一种基于调控水分形态的厨余垃圾好氧发酵处理工艺，包括如下步骤:
[0009](I)收集厨余垃圾进行油水分离，去除杂质后进行破碎，得到破碎后的厨余垃圾；
[0010](2)调节破碎后的厨余垃圾的含水率为50%~75%，然后与好氧发酵菌剂混合，进行好氧发酵，好氧发酵开始前添加调理剂调节好氧发酵体系总纤维素的含量至15%~25%，或者在好氧发酵体系中添加保水剂。
[0011]厨余垃圾好氧发酵体系中存在三种水分形态,分别为滞化水、毛细水和结合水,其中滞化水和毛细水能够被微生物利用，同时这三种形态的水的散失难易程度依次为结合水、毛细水和滞化水。在一定条件下这三种形态的水分可以互相转化和发生迁移，因此通过调控水分形态，降低易 散失的滞化水的比例，从而减缓含水率的下降速度，提高好氧发酵体系的处理效率，同时不给体系增加脱水的压力。
[0012]因此本发明通过添加保水剂和调控好氧发酵体系中总纤维素的含量这两种方式，实现厨余垃圾好氧发酵体系中水分形态的调控，从而提高厨余垃圾好氧发酵的效率。
[0013]所述的总纤维素是半纤维素、纤维素和木质素的总和。
[0014]作为优选,步骤(1)中所述破碎后的厨余垃圾的粒径为Icm~8cm。进一步优选为5cm。
[0015]作为优选，步骤(2)中向好氧发酵体系中添加调理剂以调节其总纤维素的含量至19.99% ~22.69%。
[0016]进一步优选，所述调理剂的总纤维素含量为20%~45%;厨余垃圾与调理剂的干重比值为1:3~1:1。所述调理剂优选为废弃食材。
[0017]另一种优选方式，步骤(2)中向好氧发酵体系中添加保水剂，保水剂添加量为好氧发酵体系湿重的0.25%~2.00%，保水剂的吸水倍率为150~400。
[0018]进一步优选，所述保水剂为阴离子型聚丙烯酰胺、吸水树脂或淀粉接枝丙烯酸盐。
[0019]进一步优选，所述保水剂在好氧发酵体系进入高温期之前或高温期初期添加。所述好氧发酵的发酵高温期温度为50~70°C。
[0020]作为优选，所述好氧发酵的发酵时间为14~18天。更优选为16天。
[0021]作为优选，所述好氧发酵的过程中充氧方式为强制曝气或静置翻堆，曝气量为
0.04L/ (min.L)~0.1L/ (min.L)，翻堆频率为 I ~4 天。
[0022]在厨余垃圾好氧发酵体系中调整厨余垃圾与调理剂的比例控制厨余垃圾好氧发酵体系中总纤维素含量，或添加保水剂，从而实现对厨余垃圾好氧发酵体系中水分形态的调控，在上述优选条件组合下，好氧发酵启动2天至6天这段时期内，滞化水占总水分的比例为55%~70%，毛细水占总水分的比例为20%~40%，结合水占总水分的比例为2%~15% ；好氧发酵结束时，滞化水占总水分的比例为80%~92%，毛细水占总水分的比例为5%~15%，结合水占总水分的比例为4%~7%。
[0023]所述好氧发酵菌剂分离自厨余垃圾中，为厨余垃圾体系中的土著菌，为混菌体系，也可以使用商业应用的普通发酵菌剂((例如EM菌剂，金宝贝一型等)，添加菌剂能降低发酵周期，其添加量在IO8~1015CFU/kg (湿重)之间。
[0024]所述厨余垃圾为饮食结束后产生的有机质废弃物。
[0025]所述油水分离是指将原始的厨余垃圾放置在筛网上，实现油水和厨余垃圾之间的分离。
[0026]所述好氧发酵过程在好氧发酵装置中进行，装置配有曝气装置、在线温度监测装置和保温层，实行强制曝气或静置翻堆，曝气量在0.04L/(min.L)~0.1L/(min.L)之间，翻堆频率为I~4天。
[0027]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:
[0028]本发明通过添加保水剂和调控好氧发酵体系中总纤维素的含量，实现厨余垃圾好氧发酵体系中水分形态的调控，从而提高厨余垃圾好氧发酵的效率。
【具体实施方式】
[0029]实施例1:[0030]厨余垃圾好氧发酵原料:取杭州某高校食堂厨余垃圾12kg (含水率为73.90±0.69%)，风干的废弃食材6kg (含水率为12.85±0.22%)。
[0031]取厨余垃圾浸提后的上清液接种入以淀粉、葡萄糖和蛋白质其中之一为碳源的无机盐培养基中，分别筛选得到具有降解淀粉、葡萄糖和蛋白质功能的菌群，在使用前将三类菌群在LB培养基中混合培养得到所需的菌液。
[0032]将上述厨余垃圾和风干的废弃食材均破碎成粒径5cm，然后进行充分混合，加入18ml浓度为lX1015CFU/mL的菌液，并调节含水率为60%，最后将混合的材料分成三等份。
[0033]第一份材料直接放入好氧发酵装置A中；第二份材料添加保水剂(阴离子型聚丙烯酰胺)，保水倍率为200，其质量为湿重的0.5%，然后混合均匀后放入好氧发酵装置B中；第三份材料直接放入好氧发酵装置C中，当体系的温度稳定在50°C左右时，将装置C内的物料全部取出添加保水剂(阴离子型聚丙烯酰胺)，其质量为湿重的0.5%，混合均匀后重新填入装置C中。所有装置的曝气量均为0.05L/(min.L)，好氧发酵时间为16天。
[0034]好氧发酵期间，实时监测温度，每两天取样一次，测定含水率、滞化水、毛细水和结合水，初始样和好氧发酵结束时的样品还需测定PHA (胡敏酸占总腐殖酸的百分比)。整个好氧发酵过程中装置A在80h时温度达到50°C，过程中最高温度为57.8V ;装置B在24h时温度达到了 50°C，过程中最高温度为57.80C;装置C在72h时温度达到50°C，并且在88h时添加了保水剂，过程中最高温度为60.2 0C。装置A初始的PHA为8.86%，结束时PHA为
21.36% ;装置B初始的PHA为8.86%，结束时PHA为24.07% ;装置B初始的PHA为8.86%，结束时 PHA 为 25.53%。
[0035]装置A、B和C的含水率、滞化水、毛细水和结合水的状况见表1
[0036]表1
[0037]
【权利要求】
1.一种基于调控水分形态的厨余垃圾好氧发酵处理工艺，其特征在于，包括如下步骤: (1)收集厨余垃圾进行油水分离，去除杂质后进行破碎，得到破碎后的厨余垃圾； (2)调节破碎后的厨余垃圾的含水率为50%~75%，然后与好氧发酵菌剂混合，进行好氧发酵，好氧发酵开始前添加调理剂调节好氧发酵体系总纤维素的含量至15%~25%，或者在好氧发酵体系中添加保水剂。
2.根据权利要求1所述基于调控水分形态的厨余垃圾好氧发酵处理工艺，其特征在于，步骤(1)中所述破碎后的厨余垃圾的粒径为Icm~8cm。
3.根据权利要求1所述基于调控水分形态的厨余垃圾好氧发酵处理工艺，其特征在于，步骤(2)中向好氧发酵体系中添加调理剂以调节其总纤维素的含量至19.99%~22.69%ο
4.根据权利要求3所述基于调控水分形态的厨余垃圾好氧发酵处理工艺，其特征在于，所述调理剂的总纤维素含量为20%~45% ;厨余垃圾与调理剂的干重比值为1:3~1:1。
5.根据权利要求1所述基于调控水分形态的厨余垃圾好氧发酵处理工艺，其特征在于，步骤(2)中向好氧发酵体系中添加保水剂，保水剂添加量为好氧发酵体系湿重的0.25%~2.00%，保水剂的吸水倍率为150~400。
6.根据权利要求5所述基于调控水分形态的厨余垃圾好氧发酵处理工艺，其特征在于，所述保水剂在好氧发酵体系进入高温期之前或高温期初期添加。·
7.根据权利要求6所述基于调控水分形态的厨余垃圾好氧发酵处理工艺，其特征在于，所述好氧发酵的发酵高温期温度为50~70°C。
8.根据权利要求1所述基于调控水分形态的厨余垃圾好氧发酵处理工艺，其特征在于，所述好氧发酵的发酵时间为14~18天。
9.根据权利要求1所述基于调控水分形态的厨余垃圾好氧发酵处理工艺，其特征在于，所述好氧发酵的过程中充氧方式为强制曝气或静置翻堆，曝气量为0.04L/(min.L)~·0.1L/ (min.L),翻堆频率为I~4天。
【文档编号】C05F9/04GK103819235SQ201410029921
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年1月23日 优先权日:2014年1月23日
【发明者】龙於洋, 杨煜强, 王坤, 叶凌丽, 沈东升, 冯华军, 申屠佳丽, 汪美贞, 殷峻, 周玉央, 李娜 申请人:浙江工商大学