[发明专利]一种分相厌氧酶水解生成硬脂酸钙去除餐厨中油脂的方法

说明书

技术领域

本发明属于厌氧发酵生物技术领域，具体涉及餐厨垃圾厌氧发酵技术。

背景技术

随着人们生活水平的提高，餐厨垃圾年产量也不断增加，北京、上海、广州等城市餐厨垃圾日产量超过1000t/d，全国餐厨垃圾年产量不低于6000万t。这些餐厨垃圾易腐烂变质、滋生病菌、滋生蚊蝇，长期存放还会散发出难闻的气味，造成严重的环境污染。同时由于没有建立健全的管理体制，非法作坊利用餐厨垃圾提炼地沟油，并且添加到食用油中售卖，重返居民餐桌，养殖场将未经处理的餐厨垃圾直接饲喂动物，存在巨大的安全隐患，这些都直接危害人们的健康。

国内发展很多餐厨垃圾资源化技术，主要包括堆肥、饲料化、厌氧消化等。餐厨垃圾中成分复杂，堆肥处理存在无害化不彻底、容易造成二次污染等，同时生产的有机肥料质量不稳定，销路不畅。饲料化技术难以从根本上避免蛋白同源性问题，发展受到限制。厌氧消化技术是在无氧条件下利用厌氧（或兼氧）微生物，将餐厨垃圾中的有机物分解转化为沼气的过程，整个过程中节省动力消耗、产生清洁能源。分相厌氧消化工艺的本质是通过一定的调控手段，实现产酸相和产甲烷相的分离，从而为产酸发酵微生物和产甲烷发酵微生物提供最佳的生存条件，实现完整的厌氧发酵过程，从而大幅度提高厌氧消化反应器的处理能力和反应器运行的稳定性。在单相完全混合式搅拌反应器简称CSTR（completely stirred tank reactor）中，处理的有机负荷最高可达到3~3.5gVS/L·d，而分相反应器中，甲烷相的有机负荷可提高至5~5.5gVS/L·d，处理量增加55~80%，生物气产量可提高8~40%。

餐厨垃圾中Ca²⁺含量在0.5~0.8%，当Ca²⁺含量高于120mg/L时会对甲烷菌有抑制作用，同时Ca²⁺含量高，易形成CaCO₃，从而导致反应器及管道内结垢，结垢也会影响甲烷菌的活性，硬脂酸钙的形成，使得消化液中的Ca²⁺含量保持在较低状态，促进生物膜形成，有利于厌氧发酵的进行。餐厨垃圾中油脂含量在20~30%，厌氧消化过程中，油脂会水解为长链脂肪酸，并在反应器中积累，从而在一定程度上抑制了厌氧消化过程，限制有机负荷的提高。目前主要依靠物化的方式将餐厨垃圾中的油脂分离出来，这种方式能耗高，过程复杂，分离出来的油脂需要单独处理，增加处理的费用，任连海等在2011年发表的“湿热-离心法分离餐厨废油脂”中确定湿热-离心法分离餐厨垃圾中废弃油脂的最优条件为为：120℃下湿热处理80min，是固相内部油脂浸出，再通过2500r/min离心，最后通过油水分离的方法分离油脂。申请号为201110103210.X的中国专利中采用生物法降解油脂，主要步骤包括：取餐厨垃圾菌液进行驯化培养；菌种初筛；菌种复筛；准备工作菌液；往基础发酵培养基中加入餐厨垃圾油脂、工作菌液，初始pH调节为7.0-8.0，再加入Tween-80，30~35℃、170-200r/min振荡培养至少72h，往固体餐厨垃圾粉末中加入工作菌液至固体餐厨垃圾粉末适度为50-80%，之后每天加蒸馏水保持粉末湿度，处理至少7天。这种方法步骤繁琐复杂，要求条件苛刻，还需要将油脂单独分离进行处理，增加了处理成本。

发明内容

本发明是一种利用分相厌氧酶水解生成硬脂酸钙去除餐厨中油脂的方法。

本发明利用分相厌氧酶水解生成硬脂酸钙去除餐厨中油脂的方法，本方法的特点是将传统的单相厌氧消化过程分为多相，将酸化过程和甲烷化过程分步进行，从而提高每一阶段厌氧消化效率。

具体制备步骤如下：

A．原料制备及预处理：

从学校食堂、企事业单位食堂、酒店、餐馆等地集中收集的餐厨垃圾，首先经过机械分选的方式，将餐厨垃圾中的骨头、塑料袋、包装袋等物品分选出来，然后将剩余部分用粉碎机进行粉碎处理；存入预酸化反应器进行常温酸化。

B.原料预酸化参数控制与调节：

先将上述处理后的餐厨垃圾加入酸化反应器中进行预酸化，即常温酸化2~3天后搅拌均匀，测定总固体含量TS、总挥发固体含量VS、化学需氧量COD、溶解性的化学需氧量SCOD、挥发性脂肪酸VFA等性质，保持反应器中餐厨垃圾的Ca²⁺含量在2.5~4.0%，油脂含量在20~30%。

C．酸化相反应器操作步骤及控制条件