[发明专利]一种利用餐厨垃圾厌氧发酵生产生物乙醇的方法

说明书

本发明公开了一种利用餐厨垃圾厌氧发酵产生物乙醇的方法，该方法包括以下步骤：对收运过来的餐厨垃圾进行分选预处理；对分选和提油后的餐厨垃圾进行超声/碱/H₂O₂联合预处理，促进餐厨垃圾的水解过程；对预处理后的浆料进行厌氧发酵，发酵后分离得到生物乙醇。该方法提升了餐厨垃圾厌氧发酵的乙醇产率，同时也简化了制备工艺，为餐厨垃圾资源化提供了可行性更高的技术方法。

技术领域

本发明涉及一种餐厨垃圾的处理方法，特别涉及一种利用餐厨垃圾厌氧发酵生产生物乙醇的方法，属于环境工程技术领域。

背景技术

餐厨垃圾来自于城市中饭店、食堂等餐饮业。尽管餐厨垃圾成分、特性受地区差异、经济条件、饮食习惯等因素影响，但总体而言，其通性是高含水率、含有大量淀粉、纤维素等有机物质、易腐败发臭、含有致病菌和病原微生物，如若处理不当，严重影响城市面貌和人们的居住环境。因此，餐厨垃圾的无害化、减量化和资源化已势在必行。

鉴于餐厨垃圾较高的可生化性，采用微生物发酵回收餐厨垃圾中有机质能，对餐厨垃圾资源化处置已经逐渐成为餐厨垃圾处理的主要发展方向之一。目前我国生物燃料乙醇市场缺口较大，将生物质发酵产燃料乙醇已成为富含有机物废弃物资源化的研究热点。已有专利CN201710414934.3公布了“一种餐厨垃圾高效生产乙醇的方法”，该专利对分选杂质后的餐厨垃圾依次进行超声波、水热和微波预处理，之后分离出固体对液相组分进行乙醇发酵。该专利技术采用多级预处理技术提高餐厨垃圾转化效率，提高乙醇产率，但该技术预处理工艺复杂，需要专属的乙醇型发酵菌，且水热和微波预处理阶段需维持较高的压力或温度，对设备质量要求极高，因此该技术实际应用较困难。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种利用餐厨垃圾厌氧发酵生产生物乙醇的方法，该方法能够提高生物乙醇产率、简化工艺路线、降低设备投资和操作难度，推动餐厨垃圾厌氧发酵产生物乙醇技术的发展。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种利用餐厨垃圾厌氧发酵生产生物乙醇的方法，该方法包括以下步骤：

1)对餐厨垃圾进行分选去除难降解大物料以及进行提油处理；

2)分选及提油处理所得物料在超声辅助下采用碱和双氧水进行联合预处理；

3)联合预处理所得物料进行厌氧发酵处理；

4)厌氧发酵处理所得物料经过固液分离后，从液相中蒸馏回收生物乙醇。

优选的方案，餐厨垃圾先通过分选机筛分出难降解大物料，易降解轻小物料经过剪切破碎后，采用细格栅完成初步固液分离，所得固相进入超声装置，所得液相进行离心提油，提油后的水相进入超声装置。本发明的提油处理有利于后续的发酵过程，一般在后续预处理过程中油脂会降解，但只要超过0.5％的油脂进入厌氧发酵罐，就会抑制微生物反应，而通过提油处理后，不但降低了油脂对厌氧发酵过程的抑制过程，而且油脂经过提纯可以获得附加值，因此直接回收毛油，更有经济价值，综合考虑还是直接提油，再发酵产乙醇更恰当。

优选的方案，分选及提油处理所得物料的TS为5～15％，SCOD为20000～60000mg/L，pH为4～6。

优选的方案，双氧水投加量为50～350mg/g TS，碱添加量以调控体系pH为7～11。碱为常见的碱如氢氧化钠溶液。双氧水为市售双氧水。

本发明的超声/H₂O₂/碱联合预处理可以将餐厨垃圾中大分子有机物降解为可溶性有机小分子，其中超声不仅是为降解过程发挥均质效用，同时也能产生空化、界面破稳现象，破坏有机物分子结构，而H₂O₂溶液由于其强氧化性可大幅提升纤维素等大分子有机物的分解，促进木质素的酶糖化反应，碱主要提供碱环境，进一步提高有机物的分解效果。