一种利用餐厨垃圾生产高纯度氢气和动物饲料的方法技术

本发明专利技术公开一种利用餐厨垃圾生产高纯度氢气和动物饲料的方法，包括以下步骤：步骤一：对丁酸梭状芽孢杆菌种、拟杆菌种和解纤维醋弧菌种进行驯化；步骤二：采用复合酶水解餐厨垃圾；步骤三：在35‑40℃的氮气环境下，混合微生物、NaHCO3和预处理后的餐厨垃圾，收集氢气；步骤四：向残渣中加入0.5‑1％水合铝硅酸钠钙，30‑35℃下有氧发酵2‑5天，以辐射剂量为3‑5kGy/h的γ射线照射0.5‑1h，制得动物饲料。本发明专利技术生产出的氢气纯度高达95％以上，并利用产氢气体系的剩余残渣生产动物饲料，生产出的饲料中黄曲霉毒素总量低于3.5μg/kg，远低于国家安全标准，进而实现餐厨垃圾高效化、无公害利用。

A method of producing high purity hydrogen and animal feed by using kitchen waste

The invention discloses a method for producing high purity hydrogen and animal feed using kitchen waste, including the following steps: Step 1: to domesticate the Clostridium butyrate rod strain, the quasi rod strain and the cellulose acetate Vibrio; step two: use the compound enzyme to hydrolyze the kitchen waste; step three: under the nitrogen environment of 35 40 degrees C, The mixture of microbes, NaHCO3 and pre treated kitchen waste to collect hydrogen; step four: adding 0.5 of the 1% hydrous aluminosilicate calcium to the residue, 2 oxygen fermentation 2 for 5 days at 35 centigrade, and irradiating 0.5 1H with the radiation dose of 3, 3, to produce animal feed. The purity of hydrogen produced by the invention is more than 95%, and the animal feed is produced by the residual residue of hydrogen production system. The total amount of aflatoxin in the feed is less than 3.5 mu g/kg, which is far below the national safety standard, and then the high efficiency and harmless utilization of food waste is realized.

【技术实现步骤摘要】
一种利用餐厨垃圾生产高纯度氢气和动物饲料的方法
本专利技术属于及餐厨垃圾资源化处理领域，具体涉及一种利用餐厨垃圾生产高纯度氢气和动物饲料的方法。
技术介绍
目前，餐厨垃圾资源化处理主要方式是厌氧发酵、堆肥化、饲料化和生产生物柴油。厌氧消化处理生产出的H2中通常混有大量CH4，当H2的杂质气体含量高于24.4％时，极易发生爆炸，且H2分离的成本高，因此，如何低成本生产出高纯度H2仍然是当下亟待解决的难题。餐厨垃圾饲料化技术生产出的饲料黄曲霉毒素含量过高，饲养不当时，易引发动物食物中毒，因此，如何去除黄曲霉毒素也是当下需要解决的问题。申请号为CN201710622727.7的专利，通过在厌氧干发酵产氢体系中加入氯仿，抑制产甲烷菌和其它微生物的作用，进而提高餐厨垃圾产氢效率，较之传统发酵方法，该法生产出的H2纯度较高，仍然不能生产出无CH4的高纯度H2，此外，未对剩余残渣进行处理，致使餐厨垃圾的实际利用率较低。申请号为CN200610010049.0的专利，通过对发酵后的固体残渣进行高温灭菌后制得饲料，虽然高温能破坏黄曲霉的芽孢，但是却无法使黄曲霉代谢产生的黄曲霉菌毒素失活，因此，该法生产出的饲料存在安全性隐患。本专利技术结合厌氧发酵技术和饲料化技术，利用产氢复合菌生产出无CH4的高纯度氢气，并利用水合铝硅酸钠钙和γ射线辐射技术消除发酵过程中产生的黄曲霉毒素和其它毒性物质，生产出无毒动物饲料，从而实现餐厨垃圾高效化、无公害利用。
技术实现思路
针对现有技术的不足之处，本专利技术的目的在于提供一种利用餐厨垃圾生产高纯度氢气和动物饲料的方法。本专利技术的技术方案概述如下：一种利用餐厨垃圾生产高纯度氢气和动物饲料的方法，包括以下步骤：步骤一：将11-15份丁酸梭状芽孢杆菌种、13-17份拟杆菌种和5-9份解纤维醋弧菌种分别接种在液体培养基中，在无O2环境下驯化10-15天，均匀混合后，制得高效产氢复合微生物；步骤二：分离出餐厨垃圾中的难降解物质，向其中混入1-3％复合酶，45-55℃下水解3-5h后,加入HCl调节PH至5.5-6.5；步骤三：在35-40℃的氮气环境下，向步骤二中预处理后的餐厨垃圾加入10-20％的步骤一中高效产氢复合微生物和2-4％的NaHCO3，制得产氢气体系，并充分搅拌，待体系中产生稳定气泡时，收集氢气；步骤四：产气结束后，向剩余残渣中加入0.5-1％水合铝硅酸钠钙并持续通入空气，30-35℃下有氧发酵2-5天，以辐射剂量为3-5kGy/h的γ射线照射0.5-1h，干燥后，制得动物饲料。优选的，步骤二中难降解物质包括骨头和贝壳的一种或多种。优选的，步骤二中复合酶由α-淀粉酶、外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶、β-葡萄糖苷酶、三酰基甘油酰基水解酶按照(2-4)：(1-1.5)：(1-1.5)：(2-3)：(0.5-1)的重量比混合制得。优选的，步骤三中搅拌速率为150-250r/min。优选的，步骤四中空气流量为25-35m3/h。本专利技术的有益效果(1)本专利技术中丁酸梭状芽孢杆菌、拟杆菌种和解纤维醋弧菌能够分解餐厨垃圾中的有机质，进行丁酸型发酵，放出氢气，生成有机酸和醇类物质，将驯化后的产氢复合微生物置于氮气环境下厌氧消化，防止空气中的微生物进入产氢体系，提高氢气的纯度；(2)本专利技术中的复合酶将餐厨垃圾中的纤维素、淀粉和油脂降解为小分子葡萄糖和甘油，有益于微生物的作用，提高氢气产量；(3)本专利技术中水合铝硅酸钠钙能选择性吸附发酵过程中产生的黄曲霉毒素，黄曲霉毒素中的β-羰基体系与水合铝硅酸钠钙的不协调界面点Al3+形成稳定螯合物，降低黄曲霉毒素含量；(4)本专利技术采用γ射线辐射发酵产物，γ射线能破坏细菌和病毒的DNA和RNA，使细胞膜和细胞质分子发生电离，从而杀灭细菌和病毒，此外，γ射线能破坏黄曲霉毒素中二呋喃环和氧杂萘邻酮的结构，从而降低黄曲霉毒素的毒性，提高饲料的安全性与稳定性。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。实施例1步骤一：将11份丁酸梭状芽孢杆菌种、13份拟杆菌种和5份解纤维醋弧菌种分别接种在液体培养基中，在无O2环境下驯化10天，均匀混合后，制得高效产氢复合微生物；步骤二：按照2：1：1：2：0.5的重量比混合α-淀粉酶、外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶、β-葡萄糖苷酶和三酰基甘油酰基水解酶，制得复合酶，分离出餐厨垃圾中的骨头和贝壳，向其中混入1％复合酶，45℃下水解3h后,加入HCl调节PH至5.5；步骤三：在35℃的氮气环境下，向步骤二中预处理后的餐厨垃圾加入10％的步骤一中高效产氢复合微生物和2％的NaHCO3，制得产氢气体系，并以150r/min速率充分搅拌，待体系中产生稳定气泡时，收集氢气；步骤四：产气结束后，向剩余残渣中加入0.5％水合铝硅酸钠钙并以25m3/h的流量持续通入空气，30℃下有氧发酵2天，以辐射剂量为3kGy/h的γ射线照射0.5-1h，干燥后，制得动物饲料。实施例2操作同实施例1，其中，步骤一中各菌种重量份数依次是13份、15份、7份，驯化12天；步骤二中复合酶各成分的重量比为3：1.25：1.25：2.5：0.75，投量为2％,水解温度和时间分别为50℃、4h，PH为6；步骤三中温度为37℃，高效产氢复合微生物投量为15％,NaHCO3投量为3％,搅拌速率为200r/min；步骤四中水合铝硅酸钠钙投量为0.75％，空气流量为30m3/h，γ射线辐射剂量和时间分别是4kGy/h、0.75h。实施例3操作同实施例1，其中，步骤一中各菌种重量份数依次是15份、17份、9份，驯化15天；步骤二中复合酶各成分的重量比为4：1.5：1.5：3：1，投量为％,水解温度和时间分别为55℃、5h，PH为6.5；步骤三中温度为40℃，高效产氢复合微生物投量为20％,NaHCO3投量为4％,搅拌速率为250r/min；步骤四中水合铝硅酸钠钙投量为1％，空气流量为35m3/h，γ射线辐射剂量和时间分别是5kGy/h、1h。对比例1操作同实施例1，以活性污泥替代步骤1中的丁酸梭状芽孢杆菌、拟杆菌和解纤维醋弧菌。对比例2操作同实施例2，步骤4中未施加水合铝硅酸钠钙。对比例3操作同实施例3，步骤4中未采用γ射线辐射。从上表可以得出，本专利技术能明显提高氢气的纯度和产率，生产出动物饲料中黄曲霉毒素和毒性物质含量极低，具有较高的安全性和营养价值，使餐厨垃圾得到最大化的再生利用。尽管本专利技术的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本专利技术的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本专利技术并不限于特定的细节。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用餐厨垃圾生产高纯度氢气和动物饲料的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将11‑15份丁酸梭状芽孢杆菌种、13‑17份拟杆菌种和5‑9份解纤维醋弧菌种分别接种在液体培养基中，在无O2环境下驯化10‑15天，均匀混合后，制得高效产氢复合微生物；步骤二：分离出餐厨垃圾中的难降解物质，向其中混入1‑3％复合酶，45‑55℃下水解3‑5h后,加入HCl调节PH至5.5‑6.5；步骤三：在35‑40℃的氮气环境下，向步骤二中预处理后的餐厨垃圾加入10‑20％的步骤一中高效产氢复合微生物和2‑4％的NaHCO3，制得产氢气体系，并充分搅拌，待体系中产生稳定气泡时，收集氢气；步骤四：产气结束后，向剩余残渣中加入0.5‑1％水合铝硅酸钠钙并持续通入空气，30‑35℃下有氧发酵2‑5天，以辐射剂量为3‑5kGy/h的γ射线照射0.5‑1h，干燥后，制得动物饲料。

【技术特征摘要】
1.一种利用餐厨垃圾生产高纯度氢气和动物饲料的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将11-15份丁酸梭状芽孢杆菌种、13-17份拟杆菌种和5-9份解纤维醋弧菌种分别接种在液体培养基中，在无O2环境下驯化10-15天，均匀混合后，制得高效产氢复合微生物；步骤二：分离出餐厨垃圾中的难降解物质，向其中混入1-3％复合酶，45-55℃下水解3-5h后,加入HCl调节PH至5.5-6.5；步骤三：在35-40℃的氮气环境下，向步骤二中预处理后的餐厨垃圾加入10-20％的步骤一中高效产氢复合微生物和2-4％的NaHCO3，制得产氢气体系，并充分搅拌，待体系中产生稳定气泡时，收集氢气；步骤四：产气结束后，向剩余残渣中加入0.5-1％水合铝硅酸钠钙并持续通入空气，30-35℃下有氧发酵2-5天，以辐射剂量为3-5k...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴豪，
申请(专利权)人：吴豪，
类型：发明
国别省市：浙江,33