一种酶法提取餐厨固渣中碳源的方法技术

本发明专利技术公开了一种酶法提取餐厨固渣中碳源的方法，属于餐厨垃圾资源化利用技术领域。本发明专利技术所述的酶法提取餐厨固渣中碳源的方法，包括如下步骤：餐厨固渣→加水→糊化→调节pH→加入淀粉酶→水解→灭酶→离心分离→碳源提取液/水解固渣。本发明专利技术采用酶解法提取回收餐厨固渣中的淀粉等糖类物质，将固相中的淀粉等物质转化可溶于水的糖类，淀粉酶水解餐厨固渣获得的提取液主要由低聚糖和还原糖等小分子糖组成，能够作为污水处理厂生物脱氮的碳源。此外，淀粉酶催化水解餐厨固渣，使餐厨固渣的体积减少，在分离回收餐厨中有机质的同时，也使得餐厨垃圾减量化。

【技术实现步骤摘要】
一种酶法提取餐厨固渣中碳源的方法
本专利技术涉及一种酶法提取餐厨固渣中碳源的方法，属于餐厨垃圾资源化利用

技术介绍
我国餐厨垃圾产生量约占城市生活垃圾的37％～62％，增长速度和占生活垃圾的比例逐年增加，对生态系统和环境造成多方面的危害。餐厨垃圾经分拣、破碎、高温蒸煮制浆，再由三相分离机将其分离为粗油脂、餐厨浓浆和餐厨固渣。其中餐厨固渣含有丰富的碳水化合物，且基本不含油脂和盐分。一方面，其组成特征导致其极易发生腐烂，会对环境造成恶劣的影响。另一方面，餐厨固渣中含有丰富的有机质，有很高的资源回收和利用价值。在当今能源、资源紧缺的现状下，餐厨垃圾的回收利用可以有效缓解这些问题，并取得良好的经济效益。目前，餐厨垃圾处理的主要技术有好氧生物降解、饲料化和高温堆肥、厌氧消化和制取生物柴油。这些处理技术都存在一些缺陷，其中厌氧发酵被认为是目前最有效的处理工艺，但也存在系统稳定性差、沼渣沼液难处理和产生有毒有害物质等问题。经过三相分离的餐厨固渣，目前主要是通过厌氧消化技术将丰富的有机质生物转化为沼气能源，但是由于餐厨固渣蛋白质含量高，经过厌氧处理后沼液中氨氮浓度很高，沼液脱氮技术难度大并、处理成本高并且会对环境产生严重的危害，已经成为餐厨垃圾处理过程中的一大难题。因此，迫切需要开辟餐厨垃圾处理和资源化的新途径。
技术实现思路
为了解决上述至少一个问题，本专利技术提供了餐厨垃圾资源化的一种新途径，可以直接分离回收餐厨中有机质并实现餐厨垃圾减量化。本专利技术利用复合淀粉酶水解餐厨固渣获得提取液，分离回收固渣碳源。目前，生活污水中可利用碳源的不足严重制约了氮的有效去除，通常需要外加碳源来提高脱氮效率，但是，投加商用碳源增加了污水处理厂的运行成本。本专利技术获取的碳源提取液可用于城市污水处理厂作为生物脱氮所需的碳源，节省了污水处理厂的运行成本。本专利技术的第一个目的是提供一种酶法提取餐厨固渣中碳源的方法，包括如下步骤：(1)将餐厨固渣进行预处理，得到预处理之后的餐厨固渣；(2)调节预处理之后的餐厨固渣的pH，得到处理后的餐厨固渣；(3)将复合淀粉酶加入到步骤(2)处理后的餐厨固渣中，进行酶解反应，反应结束之后将复合淀粉酶灭活，得到混合物；其中所述的复合淀粉酶为中温α-淀粉酶与淀粉葡萄糖苷酶；(4)将步骤(3)的混合物进行固液分离，得到上清液，即为复合淀粉酶酶解餐厨固渣的碳源提取液。本专利技术的方法获得的碳源提取液主要为碳水化合物。在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)所述调节pH为：用6mol/L的NaOH调节pH至5.0-7.0。在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)所述调节pH为：用6mol/L的NaOH调节pH至6.0。在本专利技术的一种实施方式中，步骤(3)所述的中温α-淀粉酶与淀粉葡萄糖苷酶的质量比为2-6：1。在本专利技术的一种实施方式中，步骤(3)所述复合淀粉酶(中温α-淀粉酶与淀粉葡萄糖苷酶的总和)的添加量为0.4％-1％(E:S)，这里的％指的是复合淀粉酶与步骤(2)处理后的餐厨固渣干重的质量比。在本专利技术的一种实施方式中，步骤(3)所述的中温α-淀粉酶与淀粉葡萄糖苷酶的质量比为3：1，复合淀粉酶(中温α-淀粉酶与淀粉葡萄糖苷酶的总和)的添加量为0.8％(E:S)，这里的％指的是复合淀粉酶与步骤(2)处理后的餐厨固渣干重的质量比。在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)所述的预处理包括灭菌、破碎、调整含水率。在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)所述的预处理还可以包括糊化。在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)所述的糊化为：将含水率为75-80％的餐厨固渣置于恒温振荡摇床，在温度55-60℃、转速150-180r/min的条件下振荡60-90min。在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)所述灭菌是为了杀灭餐厨垃圾含有的沙门氏菌、结核杆菌等有强烈感染性的致病菌，破碎是为了使餐厨固渣的颗粒变小，使其能够与酶充分结合，提高酶解效率，节约酶解时间。在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)所述调节含水率是通过向餐厨固渣中添加水的方式调节含水率为75-80％。在本专利技术的一种实施方式中，步骤(3)所述酶解反应条件为：在温度为55-60℃、转速150-180r/min的条件下反应12-16h。在本专利技术的一种实施方式中，步骤(3)所述将复合淀粉酶灭活具体为：酶解反应完成，将反应物置于90℃水浴锅中15-20min，将复合淀粉酶灭活。在本专利技术的一种实施方式中，步骤(4)所述固液分离具体为：灭活后，在转速为5000-6000r/min条件下离心10-15分钟，分离上清液和沉淀，上清液即为复合淀粉酶酶解餐厨固渣的碳源提取液。在本专利技术的一种实施方式中，所述的餐厨固渣为取自张家港某公司的餐厨垃圾经过机械分拣、制浆、三相分离等预处理后的固体残渣(经过了除油处理)。在本专利技术的一种实施方式中，提取过程中所用的化学药剂均为分析纯；所使用的中温α-淀粉酶和淀粉葡萄糖苷酶购买于酷尔化学科技(北京)有限公司；中温α-淀粉酶提取自枯草芽孢杆菌，适用pH为4-6，适用温度为50-60℃，酶活为4U/mg；淀粉葡萄糖苷酶提取自黑曲霉，适用pH为3.5-5，适用温度为50-60℃，酶活为100U/mg。本专利技术的第二个目的是本专利技术所述的酶法提取餐厨固渣中碳源的方法得到的碳源提取液。本专利技术的第三个目的是本专利技术的碳源提取液在污水处理中的应用。污水厂进水碳氮比较低，导致现有活性污泥系统对总氮的去除不完全，进而影响出水总氮的达标。目前，大部分污水厂选择外加碳源来补充污水中缺少的碳源。在本专利技术的一种实施方式中，所述的应用具体为：将本专利技术获得的碳源提取液作为城市污水处理厂反硝化生物滤池(DNBF)的外加碳源，提升反硝化生物滤池(DNBF)的深度脱氮效果。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术中餐厨固渣碳源提取率可以高达80％，餐厨固渣总体积可以减少约1/3。(2)本专利技术为餐厨垃圾的处理、处置开辟了新的资源化途径，同时还能缓和碳源市场供不应求的现状。淀粉酶酶解餐厨固渣获取的碳源提取液主要由小分子的低聚糖和还原糖组成，可作为碳源或者进一步发酵回收乙醇。小分子的糖类不易再次聚沉析出，大大提高了酶解液的稳定性，使其便于保存。(3)本专利技术可以实现餐厨垃圾减量化处理。淀粉酶催化水解餐厨固渣，定向地将固相中的淀粉等大分子糖类转化可溶于水的小分子糖，使餐厨固渣的体积减少，在分离回收餐厨中有机质的同时，也使得餐厨垃圾减量化。附图说明图1为实施例1的工艺流程图。图2为实施例1中复合淀粉酶酶解前后固渣粒径变化。图3为实施例1中复合淀粉酶酶解前后固渣组分变化。具体实施方式以下对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解实施例是为了更好地解释本专利技术，不用于限制本专利技术。所有实施例中碳源的提取率是通过碳水化合物的提取率来表征的。碳水化合物的测定：苯酚-硫酸法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种酶法提取餐厨固渣中碳源的方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)将餐厨固渣进行预处理，得到预处理之后的餐厨固渣；/n(2)调节预处理之后的餐厨固渣的pH，得到处理后的餐厨固渣；/n(3)将复合淀粉酶加入到步骤(2)处理后的餐厨固渣中，进行酶解反应，反应结束之后将复合淀粉酶灭活，得到混合物；其中所述的复合淀粉酶为中温α-淀粉酶与淀粉葡萄糖苷酶；/n(4)将步骤(3)的混合物进行固液分离，得到上清液，即为复合淀粉酶酶解餐厨固渣的碳源提取液。/n

【技术特征摘要】
1.一种酶法提取餐厨固渣中碳源的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将餐厨固渣进行预处理，得到预处理之后的餐厨固渣；
(2)调节预处理之后的餐厨固渣的pH，得到处理后的餐厨固渣；
(3)将复合淀粉酶加入到步骤(2)处理后的餐厨固渣中，进行酶解反应，反应结束之后将复合淀粉酶灭活，得到混合物；其中所述的复合淀粉酶为中温α-淀粉酶与淀粉葡萄糖苷酶；
(4)将步骤(3)的混合物进行固液分离，得到上清液，即为复合淀粉酶酶解餐厨固渣的碳源提取液。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述调节pH为5.0-7.0。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述复合淀粉酶中的中温α-淀粉酶与淀粉葡萄糖苷酶的质量比为2-6：1。


4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述复合淀粉酶相对步骤(2)处理后的餐厨固渣干重的添加量为0.4％-1％。


5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄振兴，赵淑兰，阮文权，缪恒锋，赵明星，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32