一种餐厨垃圾高值化利用方法技术

本发明专利技术涉及垃圾处理技术领域，提供了一种餐厨垃圾高值化利用方法，包括利用黑水虻幼虫的生物取食对餐厨垃圾进行降解处理，收集黑水虻生物质并干燥粉碎，得到黑水虻虫粉，以所述黑水虻虫粉为反应底物，在羟基磷酸钙催化剂的作用下，通过水热反应，得到工业平台原料。本发明专利技术提出的方法用黑水虻生物处理餐厨垃圾，不需要对餐厨垃圾进行分离和调节等预处理，可直接将收集的垃圾转化为黑水虻自身的生物质，再在一定实验条件下，通过羟基磷酸钙催化剂将其水热转化为价值较高的工业平台原料。热转化为价值较高的工业平台原料。热转化为价值较高的工业平台原料。

【技术实现步骤摘要】
一种餐厨垃圾高值化利用方法


[0001]本专利技术涉及垃圾处理
，具体涉及一种餐厨垃圾高值化利用方法。

技术介绍

[0002]在减缓全球气候变化的碳中和运动中，需要以高效、清洁和可行的方式处理城市固体废物。由于人口的不断增长，人类生活水平的提高，餐厨垃圾的产量不断增加，到2025年，全球餐厨垃圾产量将达到25亿吨。餐厨垃圾具有水分含量高、有机质含量高、易降解、易腐烂变质等特点，因此管理和处置餐厨垃圾不当，不仅浪费能源和资源，还会引起恶臭释放、有害气体排放、病毒传播和水土污染等环境问题。
[0003]目前餐厨垃圾的资源化利用方向主要有厌氧发酵、好氧堆肥和昆虫养殖等。厌氧发酵可制氢、制甲烷和制生物乙醇，但是受高油盐、pH值、菌种、有害物质和碳氮比等因素的影响，会抑制厌氧发酵微生物的生长繁殖，从而导致厌氧降解不稳定，能源转化效率低，同时厌氧发酵后的残渣等副产物处置目前也不完善；好氧堆肥的产品可用作土壤改良剂和复合肥，但好氧堆肥的用地成本高、分解周期长、会产生臭气和渗滤液二次污染，且好氧堆肥过程也受温度、碳氮比和pH值等因素的影响，容易出现溢氮和溢硫的问题从而降低堆肥产品的品质，同时堆肥反应器和产品也缺少相关标准；近年来，利用食腐昆虫清除有机垃圾，由于操作简单、成本效益高、生态足迹小等优点，越来越受到人们的关注。昆虫养殖是直接用餐厨垃圾作为饲料来养殖昆虫，再将成虫进一步加工为蛋白质饲料等的处理方法。目前常见的是以黑水虻(BSF)作为养殖昆虫，黑水虻繁殖迅速，生物量大，食性广泛，吸收转化率高，容易管理，饲养成本低，并且耐油盐，抗逆性好，能够直接以餐厨垃圾为食，将其转化为幼虫生物质(BSFL)，幼虫生物质的生物组成，通常包括糖(8％
‑
20％)、脂肪(7％
‑
39％)和蛋白质(37％
‑
63％)，是一种绿色、安全和高效的餐厨垃圾资源化利用技术。
[0004]在现有技术中，处理完餐厨垃圾得到的BSFL通常用来提取蛋白质和粗脂肪，其中，蛋白质可加工作为养殖动物饲料，粗脂肪则可在一定催化条件下制备生物柴油。然而，由于缺乏成熟的相关技术指导，并且上述应用利用BSFL获得的经济效益较低，导致黑水虻对餐厨垃圾的生物处理技术尚未广泛应用于餐厨垃圾处理行业。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种环境友好且高值化利用餐厨垃圾的新型处理方法，以解决现有餐厨垃圾产量大、危害大、处理过程环境污染大和资源化利用价值低的问题。
[0006]本专利技术采用如下的技术方案，包括：
[0007]利用黑水虻幼虫的生物取食对餐厨垃圾进行降解处理；
[0008]收集黑水虻生物质，干燥粉碎后，得到黑水虻虫粉；
[0009]以所述黑水虻虫粉为反应底物，在羟基磷酸钙催化剂的作用下，通过水热反应，得到工业平台原料。
[0010]可选的，所述工业平台原料包括糠醛、苯甲腈、苯乙醛和苯甲醛。
[0011]可选的，所述以所述黑水虻虫粉为反应底物，在羟基磷酸钙催化剂的作用下，通过水热反应，得到工业平台原料，包括：
[0012]将所述黑水虻虫粉和所述羟基磷酸钙催化剂溶于去离子水中形成溶液；
[0013]将上述溶液搅拌均匀后调节初始pH值至8～10；
[0014]将该溶液转移至聚四氟乙烯材质的内衬中；
[0015]氮吹浓缩后，紧闭内衬盖子，将内衬放入不锈钢罐体中，拧紧不锈钢罐体外盖；
[0016]将不锈钢罐体在140℃～180℃下加热1h～5h，待冷却至室温后，取出内衬中的溶液，得到含有工业平台原料的液体产品。
[0017]可选的，所述黑水虻虫粉、所述羟基磷酸钙催化剂及所述去离子水的重量比为(0.25～0.5)：(0.0051～0.0376)：(52～156)。
[0018]可选的所述黑水虻虫粉、所述羟基磷酸钙催化剂及所述去离子水的重量比为0.5：0.0208：156。
[0019]可选的，所述羟基磷酸钙催化剂为铈负载的羟基磷酸钙单原子催化剂。
[0020]可选的，所述铈负载的羟基磷酸钙单原子催化剂的制备步骤包括：
[0021]将Ca(NO3)2·
4H2O、Ce(NO3)3·
6H2O和K2HPO4·
3H2O溶于去离子水中，形成混合液；
[0022]将所述混合液搅拌均匀后，加入KOH继续搅拌；
[0023]将搅拌后的混合液置于水热反应釜中，在200℃下反应24h；
[0024]离心收集固体，洗净干燥后得到铈负载的羟基磷酸钙单原子催化剂。
[0025]可选的，所述收集黑水虻生物质，干燥粉碎后，得到黑水虻虫粉，包括：
[0026]待黑水虻将餐厨垃圾降解处理后，进入预蛹期，收集预蛹；
[0027]将所述预蛹清洗后冷冻灭活，再进行干燥磨成粉末，得到黑水虻虫粉；
[0028]可选的，所述黑水虻虫粉含有重量比为50％～55％的蛋白质，10％～15％的脂肪，15％～20％的脂肪酸和5％～10％的糖类。
[0029]可选的，在利用黑水虻幼虫的生物取食对餐厨垃圾进行降解处理之前，还包括将餐厨垃圾机械粉碎成糊状。
[0030]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0031](1)本专利技术提出的方法用黑水虻生物处理餐厨垃圾，不需要对餐厨垃圾进行分离和调节等预处理，处理过程中不产生恶臭气体，不产生渗滤液，可直接将收集的垃圾转化为黑水虻自身的生物质。
[0032](2)本专利技术制备羟基磷酸钙催化剂的方法，过程简单、成本低且污染小。
[0033](3)本专利技术提出的方法可将处理餐厨垃圾后得到的黑水虻生物质在一定实验条件下，通过羟基磷酸钙催化剂水热转化为价值较高的工业平台原料，其中在羟基磷酸钙催化剂为Ce
‑
HAP单原子催化剂时，工业平台原料的占比可高达88.65％。将得到的包含工业平台原料的液体产品经萃取、蒸馏和分离等操作后，可获得相应的纯物质。以占比较高的糠醛和苯甲腈为例，糠醛目前是美国能源部推荐的生物质衍生平台化合物的关键IPM之一，可用作工业溶剂，也可用于制取糠醇、糠酸、四氢呋喃、γ
‑
戊内酯、吡咯、四氢吡咯等多种化学原料。苯甲腈是合成农药、脂肪族胺、苯甲酸的中间体，可用作苯代三聚氰胺等高级涂料的中间体，也可作为腈基橡胶、树脂、聚合物和涂料等的溶剂。
附图说明
[0034]图1为本专利技术实施例制备的纯羟基磷酸钙催化剂(HAP)和铈负载的羟基磷酸钙单原子催化剂(Ce
‑
HAP)的扫描电镜图；
[0035]图2为本专利技术实施例制备的液体产品的气相色谱图；
[0036]图3为本专利技术实施例催化剂重复实验前后的X
‑
射线衍射图(XRD)，横坐标是两倍的衍射角(degree)，纵坐标是衍射峰的强度(a.u.)。
具体实施方式
[0037]下面结合附图对本申请作进一步描述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种餐厨垃圾高值化利用方法，其特征在于，包括：利用黑水虻幼虫的生物取食对餐厨垃圾进行降解处理；收集黑水虻生物质，干燥粉碎后，得到黑水虻虫粉；以所述黑水虻虫粉为反应底物，在羟基磷酸钙催化剂的作用下，通过水热反应，得到工业平台原料。2.根据权利要求1所述的一种餐厨垃圾高值化利用方法，其特征在于，所述工业平台原料包括糠醛、苯甲腈、苯乙醛和苯甲醛。3.根据权利要求1所述的一种餐厨垃圾高值化利用方法，其特征在于，所述以所述黑水虻虫粉为反应底物，在羟基磷酸钙催化剂的作用下，通过水热反应，得到工业平台原料，包括：将所述黑水虻虫粉和所述羟基磷酸钙催化剂溶于去离子水中形成溶液；将上述溶液搅拌均匀后调节初始pH值至8～10；将该溶液转移至聚四氟乙烯材质的内衬中；氮吹浓缩后，紧闭内衬盖子，将内衬放入不锈钢罐体中，拧紧不锈钢罐体外盖；将不锈钢罐体在140℃～180℃下加热1h～5h，待冷却至室温后，取出内衬中的溶液，得到含有工业平台原料的液体产品。4.根据权利要求3所述的一种餐厨垃圾高值化利用方法，其特征在于，所述黑水虻虫粉、所述羟基磷酸钙催化剂及所述去离子水的重量比为(0.25～0.5)：(0.0051～0.0376)：(52～156)。5.根据权利要求4所述的一种餐厨垃圾高值化利用方法，其特征在于，所述黑水虻虫粉、所述羟基磷酸钙催化剂及所述去离子水的重量...

【专利技术属性】
技术研发人员：李振山，李欧阳，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：