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餐厨垃圾剔除重金属分解二噁英矿质化发酵制肥的方法技术

技术编号:8156615 阅读:368 留言:0更新日期:2013-01-06 13:02
餐厨垃圾剔除重金属分解二噁英矿质化发酵制肥的方法,是在餐厨垃圾制浆剔除重金属,乳化油脂分离二噁英、深层厌氧发酵生成有机溶剂溶解分解二噁英和生物吞噬分解二噁英,膨润土脱盐,并经高温矿质化反应发酵杀灭有害细菌及病原微生物制得有机原肥的基础上,通过两次元素配位工艺产出微生物有机肥。本发明专利技术开创了餐厨垃圾剔除重金属、分解二噁英的先例,为餐厨垃圾安全处置提供了一套投资少成本低的方案,能有效利用废物资源,创造新的经济价值和社会财富;餐厨垃圾制肥无废水、废气、废渣排放,避免了填埋、焚烧、堆肥可能带来的土壤、大气和水资源的二次污染,保护生态环境;为农业提供优质肥料,提高农产品产量和品质,支持农业可持续发展。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用有机物料制肥的方法,属农业有机肥料生产
,特别是涉及一种。
技术介绍
餐厨垃圾处置现状据有关报道,我国年产餐厨垃圾6000万吨,随着城市化过程的加快,城市人口急剧膨胀,预计餐厨垃圾每年还在以30%的速度增长。餐厨垃圾主要成分包括米和面粉类食物残余、蔬菜、动植物油、肉骨等;从化学组成上,有淀粉、纤维素、蛋白质、脂类和无机盐。其主要特点一是含水率高,水分大都占到餐厨垃圾总重量的80-90%;二是有机物质多,且富含大量淀粉、油脂(1-5% )和蛋白质等营养成分;三是盐分高(1_3%)。正因为如此,餐厨垃圾极易腐烂,产生多种病菌,其性状和气味都会对环境卫 生造成恶劣影响,且容易滋长病原微生物、霉菌毒素等有害物质。如果处置方法不当,就会成为影响食品安全和生态安全的潜在危险源。近年在城市中出现的“地沟油”、“垃圾猪”,已成为城市生活的公害。为防止餐厨垃圾未经处理直接饲养畜禽,通过畜禽体内毒素、有害物质的积累,进而造成人畜之间的交叉传染,损害人体健康;为防止不法商贩回收提炼废弃油月旨,使含有黄曲霉素、苯等有毒物质的地沟油重新回到人们餐桌,造成慢性疾病的发生甚至致癌,近年来国家有关部门以及地方政府专门就餐厨垃圾作出了管理规定。餐厨垃圾具有废物与资源的双重特性,如何处置,已成为摆在人们面前的重要课题。由于餐厨垃圾的特殊性质,焚烧处理会产生大量的有害气体,不能满足无害化的要求;餐厨垃圾直接填埋处理,其含水量高容易产生大量的渗滤液而污染地下水。目前餐厨垃圾的处理主要是生产饲料、有机肥、沼气及柴油。由于餐厨垃圾中含有各种动物肉类,如果制作饲料,同类相食极易引发口蹄疫和各种疾病,即存在同源性风险,从而传播给人类而造成危害,人们存有疑虑,更要命的是,用没有剔除重金属、没有分解二噁英的餐厨垃圾制作饲料,就给重金属、二噁英以生物链的形式由动物肉食进入人体提供了机会,遗患无穷;经厌氧处理生产沼气虽有前景,但投资大,成本高,根据有关资料,日处理200T厌氧产沼气项目,总投资需8000万元,单位生产成本达270元/吨,每吨即使国家补贴200元,销售价若达不到70元,仍会亏本,故难以推广;将餐厨垃圾进行油水分离后生产柴油,同样存在投资大、成本高的问题,即使免征消费税每吨柴油成本降低900元,也不盈利;利用餐厨垃圾生产有机肥方向对头,但目前采取好氧堆肥生产有机肥的方法并不可取,这不单是因为餐厨垃圾含水、含油、含盐高,直接进行好氧堆肥有难度,还因为采用堆肥法处理工艺,餐厨垃圾中动植物残体所含的重金属离子没有剔除,煎炒烹炸残余食物所含的二噁英类物质没有分解,又没经过严格的高温矿质化反应发酵,有机肥存在严重质量问题,且肥效差,被市场否决,很难推广。要想利用餐厨垃圾制作肥料,必须具备三个条件一是餐厨垃圾需含有较高的植物所必需的营养成分,这一条餐厨垃圾自身已经具备,诸多分析资料都证实,餐厨垃圾中含有大量的作物营养元素,具有较高的潜在肥料价值;二是餐厨垃圾中的重金属、二噁英应加以剔除或分解,其在有机肥料中的含量必须符合国家标准要求,并保证肥料安全;三是餐厨垃圾中所含的细菌、各种寄生虫卵、病原微生物等,必须经过严格的无害化处理,予以杀灭。而这后两条,堆肥做不到,或做不彻底。至于餐厨垃圾含盐分高,这并无大碍,一则盐分高一点可防止杂菌生长,察氏生物培养基还特意添加氯化钠;二则盐分过高,还可添加膨润土脱盐,并非难事。 餐厨垃圾处置的新思路近几年,我们以生活垃圾为原料,专利技术了生活垃圾制肥工艺及其配套设施。其工艺流程是,先将分选出塑料和废金属后的垃圾料磨细制浆,然后采取络合沉淀法剔除垃圾中动植物残体所含重金属离子的危害,再经脱水配伍并经高温矿质化反应发酵获得有机原肥,最后经两次元素配位制肥工艺产出生物有机肥。所产肥料经质检机构检验,无重金属危害,有效活菌数、主养分等各项指标全部达到国标要求。与单施有机肥和单施复合化肥相比较,生物有机肥施用后作物的生长效果显著提高。生活垃圾制肥技术的问世,为我们提供了餐厨垃圾制作微生物有机肥的技术基础和工艺设备条件。鉴于餐厨垃圾与生活垃圾的成分有诸多相似之处,都富含有机质和作物所需营养元素,都含有重金属,也都含有细菌、各种寄生虫卵、病原微生物等,因此可借鉴生活垃圾制肥处理工艺,并有针对性地解决餐厨垃圾二噁英污染问题。
技术实现思路
专利技术的目的根据餐厨垃圾特性,参照生活垃圾制肥技术,研制。专利技术原理(一)餐厨垃圾富含有机质和植物生长所必需的营养元素,为生产农用肥料奠定了物质基础。具体来讲,一是餐厨垃圾中干物质含有90%的有机物料,其中能溶于水的有机质> 60%,制做微生物有机肥具有很高的实用价值;二是餐厨垃圾中有机物料大部分已经过蒸、煮、煎、炸,业已熟化,很容易在生物发酵工程中转化成氨基酸等高蛋白物质,营养价值高;三是餐厨垃圾中富含油脂、脂肪、肉膏、骨质素、盐(氯化钠),这些都是非常好的生物培养基成分,可供微生物活性菌群吞噬,变成水、二氧化碳和微量元素。这些条件,都是餐厨垃圾制肥的有利因素。专利技术原理(二)餐厨垃圾含有镉、汞、铅、铬、砷等有害重金属,不管是否超标,必须分解和剔除,不能让重金属以生物链的形式造成恶性循环、累积成灾。之所以能剔除重金属,这是基于在搅拌衆料(细度50-80目)的同时配入腐植酸钠(Sodium humatc),可将餐厨垃圾有机物细胞内分子态、离子态重金属分离出来;在浆料搅拌中添加金属络合剂乙二胺四乙酸(ethylene diaminetetraacetic acid ;EDTA),可络合分子态、离子态重金属形成结合物而沉淀排出;鉴于剔除重金属过程具备厌氧发酵条件,可在料浆搅拌中配入酵母菌(yeast)、乳酸菌(LAB, Lactic acid bacteria)、黑曲霉(Aspergillus niger)和甲烧细菌(methane bacteria),进行微生物深层厌氧发酵,获取乳酸蛋白。实践证明,该工艺剔除重金属行之有效。专利技术原理(三)餐厨垃圾中含有严重致癌的二噁英类(Dioxins)物质且浓度较高(因其亲脂性会积聚在动物脂肪组织及植物的某些部位,烧烤肉类或煎炒蔬菜既能产生又能积聚二噁英)。国际癌症研究机构确认“食物是人体内二噁英的主要来源”,并将二噁英确定为“I类人类致癌物”,因此餐厨垃圾必须除掉二噁英。从源头消除二噁英的目的就是破坏其以生物链的方式恶性循环造成对人体的危害。无论是做饲料,还是做生物柴油,都解除不了因二噁英生物链传播而造成的对人类的危害。依据世界研究机构关于“二噁英是一类非常稳定的亲脂性固体化合物,其熔点较高,分解温度大于700°C,极难溶于水,可溶于大部分有机溶剂”的理论,我们可以在餐厨垃圾的料浆中加入腐植酸和硅酸钠合剂,乳化料浆,从而破坏二噁英的亲脂性,让它从脂肪中分离出来;加入腐植酸后,腐植酸大分子的基本结构是芳环和脂环,环上连结的羧基、羟基、羰基、醌基、甲氧基等官能团,在密封的深层厌氧发酵中会产生多种有机溶剂,尤其是戊烷、己烷、辛烷等脂肪烃类有机溶齐IJ,可溶解二噁英类物质,破坏其结构;进而通过高温(62-72°C )生物发酵,让嗜热菌(如马粪培养液中的扎扎菌、木霉、放线菌等)吞噬二噁英类物质,以彻底分解失活二噁英。先分离、溶解,而后生物吞噬分解本文档来自技高网
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【技术保护点】
餐厨垃圾剔除重金属分解二噁英矿质化发酵制肥的方法,其技术特征是按以下步骤进行:(1)采用餐厨垃圾预处理机组,经冲洗、过筛、磁选、漂洗,选出金属物件和塑料,再经破碎获得餐厨垃圾粗料浆;(2)用抽浆机将粗料浆抽进制练打浆机磨细至50?80目,流入储浆池并搅拌成匀浆;(3)用泥浆泵将匀料浆抽入剔除重金属溶解二噁英装置,配入料浆重量5?10%的腐硅酸钠即腐植酸与硅酸钠按1∶1配置的合剂,乳化油脂使二噁英失去亲脂性,从脂肪中分离出来,同时分离动植物残体包含的分子态、离子态重金属;配入料浆重量0.01%的乙二胺四乙酸络合、沉淀剔除重金属;分别按浆料重量的0.01%配入酵母菌、乳酸菌、黑曲霉和甲烷细菌,进行微生物深层厌氧发酵,此时产生多种有机溶剂溶解分解二噁英类物质;在料浆中配入料浆重量0.02%的絮凝剂聚丙烯酰胺,絮凝已发酵的有机物形成菌团而漂浮;出料前再配入料浆重量1?3%的膨润土吸附硝酸盐类物质并脱盐;(4)利用脱水拌菌物料调配机组使料浆脱水35%左右,调整C∶N=25∶1,调整C∶P=100∶1,调整PH值=6.5?7.5,并分别按物料重量的0.1%拌入促进发酵腐熟的木霉、放线菌、马粪培养液中的扎扎菌以及物料重量5?10%的稻草粉、玉米杆粉、麦麸等粗纤维物料并搅拌均匀;(5)利用太阳能供热超导暖气片升温可控生物发酵室装置,实施控温发酵,在室温≥38℃、料温升至62?72℃条件下发酵,使物料实现高温矿质化反应,腐熟度≥80%,以获取水溶性有机质、氨基酸、蛋白质,同时二噁英在62?72℃高温生物发酵时被配入的扎扎菌、木霉、放线菌这些嗜热菌吞噬彻底分解失活;(6)利用自行设计的双配位生物有机肥生产线进行两次元素配位造粒制成微生物有机肥和各种作物专用肥,即把不怕烘干挥发而造成失效的原肥和元素在第一次造粒前配入作为第一次配位,进而造粒、烘干、筛选;第二次配位造粒则是在原肥中添加不宜烘干但又必需调进有机肥料的生物制剂、土壤调理剂、植物生长调节物质以及量很少的作物敏感元素,混合均匀后造粒;然后按第一次配位烘干的颗粒料与第二次配位未经烘干的颗粒料5∶1的比例进抛光机混合、抛光,再经筛选后即为颗粒直径2?4mm、含水分≤20%的成品。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:熊汉夫杨俊义蒙汉康
申请(专利权)人:熊汉夫杨俊义蒙汉康
类型:发明
国别省市:

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