餐厨垃圾的处理

2. 餐厨垃圾的处理

3. 前言 • 餐厨垃圾是居民在生活消费过程中形成的生活废物，居民区、饭店、各种企事业单位的食堂是其集中排放的场所。一般在食品加工过程中产生的食物残余称为“厨余”，而在饮食消费后的食物残余称为“浴脚”。前者成分主要为菜叶、果皮.碳水化合物含量高;后者以淀粉、蛋白质、脂肪为主，同时还表现出高含盐量(湿基:0.8%一1.5%)、游离态脂肪(干基:20%一30%)比重大的特点易为微生物利用，含水率高(65%一95%)。

4. 餐厨垃圾的主要特点： • ◇产生量大；◇含水量高（80%～90%）；◇含油量高；◇异杂物成分复杂；◇有机物含量高；◇易腐烂，腐烂时散发恶臭气浓；   餐厨垃圾产生源复杂，随着地区、季节、饮食习惯的不同，产出的餐厨垃圾组分也会发生变化，其中营养成分多少有差异，纤维含量易受季节性的变化而变化。

5. 餐厨垃圾初统计 • 餐厨垃圾为城市垃圾中的主要成分，我国一些城市和一些国家餐厨垃圾在垃圾中所占的比例为：北京37%，天津54%，上海59%，沈阳62%，深圳57%，广州57%，济南41%，墨西哥56.14%，马尼拉53.17%，尼日尼亚76%。平均餐厨垃圾量可达50%，而07年我国生活垃圾总量为1.6亿吨，其数量之巨大是令人可畏的！

6. 餐厨垃圾独立处理的必要性 • 城市垃圾的处置方法通常有焚烧和填埋，如果将城市生活垃圾进行焚烧，由于餐厨垃圾的水分含量常常高达90%左右，热值为21O0kJ/kg一3000kJ/kg左右，和其它垃圾一起进行焚烧，不但不能满足垃圾焚烧发电的发热量要求(5000kJ/kg左右)，反而会致使焚烧炉燃烧不充分而产生二嗯英等物质;如果将生活垃圾进行填埋，同样会因为混入的餐厨垃圾水分含量高而不宜处理。而且焚烧、填埋都会导致大量有机物的浪费。因此餐厨垃圾有必要进行个别处理。随着人们对餐厨垃圾认识的不断加深.国内一些地区和城市.对餐厨垃圾的集中处理已经提到了议事日程，例如广州正在规划建餐厨垃圾工厂 ，因为广州的餐饮垃圾占了垃圾的50％ ，所以餐厨垃圾的独立处理是非常必要的。

7. 餐厨垃圾处理现状 • Ⅰ.未经无害化处理直接用作家禽与家畜的饲料喂养 直接喂养动物，因存放期间可能发生的病毒、致病菌、病原微生物，将会造成疾病的传播、交叉感染等隐患，并容易引发新的污染。 • Ⅱ.直接填埋处理因餐厨垃圾本身含水量高易腐烂等原因直接填埋导致大量的渗沥液、沼气，使填埋场无害化处理费用居高不下。

8. 餐厨垃圾处理技术 • 填埋处理； • 饲料法； • 传统堆肥处理； • 焚烧处理； • 热解法； • 生物技术综合处理方法。

9. 菌种的选育

10. 引例 宜兴国豪公司生产的宜豪牌餐厨垃圾处理机，引进日本“BIO-TECH21”微生物菌群，采用好氧工作原理，通过加热、机械搅拌和强制通风等手段，在60℃～80℃的高温下，经过24～48小时的快速发酵和干燥、脱水、除臭、排毒，有效降解餐厨垃圾中的盐分、脂肪，将动物蛋白、植物蛋白转化为菌体蛋白。根据不同的需要，每台设备日处理能力通常为2.5～500公斤。经中国科学院微生物研究所鉴定，这种复合菌种对人体、群体、环境无影响，无毒性，遗传稳定性好，具有理想的市场适用价值。

11. 讨论结果： 对于这个菌群是怎样得一个菌群，他们各种菌体的比例究竟是怎样，我们搜索了很多资料都没有找到他们得详细资料，可能存在着商业秘密的问题，如果可以知道详情的话，我想这公司也不用去引进日本该菌群进行餐厨垃圾的处理。从而我们组将运用我们所学的选育高效菌株的知识进行理论上实验性的设计。

12. 第一 节 微生物饲料

13. 首先我们明确我们的产品 ——微生物蛋白饲料 微生物蛋白饲料 在一 定的环境条件下微生物通 过代谢活动对饲料原料中 的某些物质进行分解和转 化，使原料中不易被牲畜 和家禽利用的大分子物质 转变成为易于消化吸收的 小分子物质，同时，微生 物得到增殖，由于微生物菌体的单细胞蛋白含 量很高因而提高了成品饲料的蛋白质含量，这就是广义的微生物蛋白饲料。

14. 我们组根据这一技术，针对性研究了我们所选育的菌种需要达到哪些要求。我们组根据这一技术，针对性研究了我们所选育的菌种需要达到哪些要求。 • 生物发酵制蛋白饲料技术一般将餐厨垃圾与米糠、麦麸等调整材料混合。再加入某些微生物菌种与其进行搅拌加热。在一定的温度下经过一段时间的发酵分解和干燥、灭菌处理后就可制成微生物蛋白饲料。若微生物菌种群中含有对牲畜和家禽具有益生功能的饲用微生物，则微生物蛋白饲料就会具有更好的饲喂效果。

15. 讨论结果： 经过讨论与资料的翻查对比，并根据我们所要发酵生产微生物饲料的要求，我们制订选育菌种标准是：要能产淀粉酶，蛋白酶，和分解纤维素，从而达到饲料产品的高蛋白，易吸收与易消化的特点。

16. 第二节 菌种来源

17. 本课题的菌种来源： 实验室保藏、EM制剂及由餐厨垃圾中的原位微生物。 • 可能很多同学都都EM制剂不太了解,在这里我们来介绍一下EM制剂.

18. EM制剂是一种多功能复合的微生物活性菌剂，其代表性的菌种包括光合细菌、乳酸菌、酵母菌、放线菌、丝状菌等。根据微生态学的原理，各种微生物在其生长的过程中产生的有用物质及其分泌物，又将成为各自或相互间生长的基质和原料，通过相互间的这种共生增殖关系，形成一个复杂而稳定的微生态系统，并发挥多种功能。通过这两个途径我们将获得充足的菌种资源。EM制剂是一种多功能复合的微生物活性菌剂，其代表性的菌种包括光合细菌、乳酸菌、酵母菌、放线菌、丝状菌等。根据微生态学的原理，各种微生物在其生长的过程中产生的有用物质及其分泌物，又将成为各自或相互间生长的基质和原料，通过相互间的这种共生增殖关系，形成一个复杂而稳定的微生态系统，并发挥多种功能。通过这两个途径我们将获得充足的菌种资源。

19. 第三节 培养基的选择

20. 讨论结果： 基本上都选用选择性培养基

21. 放线菌液体培养基：高式一号培养基 • 霉菌：查氏合成培养基 • 乳酸菌：SL选择培养基 • MRS半选择培养基:乳酸细菌培养基 • 芽胞菌完全培养基:指培养细胞时，具备可使其最大限度地生长和繁殖的条件，而含有满足各种营养缺陷突变型要求的培养基。 • 酵母菌富集培养基：富集培养:一类使混合微生物群体中某特定微生物比例激增的培养方法。其一可用促进某特定微生物生长繁殖的选择性培养基或培养条件,其二可用抑制其他微生物生长繁殖的选择性培养基或培养条件。 • 10度麦芽汁培养基:加水将麦汁糖度调到10度。 • 无机盐基础培养基 • 胨水基础培养基 出于时间关系与篇幅关系，培养基详细配方没有详细列出来，如果有兴趣得同学可以课下过来我组看其详细配方。

22. 第四节 菌种的分离与鉴别

23. 1)乳酸菌的分离与鉴别: 乳酸定性分析方法，吸取10毫升发酵液于大试管中，加入1ml 10%的硫酸和1ml 2%的高锰酸钾，加热，用含有氨的硝酸银滤纸条放在管口，如滤纸条变黑说明有乳酸产生。 • 2)芽孢杆菌分离与鉴别 • 3)酵母菌分离与鉴别 • 4)放线菌的分离与鉴别 • 5)霉菌的分离与鉴别 2~5都可以用我们所学的微生物学知识从而分离与筛选,最终选出最有效的菌种.（详情不再介绍）

24. 如何鉴定其分离出来得菌是所需要的菌？ 产淀粉酶实验 • a.首先我们通过实验来确定所分离的菌种能否利用淀粉，能否产淀粉酶，并将产酶高的菌落挑选出来，作为下一步研究的对象。 • b.将菌种稀释、涂布在淀粉平板上，30℃培养3～4 d。 • c.观察平板上是否有菌落产生，并且用吸管将稀碘液滴在菌落上。如果菌种向胞外分泌淀粉酶的话，就会发现再菌落周围形成两个圈，内圈为透明棕黄色圈，外圈为淀粉与碘液反应形成的蓝色圈。 • d.挑出内圈即透明圈最大的菌落接入斜面作为下一步实验的菌种。 讨论结果：与我们之前所制订得菌种标准进行以下试验

25. 产蛋白酶实验 • 干酪素平板检验:将一定量的干酪素用氢氧化钠溶液溶解，以干酪素作为培养基唯一氮源，除氮源外的成分与完全培养基相同，配制固体平板培养基，用稀盐酸调pH，直至液体呈乳白色浑浊，灭菌。斜面菌种稀释、涂布于平板上培养5～7 d。若乳白色平板上菌落周围形成透明圈，则说明菌落可生成蛋白酶，挑取透明圈形成最快和最大的菌落即产酶最快、产酶量最大的菌作为下一步实验的菌种。 提高蛋白质消化率作为本课题的一个主要的目的，对菌种产蛋白酶的能力必须有一个了解，并挑选出产酶高的菌落。 具体方法:

26. 生理生化测定 • a.纤维素分解试验 将基础培养基分装试管，在培养基中浸泡一条优质滤纸，如新华一号滤纸。 纸条宽度以易于放入试管为宜。纸条长度约5～7cm。测定好氧菌时，应有部分纸条露于培养基液面外，测定厌氧菌时，纸条应全浸泡于培养基中。接种培养基，应有不接种的空白对照。 观察： 适温培养1～4周观察，能将滤纸条分解成一团纤维或将滤纸条折断或便薄者为阳性，滤纸条无变化者为阴性。 • b.需氧性试验 • c.氧化酶反应（这些不详细介绍） 通过这些试验从而筛选出符合我们要求得菌种。

27. 第五节 发酵

28. 进行一系列测定以及与实际发酵处理餐厨垃圾数据而调整：进行一系列测定以及与实际发酵处理餐厨垃圾数据而调整： • 1）生长曲线的测定 作各菌株的生长曲线。芽抱菌、酵母菌以OD值为指标；霉菌以菌体干重为指标。 • 2）滤液发酵试验 ①利用单菌种发酵，以COD降解率、生物量为指标进行优化。 ②利用多菌种混合发酵，以COD降解率、生物量为指标进行优化。 • 3）滤渣发酵试验

29. 完成以上的实验步骤后设计一个水平的正交实验表对发酵的菌种组合、接种量、发酵温度、发酵时间和培养方式等条件进行优化。完成以上的实验步骤后设计一个水平的正交实验表对发酵的菌种组合、接种量、发酵温度、发酵时间和培养方式等条件进行优化。 从而得出最理想得混合配伍菌群。 当然到了最后发酵生产所得饲料仍需要进行安全性试验，例如：对小白鼠进行喂养，观察等等，并按国家饲料标准进行检测（详细不一一介绍。）

30. 结论： • 以上是我组近来讨论所得的理论性设计从而获得能处理餐厨垃圾的菌种方案，或者我们也可对日本“BIO-TECH21”微生物菌群进行分析研究其所含的菌种种类，菌的结构，菌群比例，或许有更大的发现，并能为我们组所讨论出来的理论性设计育种方案提供更有力的资料弥补我们的不足之处。

31. 餐厨垃圾工艺流程分析

32. 餐厨垃圾处理工艺流程分析 • 根据我们组资料收集整理所得：不同处理方法决定其工艺流程的不同，并且根据我们组所想要得到的产品，从而选取了北京天湖环保设备有限公司的一套工艺流程进行讲解，更深一层认识在实际应用中整个餐厨垃圾的发酵处理工艺。

33. 北京天湖环保有限公司 （1）干燥菌体蛋白工艺流程

34. （2）湿式发酵流程图（选用此流程）

35. 工艺设备特征 • 投放、储藏系统投放、储藏箱设计时，做到密闭化，防止恶臭外露，同时解决餐厨垃圾（含水率85-90%）在储藏输送过程当中发生空洞现象。不同吨位的餐厨垃圾收集运输车辆均可配套，密闭型自动开闭门可防止餐厨垃圾投放时产生的恶臭外漏。根据设计要求可定量地向连续运转的处理设 备输送和投入餐厨物，结构为密闭式设计，组装拆卸式的结构便于维修，驱动部位无渗水现象。 • 输送、投入系统根据设计要求可定量地向连续运转的处理设备输送和投入餐厨物，结构为密闭式设计，组装拆卸式的结构便于维修，驱动部位无渗水现象。

36. 自动分拣、破碎系统该系统在切断、破碎的同时能够自动分拣餐厨垃圾内的异杂物，如塑料制品、木制品（如筷子）等，一次分拣率达到95%以上。其中，塑料制品分拣率达99%以上，从而使餐厨垃圾大量、连续、封闭、自动化运行变为现实。可避免人工分拣带来的环境污染，降低劳动强度、人工成本。材质采用了耐腐蚀、耐磨损的材料，足以承受破碎冲击，内置破碎、分拣塑料制品的功能。结构简单、故障率少，低转速运行，动力消耗低。 • 脱水系统餐厨垃圾专用压缩脱水机使餐厨垃圾内的水分能够充分排出，采用耐磨、防腐蚀材料并可调节含水率。脱水后含水率低于75%，投放的餐厨垃圾减量60%，固液分离效率高，低转速、低噪音，故障率低。

37. 干燥（灭菌）系统 用蒸汽的间接或热空气加热方式连续烘干使餐厨物干燥、灭菌。经过破碎分拣、脱水、烘干后的餐厨物含水率可根据用户要求调整到13%～30%，适于大容量餐厨物的处理。性能稳定，故障率低，烘干效率高，烘干后的蛋白饲料原料色泽光亮、具有正常蒸炒后粮食气、滋味，处理过程中蛋白质及营养成分损失少。 • 废气净化系统经过风网系统收集到的废气（恶臭气）送入净化装置净化后，连续流入喷淋室与水充分接触最终达到脱臭的效果。脱臭后的气体排到大气符合国家《恶臭污染排放标准》。所有工艺设备的卸料部位安装吸风口，并汇集到风网系统进行净化处理。

38. 油水分离系统从脱水机排出的大量废水经过储藏槽进入油水分离系统，分离油层和油水混合层的动植物油，分离效率达95%以上。收集到的油脂作为工业用油的原料或经过净化后达到GB13078-2001《饲料卫生标准》，用于饲料加工工艺添加剂。油水分离系统中提取的固态物质回送到干燥机中进行再处理。油水分离系统从脱水机排出的大量废水经过储藏槽进入油水分离系统，分离油层和油水混合层的动植物油，分离效率达95%以上。收集到的油脂作为工业用油的原料或经过净化后达到GB13078-2001《饲料卫生标准》，用于饲料加工工艺添加剂。油水分离系统中提取的固态物质回送到干燥机中进行再处理。 • 控制系统处理系统运行分为中央控制和现场控制，现场控制可以单独启动系统中的某个环节，自动控制可实现无人值守状态，节约人力、财力。全部按照国际电工高低压电路安全系统进行设置，电控元件安全可靠。 由高压、低压过载保护、稳压保护、电流过载保护、漏电保护等系统组成是该电控系统的安全屏障 设备自动启停，设备出现故障自动显示并报警；智能化电路设计使整个系统实现了真正的无人值守状态。

39. 技术展望 • 1.我国对于餐厨垃圾的处理技术仍处于相对落后的发展阶段。例如：我们广州也是近来才开始进行筹备建设餐厨垃圾处理厂，对于其他欧洲发达国家，我国仍处于泔水喂猪的“传统意识”当中，推广不足。 • 2.菌种的开发；核心部分—菌种源存在一定空白，例如其他发达国家已经开发了产甲烷菌进行餐厨垃圾的处理，使餐厨垃圾更加完全资源循环利用化。（存在巨大的开发潜力）

40. 我们的构想 • 我组对于处理餐厨垃圾产微生物饲料的研究与调查当中所得知：本校的餐厨垃圾基本上都处于传统观念的泔水喂猪当中，从而启发了我们：能否在学校甚至在梅州也建设一个对餐厨垃圾的处理厂？以及应用我们本专业生物工程所学的知识进行一系列的诱变育种，选育我们的超强处理能力的菌种填补我国这一相对较空白的领域而无再需进口其他国家的菌种。我组认为这是很有发展前景的并存在巨大的市场价值。