餐厨垃圾资源化专利技术综述

2017-03-05陆万祥

河南科技 2017年16期

王静陆万祥

餐厨垃圾资源化专利技术综述

王静陆万祥

（国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心江苏苏州 215011）

餐厨垃圾具有含水率高、有机物、盐分及油脂含量高的特点，具有高度资源性与严重污染性的双重特点，近年来已经引起了社会的高度重视。通过对餐厨垃圾资源化利用的专利技术进行了分析和总结，从肥料化利用、厌氧发酵产物利用、油脂回收利用及其它回收利用等角度，梳理了餐厨垃圾资源化利用的方法，对日后餐厨垃圾减量化、无害化、资源化具有很好的指导意义。

餐厨垃圾；肥料化；厌氧发酵；油脂

Abstract:Thekitchen waste containshigh proportion of water,organics,salt and grease.Thusit hasthefeature of both rich resource and serious pollution.In recent years,the social have attached great attention on the recycling,reduction and harmless handling of kitchen waste.The patent technology of kitchen waste,including composting,anaerobic fermentation production,grease recovery and others are reviewed in this paper,by analyzing and summa⁃rizing the kitchen waste utilization technologies.It is an important guidance for the recycling,reduction and harm⁃lesshandlingof kitchen wastein future.

Key words:kitchen waste;fertilizer;anaerobic fermentation;grease

1 概述

餐厨垃圾俗称泔水，是日常食物加工、消费、食用过程中产生的边角余料、过期食品、剩菜剩饭、腐烂果蔬等。餐厨垃圾的主要特点是含水率高、有机物含量高、高油脂、高盐度，极易腐烂变质，散发恶臭，传播病毒，若直接排放或焚烧，则会产生严重的环境问题。此外，由餐厨垃圾产生的“地沟油”等食品安全问题也引起了社会的广泛关注。因而餐厨垃圾的资源化利用已经成为目前研究的重点内容。

目前国内外专利申请主要是将餐厨垃圾制备成有机肥料、饲料、氢气、甲烷、生物柴油、乙醇、乳酸等，以实现餐厨垃圾的资源化利用。国内相关研究起步比国外晚，但在近些年得到了迅猛发展。在国内申请中，微生物发酵制备有机肥料、产生氢气和甲烷占专利总申请量的80%以上；在国外申请中，微生物发酵制备有机肥料、产生氢气和甲烷占专利总申请量高达70%［1］。本研究通过对餐厨垃圾的资源化利用进行分析研究，对日后餐厨垃圾减量化、无害化、资源化具有重要的指导意义。

2 资源化处理技术

2.1 肥料化处理技术

餐厨垃圾发酵制备有机肥料，主要有好氧发酵、厌氧发酵和好氧厌氧综合发酵处理方法。

餐厨垃圾的好氧发酵过程中通常会加入辅料，DE2316476A1、 CN103435378A、 JPH02160685A、KR20100045358A、 CN101961724A、 JP2006169086A、KR100387340B1在好氧发酵前加入稻草、木屑、活性炭、粪便、废纸、石灰、沸石、脱盐剂、除臭剂等辅料来调节餐厨垃圾的营养成分，以保证发酵过程的高效进行。此外，在餐厨垃圾的好氧堆肥过程中还会接种有益菌群，这些菌种既能为植物提供养分，还具有防治病害的作用。CN104959367A针对餐厨垃圾富含淀粉、纤维素、脂肪和蛋白质的特点，在好氧堆肥过程中加入了含有EM菌的发酵组合物；JP2006169086A在发酵过程中加入了好氧芽孢杆菌，能够增强肥料的防病效果；CN101073805A加入含产朊假丝酵母菌、白地霉、米曲霉、枯草芽孢杆菌的复合菌剂，得到有机菌肥，CN103435378A、CN102381887A在发酵前加入乳酸菌、酵母等［2］。

除好氧堆肥外，厌氧发酵过程产生的沼渣也是有机肥的主要来源。CN1896248A、CN102080104A、CN102732564A利用餐厨垃圾厌氧发酵产生沼渣、沼液和沼气，产生的沼渣沼液作为有机肥；CN102517200A、CN1548406A采用高温厌氧发酵技术制得高效肥料；CN102503595A、CN104561113A在餐厨垃圾厌氧发酵前进行水解酸化处理，缩短了厌氧发酵过程的水解阶段，使厌氧发酵细菌快速进入产氢产甲烷阶段，提高效率，快速获得有机肥；CN103613262A采用超声波、芬顿反应联合厌氧发酵处理餐厨垃圾，厌氧发酵快速进行，且处理后的污泥由于有机含量降低，可直接作为农业有机肥；CN102746034A将脱油后的餐厨垃圾在乳酸菌作用下进行氨基酸发酵，发酵产物经浓缩得到浓缩乳酸菌剂，将餐厨垃圾固体部分氧化分解得到的稳定碳元素结构的小分子有机物与有机质载体混合水解后添加光触媒进行固氮处理并喷入浓缩乳酸菌剂，制得微生物光能有机肥，具有很好的市场前景；CN102051335A利用包含芽孢杆菌、酵母菌、乳酸菌、光合细菌和霉菌的复合菌剂进行厌氧固体发酵，实现了餐厨垃圾的全部资源化利用。

由于单一的好氧堆肥或厌氧发酵技术存在不足，目前较多是采用厌氧联合好氧发酵技术处理餐厨垃圾。在CN101224999A、CN102951934A、KR20120017710A中餐厨垃圾经预处理后，进行厌氧发酵产生沼气、沼渣和沼液，其中沼渣和沼液进行后续好氧发酵进行处理，实现完全零排放和资源化利用，该方法最大程序回收了有用资源，具有很好的环境效益和经济效益。

2.2 厌氧发酵产物回收利用技术

厌氧发酵技术是在高温或中温条件下，厌氧微生物将餐厨垃圾中的有机质进行分解，从而得到沼气、氢气、乙醇或乳酸等。

目前厌氧发酵制备氢气和沼气是最常见的途径。CN101134684A采用两相厌氧发酵技术，以餐厨垃圾为产氢底物，以剩余污泥为产氢菌源，将餐厨垃圾转化为氢气和甲烷，氢气和甲烷可作为清洁能源综合利用，发酵剩余物作为沼肥或该过程需要的产氢菌源；CN102732564A、CN102836863A、CN101250554A将餐厨垃圾与城市污泥、颗粒污泥、畜禽粪便、果树垃圾或农作物秸秆等有机物进行混合厌氧发酵，调节C/N值和营养成分，避免发酵过程酸化，减少盐和油脂对厌氧发酵的抑制作用，从而显著提高产气速率和产气量，同时对有机物具有良好的去除效果。

餐厨垃圾通过发酵可以生产乳酸，进而合成聚乳酸可降解性塑料。CN105779515A、CN103484521A采用由毕赤酵母菌、发酵单胞菌、曲霉菌、根霉菌、酿酒酵母菌和木霉菌组成的混合菌群发酵制备乳酸，菌种易得，发酵效果好，产量高。

餐厨垃圾的水解过程是餐厨垃圾制备燃料乙醇的关键步骤。CN104017830A、CN102321722A、KR20100039027A、JP2009106258A都是通过在发酵过程中添加淀粉酶、糖化酶、蛋白酶、纤维素酶、酸性蛋白酶、果胶酶等酶制剂，高效制得乙醇。

2.3 油脂回收利用技术

餐厨废油脂经过集中加工处理，可以制成脂肪酸甲酯等低碳酯类物质，即生物柴油。目前主要采用的方法是酯交换法，如CN101775414A、CN104263760A。

2.4 其他回收利用技术

利用餐厨垃圾中大量的碳源和氮源等营养物质的特点，通过适当处理后可制备微生物发酵培养基，如CN103773818A。利用餐厨垃圾和苏云金芽孢杆菌（Bacil⁃lus thuringiensis）等，生产苏云芽孢杆菌生物农药，如CN102823624A。此外，利用餐厨垃圾制备蛋白质饲料（CN102553886A、 CN104263760A）、聚谷氨酸（CN106282255A）、丁醇（CN102174595A）等。