[发明专利]一种利用真菌固态发酵餐厨垃圾产生甲烷的方法

说明书

本发明公开了一种利用真菌固态发酵餐厨垃圾产生甲烷的方法，包括以下步骤：将一定量的餐厨垃圾分选除杂后机械破碎形成待处理餐厨垃圾；选取5％‑20％待处理餐厨垃圾，分别添加真菌泡盛曲霉和米曲霉进行固态发酵培养富含淀粉酶和蛋白质酶的固态物质；将培养好的富含淀粉酶和蛋白质酶的固态物质加入到所述混水餐厨垃圾中进行水解后形成富含小分子营养物质(葡萄糖和氨基酸)的水解产物；将水解产物先后经固液分离和油水分离后制取餐厨垃圾水解液；将餐厨垃圾水解液加入到厌氧发酵罐制取甲烷。本发明通过真菌固态发酵培养淀粉酶和蛋白质酶以水解餐厨垃圾，可加快餐厨垃圾的水解液化速度，提高底物利用率，进而提高甲烷产量。

技术领域

本发明涉及餐厨垃圾处理技术领域，尤其涉及一种利用真菌固态发酵餐厨垃圾产生甲烷的方法。

背景技术

餐厨垃圾是城市生活垃圾的主要组成部分，约占30％-40％，它的处理是解决城市生活垃圾问题的重要环节。餐厨垃圾以有机组分为主，平均总淀粉含量达22.3-31.4％，粗蛋白含量达14.2-19.1％，具有较高的资源利用价值，采用传统的生活垃圾处理方式如填埋、焚烧等都存在着一定的弊端，而厌氧消化处理技术作为一种比较理想的处理方式得到了广泛应用。

然而，目前的餐厨垃圾厌氧发酵制甲烷工艺还存在若干关键的科学及技术难题：

(1)参见图1，所示为餐厨垃圾厌氧发酵制甲烷的四个阶段，餐厨垃圾中的营养物质通常以大分子形式(如淀粉和蛋白质)存在，这些大分子营养物质需要经水解生成小分子营养物质(如葡萄糖和氨基酸)后，才可以被微生物利用发酵制甲烷，而这一水解过程是餐厨垃圾厌氧发酵制甲烷的限速步骤，增加了产甲烷的成本；

(2)不同于液态有机废弃物，餐厨垃圾中的营养物质多数是以固态形式存在的，导致底物利用率低，进而造成餐厨垃圾厌氧发酵制甲烷的产量低；

(3)餐厨垃圾中含有大量油脂，在其厌氧发酵制甲烷过程中，这些油脂会附着在发酵产甲烷微生物表面上，抑制了产甲烷微生物活性，减少了底物与微生物接触的比表面积，从而影响厌氧发酵制甲烷系统的产甲烷效率。

故，针对现有技术的缺陷，实有必要提出一种技术方案以解决现有技术存在的问题。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种水解速度快且易于产业化应用的新工艺，该工艺利用真菌固态发酵餐厨垃圾产生甲烷，能够加快餐厨垃圾的水解液化速度，提高底物利用率，降低油脂对厌氧发酵制甲烷系统的影响，进而提高甲烷产量、降低产甲烷成本。

为了解决现有技术存在的技术问题，本发明的技术方案如下：

一种利用真菌固态发酵餐厨垃圾产生甲烷的方法，包括以下步骤：

步骤S1：将一定量的餐厨垃圾分选除杂后机械破碎形成待处理餐厨垃圾；

步骤S2：在步骤S1形成的待处理餐厨垃圾中选取5％-20％，添加真菌泡盛曲霉和米曲霉进行固态发酵培养富含淀粉酶和蛋白质酶的固态物质，并将其余部分的待处理餐厨垃圾加水混合形成混水餐厨垃圾；

其中，固态发酵的过程为在待发酵餐厨垃圾中按比例加入真菌溶液进行固态发酵培养淀粉酶和蛋白质酶，所述比例为每10kg-20kg待发酵餐厨垃圾中加入1L真菌溶液；

步骤S3：将步骤S2中培养好的富含淀粉酶和蛋白质酶的固态物质加入到所述混水餐厨垃圾中进行水解后形成富含小分子营养物质(葡萄糖和氨基酸)的水解产物；

步骤S4：将步骤S3形成的水解产物先后经固液分离和油水分离后制取餐厨垃圾水解液；

步骤S5：将餐厨垃圾水解液加入到厌氧发酵罐制取甲烷。

上述技术方案中，通过对一定比例的餐厨垃圾进行固态发酵培养淀粉酶和蛋白质酶后再进行水解，从而极大加快餐厨垃圾的水解液化速度，提高底物利用率。