本發(fā)明涉及垃圾處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種用于餐廚垃圾高效好氧堆肥的除油制劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，城市生活垃圾的排放量越來(lái)越大，其中餐廚垃圾所占的比例日漸上升，占到了城市生活垃圾的37～62％。餐廚垃圾極易變質(zhì)、腐敗、滋生有害微生物和蚊蠅，產(chǎn)生大量毒素及散發(fā)惡臭氣體，如果不加以處理會(huì)嚴(yán)重影響城市面貌、損害居民身體健康、破壞環(huán)境質(zhì)量。
高效好氧堆肥是利用微生物降解餐廚垃圾的一種技術(shù)，具有成本低、降解速度快、占地面積少、減量化、無(wú)害化的優(yōu)點(diǎn)，可以應(yīng)用于堆肥廠、餐廳和家庭，是餐廚垃圾生物處理的發(fā)展趨勢(shì)。高效好氧堆肥使用的堆肥微生物與傳統(tǒng)好氧堆肥不同，傳統(tǒng)好氧堆肥的堆肥微生物以霉菌為主要的功能菌，堆肥時(shí)間長(zhǎng)達(dá)1個(gè)月；而高效好氧堆肥以好氧或兼性好氧型細(xì)菌為主要功能菌，并要求使用好氧型餐廚垃圾處理機(jī)，可以1～2天內(nèi)完成堆肥。好氧型餐廚垃圾處理機(jī)為堆肥微生物提供合適的生長(zhǎng)條件，處理機(jī)具有通風(fēng)和攪拌功能，能保證好氧微生物有足夠的氧氣呼吸和排除發(fā)酵時(shí)揮發(fā)的水蒸氣，同時(shí)可以將微生物和餐廚垃圾充分混合；處理機(jī)有保溫加熱功能，維持發(fā)酵桶的溫度在35℃以上，在這個(gè)溫度下微生物有較高的活力。
我國(guó)餐廚垃圾的油脂含量極高，干基油脂含量在20％～30％之間，油脂含量高是餐廚垃圾堆肥的主要困難之一。餐廚垃圾中含油量越高，好氧堆肥反應(yīng)越慢，體系能達(dá)到的最高溫度越低，當(dāng)堆料含油量大于8％時(shí)，堆料最高溫度始終難以達(dá)到55℃，堆肥效果受到顯著影響；含油量過(guò)高會(huì)阻礙堆料與氧氣的接觸導(dǎo)致堆料出現(xiàn)厭氧現(xiàn)象，發(fā)生水解酸化，使堆料pH值無(wú)法升高，始終在4.5～5.0左右波動(dòng)，不利于堆肥微生物生長(zhǎng)；含油量高使堆料內(nèi)部出現(xiàn)厭氧環(huán)境，抑制好氧微生物的生長(zhǎng)，微生物包裹于粘稠油脂中處于休眠狀態(tài)，不利于有機(jī)質(zhì)降解。因此，在餐廚垃圾好氧堆肥中，處理餐廚垃圾油脂尤為重要。
現(xiàn)在餐廚垃圾油脂處理方法有：物理法、化學(xué)法和生物法。申請(qǐng)?zhí)朇N201110365608.0的專利介紹將綠色木霉、枯草芽孢桿菌、黑根霉、光合細(xì)菌、解脂假絲酵母、地衣芽孢桿菌、亞硝化毛桿菌和維氏硝酸菌進(jìn)行高密度培養(yǎng)后制備成休眠體微生物干粉，再按比例混合得到餐廚垃圾除油復(fù)合菌，用于處理餐廚垃圾，降解餐廚垃圾中的油脂成分；申請(qǐng)?zhí)朇N201310403853.5的專利介紹油脂降解菌不動(dòng)桿菌UC13在以花生油為唯一碳源的培養(yǎng)基中發(fā)酵，發(fā)酵所得產(chǎn)物再經(jīng)離心、萃取、干燥、過(guò)濾和蒸餾后得到生物表面活性劑，此生物表面活性劑可用于餐廚垃圾中的油脂降解。
油脂降解菌可降解一部分油脂，但降解能力仍然有限，對(duì)于油脂含量高達(dá)8％以上的高油餐廚垃圾易活性降低，不能及時(shí)徹底降解油脂，油脂包裹菌體出現(xiàn)厭氧現(xiàn)象，影響堆肥效果。
生物表面活性劑是由微生物在一定的培養(yǎng)條件下產(chǎn)生的一類集親水基和憎水基于一體的具有表面活性的代謝產(chǎn)物。生物表面活性劑與化學(xué)表面活性劑相比仍有較大劣勢(shì)：(1)生物表面活性劑隨著微生物的不同制取方法千差萬(wàn)別，因而難以給出普遍的理想的生產(chǎn)指導(dǎo)路線；(2)生物表面活性劑在發(fā)酵液中的低濃度和兩親性妨礙其有效分離，生產(chǎn)成本高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種用于餐廚垃圾高效好氧堆肥的除油制劑及其制備方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：
一種用于餐廚垃圾高效好氧堆肥的除油制劑，包括以下按重量份計(jì)的原料：
優(yōu)選地，所述的油脂降解菌劑是固體粉末，為枯草芽孢桿菌和凝結(jié)芽孢桿菌的干燥菌體按重量比為1-2:1混合而成。
上述油脂降解菌劑中枯草芽孢桿菌和凝結(jié)芽孢桿菌可降解油脂，在此基礎(chǔ)上可以再添加其他油脂降解菌種以加強(qiáng)菌劑原有功能。優(yōu)選地，所述的油脂降解菌劑為枯草芽孢桿菌、凝結(jié)芽孢桿菌和地衣芽孢桿菌的干燥菌體按重量比為1-2:1:1-2混合而成。
進(jìn)一步優(yōu)選地，所述的枯草芽孢桿菌、凝結(jié)芽孢桿菌和地衣芽孢桿菌的活菌濃度都不低于1×107CFU/g。
更進(jìn)一步優(yōu)選地，所述的枯草芽孢桿菌的活菌濃度為(5-9)×108CFU/g，凝結(jié)芽孢桿菌的活菌濃度為(5-9)×108CFU/g，地衣芽孢桿菌的活菌濃度為(1-4)×108CFU/g。
優(yōu)選地，所述的營(yíng)養(yǎng)激活劑為固體粉末，包含紅糖，且紅糖含量不低于80％。
進(jìn)一步優(yōu)選地，所述的營(yíng)養(yǎng)激活劑由95％紅糖、5％麥芽浸粉混合而成。
優(yōu)選地，所述的表面活性劑是液體制劑，為中性、無(wú)消毒效果的表面活性劑。
進(jìn)一步優(yōu)選，所述的表面活性劑選自直鏈烷基苯磺酸鹽、α-烯基磺酸鹽、脂肪酸甲酯磺酸鹽、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸烷醇酰胺、尿素中的三種或三種以上。其中，上述原料的添加量按重量份計(jì)，直鏈烷基苯磺酸鹽5～15份、α-烯基磺酸鹽10～20份、脂肪酸甲酯磺酸鹽10～20份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽20～30份、脂肪醇聚氧乙烯醚10～20份、脂肪酸烷醇酰胺1～5份、尿素1～5份。表面活性劑的質(zhì)量濃度為45％以上，優(yōu)選47-60％，更優(yōu)選53％-54％。
更進(jìn)一步優(yōu)選，所述的表面活性劑由十二烷基苯磺酸鈉8～10份，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉23～25份，脂肪醇聚氧乙烯醚12～15份，椰子油脂肪酸二乙醇酰胺2～4份，尿素2～4份，加水至總重量為100份，混合溶解而成。
更進(jìn)一步優(yōu)選，所述的表面活性劑由十二烷基苯磺酸鈉10～14份，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉23～25份，脂肪醇聚氧乙烯醚14～16份，椰子油脂肪酸二乙醇酰胺2～4份，加水至總重量為100份，混合溶解而成。
更進(jìn)一步優(yōu)選，所述的表面活性劑由脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉23～25份，α-烯基磺酸鈉14～16份，脂肪酸甲酯磺酸鈉14～16份，加水至總重量為100份，混合溶解而成。
一種制備餐廚垃圾高效好氧堆肥的除油制劑的方法，包括以下步驟：
(1)按重量份稱取油脂降解菌劑、營(yíng)養(yǎng)激活劑，與水?dāng)嚢杌旌虾?，室溫下放?～4小時(shí)；
(2)向步驟(1)得到的混合液中加入表面活性劑，混合溶解，制成除油制劑。
微生物降解油脂比降解糖類和蛋白質(zhì)慢得多，油脂降解是限制餐廚垃圾高效好氧堆肥效率的關(guān)鍵反應(yīng)。表面活性劑可使餐廚垃圾中的油脂成分變成可降解的小油滴，避免堆肥微生物被包裹于油脂中而失去活性；營(yíng)養(yǎng)激活劑為油脂降解菌提供生命活動(dòng)所需營(yíng)養(yǎng)，使其從休眠狀態(tài)被活化；被活化后的油脂降解菌可降解被乳化后的油脂，加快油脂的降解速度；堆肥微生物適宜中性或偏酸的環(huán)境，pH值宜5.0～7.5，本發(fā)明選用中性表面活性劑不影響堆肥微生物的活性。
三種組分必須按次序進(jìn)行混合：油脂降解菌劑與營(yíng)養(yǎng)激活劑先加水混合溶解并靜置2～4小時(shí)，使油脂降解菌活化，然后才能加入表面活性劑。
本發(fā)明特別適用于在高效好氧堆肥過(guò)程中降解餐廚垃圾油脂，但除油制劑不能代替堆肥微生物。
本發(fā)明除油制劑的使用方法：使用前按上述方法將油脂降解菌劑、營(yíng)養(yǎng)激活劑、表面活性劑三種組分加水混合，制成除油制劑；然后將除油制劑加入好氧型餐廚垃圾處理機(jī)中，與高油脂含量的餐廚垃圾混合，每噸垃圾添加除油制劑70～90L；加入除油制劑后，對(duì)餐廚垃圾進(jìn)行35℃以上保溫和通風(fēng)攪拌，可迅速降解餐廚垃圾中的油脂。
本發(fā)明的有益效果：
餐廚垃圾高效好氧堆肥過(guò)程中當(dāng)油脂過(guò)多而導(dǎo)致微生物活性降低，不能及時(shí)降解餐廚垃圾時(shí)添加本發(fā)明的除油制劑，可乳化油脂，加快油脂被微生物降解的速度，也就提高了餐廚垃圾的堆肥效率。在餐廚垃圾高效好氧堆肥過(guò)程中加入本發(fā)明的除油制劑，48小時(shí)內(nèi)可將油脂含量從25％～28％降至5％～7％。該方法簡(jiǎn)單快捷，效果明顯。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
本例為除油制劑的制備例。
分別制備油脂降解菌劑、營(yíng)養(yǎng)激活劑和表面活性劑。
油脂降解菌劑由枯草芽孢桿菌、凝結(jié)芽孢桿菌和地衣芽孢桿菌三種菌的干燥菌體按重量比為1:1:1組成，枯草芽孢桿菌的活菌濃度為(5～9)×108CFU/g，凝結(jié)芽孢桿菌的活菌濃度為(5～9)×108CFU/g，地衣芽孢桿菌的活菌濃度為(1～4)×108CFU/g。
營(yíng)養(yǎng)激活劑由95％紅糖、5％麥芽浸粉混合組成。
表面活性劑由以下按重量份計(jì)的原料混合而成：十二烷基苯磺酸鈉9份，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯鈉24份，脂肪醇聚氧乙烯醚14份，椰子油脂肪酸二乙醇酰胺3份，尿素3份，水47份。
除油制劑按下述方法配制，所述份數(shù)皆為重量份：(1)將油脂降解菌劑1份、營(yíng)養(yǎng)激活劑3份、清水10份攪拌混合后，室溫(25～35℃)下放置2小時(shí)；(2)加入表面活性劑6份，混合溶解，制成除油制劑。
實(shí)施例2
本例為除油制劑的制備例。
分別制備油脂降解菌劑、營(yíng)養(yǎng)激活劑和表面活性劑。
油脂降解菌劑由枯草芽孢桿菌、凝結(jié)芽孢桿菌兩種菌的干燥菌體按重量比為2:1組成，枯草芽孢桿菌的活菌濃度為(5～9)×108CFU/g，凝結(jié)芽孢桿菌的活菌濃度為(5～9)×108CFU/g。
營(yíng)養(yǎng)激活劑由紅糖組成。
表面活性劑由以下按重量份計(jì)的原料混合而成：脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯鈉24份，脂肪醇聚氧乙烯醚15份，十二烷基苯磺酸鈉12份，烷醇酰胺3份，水46份。
除油制劑按下述方法配制，所述份數(shù)皆為重量份：(1)將油脂降解菌劑1份、營(yíng)養(yǎng)激活劑3份、清水10份攪拌混合后，室溫(25～35℃)下放置4小時(shí)；(2)加入表面活性劑6份，混合溶解，制成除油制劑。
實(shí)施例3
本例為以實(shí)施例1制備得到的除油制劑對(duì)餐廚垃圾油脂的降解試驗(yàn)。
容積為600L的好氧堆肥餐廚垃圾處理機(jī)中初始加入堆肥微生物菌劑250kg，堆肥微生物菌劑按照申請(qǐng)?zhí)枮镃N201410468958.3的專利所述的制備方法配制。每日投入100kg餐廚垃圾，餐廚垃圾中動(dòng)物內(nèi)臟、外皮等肉類廚余料占50％，蔬菜、薯類等植物類廚余料占50％，餐廚垃圾中油脂含量8％～10％。餐廚垃圾處理機(jī)保持通風(fēng)攪拌并保溫35℃以上，進(jìn)行好氧堆肥。連續(xù)投放餐廚垃圾10日后，可觀察到垃圾殘余物非常油膩，呈黑色泥漿狀，并伴有酸臭味。此時(shí)測(cè)得垃圾殘余物中油脂含量為25％，垃圾殘余物重515kg，料溫35℃。由于油脂已經(jīng)累積太多，堆肥微生物被油脂包裹而導(dǎo)致活性很低，餐廚垃圾處理機(jī)繼續(xù)運(yùn)行48小時(shí)，垃圾殘余物的油脂含量和重量都沒(méi)有降低，料溫維持35℃。
將40L的除油制劑加入餐廚垃圾處理機(jī)，餐廚垃圾處理機(jī)繼續(xù)運(yùn)行24小時(shí)后，垃圾殘余物的油脂含量降低至15％，重量降低至454kg，酸臭味減輕，垃圾殘余物的外觀變?yōu)楹谏珴裢翣睿蠝厣咧?0℃；餐廚垃圾處理機(jī)再繼續(xù)運(yùn)行24小時(shí)后，垃圾殘余物的油脂含量降低至5％，重量降低至401kg，酸臭味消失，垃圾殘余物的外觀變?yōu)槭杷傻暮谏嗌碃?，料溫升高?8℃。
試驗(yàn)結(jié)果表明，在高效好氧堆肥過(guò)程中，當(dāng)垃圾殘余物的油脂含量累積達(dá)到25％時(shí)堆肥微生物的活性變得很低，垃圾無(wú)法繼續(xù)降解；此時(shí)加入實(shí)施例1所制備的除油制劑，可迅速降解油脂并激活堆肥微生物，48小時(shí)內(nèi)將油脂含量從25％降低至5％。
實(shí)施例4
本例為以實(shí)施例2制備的除油制劑對(duì)餐廚垃圾油脂的降解試驗(yàn)。
容積為600L的好氧堆肥餐廚垃圾處理機(jī)中初始加入堆肥微生物菌劑250kg，堆肥微生物菌劑按照申請(qǐng)?zhí)枮镃N201410468958.3的專利所述的制備方法配制。每日投入100kg餐廚垃圾，餐廚垃圾中動(dòng)物內(nèi)臟、外皮等肉類廚余料占50％，蔬菜、薯類等植物類下腳料占50％，餐廚垃圾中油脂含量8％～10％。餐廚垃圾處理機(jī)保持通風(fēng)攪拌并保溫35℃以上，進(jìn)行好氧堆肥。連續(xù)投放餐廚垃圾10日后，可觀察到垃圾殘余物非常油膩，呈黑色泥漿狀，并伴有酸臭味。此時(shí)測(cè)得垃圾殘余物中油脂含量為28％，垃圾殘余物重532kg，料溫35℃。由于油脂已經(jīng)累積太多，堆肥微生物被油脂包裹而導(dǎo)致活性很低，餐廚垃圾處理機(jī)繼續(xù)運(yùn)行48小時(shí)，垃圾殘余物的油脂含量和重量都沒(méi)有降低，料溫維持35℃。
將除油制劑40L加入餐廚垃圾處理機(jī)，餐廚垃圾處理機(jī)繼續(xù)運(yùn)行24小時(shí)后，垃圾殘余物的油脂含量降低至18％，重量降低至470kg，酸臭味減輕，垃圾殘余物的外觀變?yōu)楹谏珴裢翣睿蠝厣咧?5℃；餐廚垃圾處理機(jī)再繼續(xù)運(yùn)行24小時(shí)后，垃圾殘余物的油脂含量降低至7％，重量降低至411kg，酸臭味消失，垃圾殘余物的外觀變?yōu)槭杷傻暮谏嗌碃?，料溫升高?5℃。
試驗(yàn)結(jié)果表明，在高效好氧堆肥過(guò)程中，當(dāng)垃圾殘余物的油脂含量累積達(dá)到28％時(shí)堆肥微生物的活性變得很低，垃圾無(wú)法繼續(xù)降解；此時(shí)加入實(shí)施例2所制備的除油制劑，可迅速降解油脂并激活堆肥微生物，48小時(shí)內(nèi)將油脂含量從28％降低至7％。
從實(shí)施例3和4可知，除油制劑的作用效果通過(guò)餐廚垃圾的含油量來(lái)體現(xiàn)，48小時(shí)內(nèi)將油脂含量從25％～28％降低至5％～7％。油脂含量的檢測(cè)方法為索氏提取法。
實(shí)施例5
本發(fā)明采用的表面活性劑的組分是溫和且乳化油脂效果良好的表面活性劑，酸堿度中性，不含季銨鹽類和Tego類等有消毒效果的表面活性劑。因此，本發(fā)明所采用的表面活性劑不影響菌種的活性，可提高降解油脂的速度，而市面上常用的洗潔精、洗衣液或其他種類的表面活性劑與本發(fā)明的菌種復(fù)配會(huì)影響微生物的活性，降低油脂的降解速度。以下對(duì)比試驗(yàn)可以驗(yàn)證：
通過(guò)液態(tài)發(fā)酵試驗(yàn)對(duì)比幾種表面活性劑對(duì)除油微生物的活性的影響。
(1)材料與試劑
表面活性劑a、b、c、d，食用調(diào)和油，營(yíng)養(yǎng)肉湯。
對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的枯草芽孢桿菌菌種液，對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的凝結(jié)芽孢桿菌菌種液。
表面活性劑a由以下按重量份計(jì)的原料混合而成：十二烷基苯磺酸鈉9份，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉24份，脂肪醇聚氧乙烯醚14份，椰子油脂肪酸二乙醇酰胺3份，尿素3份，水47份。
表面活性劑b由以下按重量份計(jì)的原料混合而成：十二烷基苯磺酸鈉12份，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉24份，脂肪醇聚氧乙烯醚15份，椰子油脂肪酸二乙醇酰胺3份，水46份。
表面活性劑c由以下按重量份計(jì)的原料混合而成：α-烯基磺酸鈉15份，脂肪酸甲酯磺酸鈉15份，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉24份，水46份。
表面活性劑d由以下按重量份計(jì)的原料混合而成：吐溫-80 54份，水46份。
表面活性劑e由以下按重量份計(jì)的原料混合而成：磺酸16份，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉12份，脂肪醇聚氧乙烯醚7份，椰子油脂肪酸二乙醇酰胺4.4份，二甲苯磺酸鈉12份，氫氧化鈉2.6份，水46份。
營(yíng)養(yǎng)肉湯配方：蛋白胨10g/L，牛肉粉3g/L，氯化鈉5g/L，pH值7.2。
(2)試驗(yàn)步驟
配制試驗(yàn)發(fā)酵液：營(yíng)養(yǎng)肉湯100mL，表面活性劑5mL，食用調(diào)和油5mL，混合后裝于250mL三角瓶，121攝氏度高溫滅菌20min，然后冷卻至室溫；每種表面活性劑分別配制3瓶發(fā)酵液，共15瓶。
配置空白對(duì)照發(fā)酵液：營(yíng)養(yǎng)肉湯95mL，水5mL，食用調(diào)和油5mL，混合后裝于250mL三角瓶，121攝氏度高溫滅菌20min，然后冷卻至室溫；空白對(duì)照發(fā)酵液配置3瓶。
每瓶試驗(yàn)發(fā)酵液和對(duì)照發(fā)酵液分別接種枯草芽孢桿菌菌種液2％、凝結(jié)芽孢桿菌菌種液2％。
發(fā)酵液搖床培養(yǎng)，培養(yǎng)溫度37攝氏度，轉(zhuǎn)速120轉(zhuǎn)/分鐘。
培養(yǎng)72小時(shí)后，采用GB/T4789.2-2010菌落總數(shù)測(cè)定方法測(cè)定每瓶試驗(yàn)發(fā)酵液和對(duì)照發(fā)酵液的菌落總數(shù)。
(3)試驗(yàn)結(jié)果
若加表面活性劑的發(fā)酵液的菌落總數(shù)多于或等于空白對(duì)照發(fā)酵液，表明該表面活性劑對(duì)試驗(yàn)菌種無(wú)毒，反之則辨明有毒。試驗(yàn)結(jié)果表明，表面活性劑e對(duì)枯草芽孢桿菌和凝結(jié)芽孢桿菌有毒性，而表面活性劑a、b、c、d對(duì)枯草芽孢桿菌和凝結(jié)芽孢桿菌無(wú)毒性。而且加表面活性劑a、b、c的發(fā)酵液的菌落總數(shù)較空白對(duì)照明顯更多，說(shuō)明這三種表面活性劑對(duì)發(fā)酵液中油脂的乳化效果較好，有利于枯草芽孢桿菌和凝結(jié)芽孢桿菌生長(zhǎng)。