餐廚垃圾資源化專利技術綜述

王 靜 陸萬祥

餐廚垃圾資源化專利技術綜述

王 靜 陸萬祥

（國家知識產權局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心 江蘇 蘇州 215011）

餐廚垃圾具有含水率高、有機物、鹽分及油脂含量高的特點，具有高度資源性與嚴重污染性的雙重特點，近年來已經引起了社會的高度重視。通過對餐廚垃圾資源化利用的專利技術進行了分析和總結，從肥料化利用、厭氧發(fā)酵產物利用、油脂回收利用及其它回收利用等角度，梳理了餐廚垃圾資源化利用的方法，對日后餐廚垃圾減量化、無害化、資源化具有很好的指導意義。

餐廚垃圾；肥料化；厭氧發(fā)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

餐廚垃圾俗稱泔水，是日常食物加工、消費、食用過程中產生的邊角余料、過期食品、剩菜剩飯、腐爛果蔬等。餐廚垃圾的主要特點是含水率高、有機物含量高、高油脂、高鹽度，極易腐爛變質，散發(fā)惡臭，傳播病毒，若直接排放或焚燒，則會產生嚴重的環(huán)境問題。此外，由餐廚垃圾產生的“地溝油”等食品安全問題也引起了社會的廣泛關注。因而餐廚垃圾的資源化利用已經成為目前研究的重點內容。

目前國內外專利申請主要是將餐廚垃圾制備成有機肥料、飼料、氫氣、甲烷、生物柴油、乙醇、乳酸等，以實現(xiàn)餐廚垃圾的資源化利用。國內相關研究起步比國外晚，但在近些年得到了迅猛發(fā)展。在國內申請中，微生物發(fā)酵制備有機肥料、產生氫氣和甲烷占專利總申請量的80%以上；在國外申請中，微生物發(fā)酵制備有機肥料、產生氫氣和甲烷占專利總申請量高達70%［1］。本研究通過對餐廚垃圾的資源化利用進行分析研究，對日后餐廚垃圾減量化、無害化、資源化具有重要的指導意義。

2 資源化處理技術

2.1 肥料化處理技術

餐廚垃圾發(fā)酵制備有機肥料，主要有好氧發(fā)酵、厭氧發(fā)酵和好氧厭氧綜合發(fā)酵處理方法。

餐廚垃圾的好氧發(fā)酵過程中通常會加入輔料，DE2316476A1、 CN103435378A、 JPH02160685A、KR20100045358A、 CN101961724A、 JP2006169086A、KR100387340B1在好氧發(fā)酵前加入稻草、木屑、活性炭、糞便、廢紙、石灰、沸石、脫鹽劑、除臭劑等輔料來調節(jié)餐廚垃圾的營養(yǎng)成分，以保證發(fā)酵過程的高效進行。此外，在餐廚垃圾的好氧堆肥過程中還會接種有益菌群，這些菌種既能為植物提供養(yǎng)分，還具有防治病害的作用。CN104959367A針對餐廚垃圾富含淀粉、纖維素、脂肪和蛋白質的特點，在好氧堆肥過程中加入了含有EM菌的發(fā)酵組合物；JP2006169086A在發(fā)酵過程中加入了好氧芽孢桿菌，能夠增強肥料的防病效果；CN101073805A加入含產朊假絲酵母菌、白地霉、米曲霉、枯草芽孢桿菌的復合菌劑，得到有機菌肥，CN103435378A、CN102381887A在發(fā)酵前加入乳酸菌、酵母等［2］。

除好氧堆肥外，厭氧發(fā)酵過程產生的沼渣也是有機肥的主要來源。CN1896248A、CN102080104A、CN102732564A利用餐廚垃圾厭氧發(fā)酵產生沼渣、沼液和沼氣，產生的沼渣沼液作為有機肥；CN102517200A、CN1548406A采用高溫厭氧發(fā)酵技術制得高效肥料；CN102503595A、CN104561113A在餐廚垃圾厭氧發(fā)酵前進行水解酸化處理，縮短了厭氧發(fā)酵過程的水解階段，使厭氧發(fā)酵細菌快速進入產氫產甲烷階段，提高效率，快速獲得有機肥；CN103613262A采用超聲波、芬頓反應聯(lián)合厭氧發(fā)酵處理餐廚垃圾，厭氧發(fā)酵快速進行，且處理后的污泥由于有機含量降低，可直接作為農業(yè)有機肥；CN102746034A將脫油后的餐廚垃圾在乳酸菌作用下進行氨基酸發(fā)酵，發(fā)酵產物經濃縮得到濃縮乳酸菌劑，將餐廚垃圾固體部分氧化分解得到的穩(wěn)定碳元素結構的小分子有機物與有機質載體混合水解后添加光觸媒進行固氮處理并噴入濃縮乳酸菌劑，制得微生物光能有機肥，具有很好的市場前景；CN102051335A利用包含芽孢桿菌、酵母菌、乳酸菌、光合細菌和霉菌的復合菌劑進行厭氧固體發(fā)酵，實現(xiàn)了餐廚垃圾的全部資源化利用。

由于單一的好氧堆肥或厭氧發(fā)酵技術存在不足，目前較多是采用厭氧聯(lián)合好氧發(fā)酵技術處理餐廚垃圾。在CN101224999A、CN102951934A、KR20120017710A中餐廚垃圾經預處理后，進行厭氧發(fā)酵產生沼氣、沼渣和沼液，其中沼渣和沼液進行后續(xù)好氧發(fā)酵進行處理，實現(xiàn)完全零排放和資源化利用，該方法最大程序回收了有用資源，具有很好的環(huán)境效益和經濟效益。

2.2 厭氧發(fā)酵產物回收利用技術

厭氧發(fā)酵技術是在高溫或中溫條件下，厭氧微生物將餐廚垃圾中的有機質進行分解，從而得到沼氣、氫氣、乙醇或乳酸等。

目前厭氧發(fā)酵制備氫氣和沼氣是最常見的途徑。CN101134684A采用兩相厭氧發(fā)酵技術，以餐廚垃圾為產氫底物，以剩余污泥為產氫菌源，將餐廚垃圾轉化為氫氣和甲烷，氫氣和甲烷可作為清潔能源綜合利用，發(fā)酵剩余物作為沼肥或該過程需要的產氫菌源；CN102732564A、CN102836863A、CN101250554A將餐廚垃圾與城市污泥、顆粒污泥、畜禽糞便、果樹垃圾或農作物秸稈等有機物進行混合厭氧發(fā)酵，調節(jié)C/N值和營養(yǎng)成分，避免發(fā)酵過程酸化，減少鹽和油脂對厭氧發(fā)酵的抑制作用，從而顯著提高產氣速率和產氣量，同時對有機物具有良好的去除效果。

餐廚垃圾通過發(fā)酵可以生產乳酸，進而合成聚乳酸可降解性塑料。CN105779515A、CN103484521A采用由畢赤酵母菌、發(fā)酵單胞菌、曲霉菌、根霉菌、釀酒酵母菌和木霉菌組成的混合菌群發(fā)酵制備乳酸，菌種易得，發(fā)酵效果好，產量高。

餐廚垃圾的水解過程是餐廚垃圾制備燃料乙醇的關鍵步驟。CN104017830A、CN102321722A、KR20100039027A、JP2009106258A都是通過在發(fā)酵過程中添加淀粉酶、糖化酶、蛋白酶、纖維素酶、酸性蛋白酶、果膠酶等酶制劑，高效制得乙醇。

2.3 油脂回收利用技術

餐廚廢油脂經過集中加工處理，可以制成脂肪酸甲酯等低碳酯類物質，即生物柴油。目前主要采用的方法是酯交換法，如CN101775414A、CN104263760A。

2.4 其他回收利用技術

利用餐廚垃圾中大量的碳源和氮源等營養(yǎng)物質的特點，通過適當處理后可制備微生物發(fā)酵培養(yǎng)基，如CN103773818A。利用餐廚垃圾和蘇云金芽孢桿菌（Bacil?lus thuringiensis）等，生產蘇云芽孢桿菌生物農藥，如CN102823624A。此外，利用餐廚垃圾制備蛋白質飼料（CN102553886A、 CN104263760A） 、 聚 谷 氨 酸（CN106282255A）、丁醇（CN102174595A）等。

3 結語

本文對餐廚垃圾資源化利用的專利技術進行了分析和總結，從肥料化利用、厭氧發(fā)酵產物利用、油脂回收利用及其它回收利用等角度，梳理了餐廚垃圾資源化利用的方法，對日后餐廚垃圾減量化、無害化、資源化具有很好的指導意義。

[1]張倩倩.餐廚垃圾發(fā)酵制備肥料專利技術分析[J].北京農業(yè)，2015，（95-96）.

[2]武立民.聚四氟乙烯中空纖維膜制備方法專利技術綜述報告[J].審查業(yè)務通訊，2014，20(5):1-9.

Review on the Patent Technology of Kitchen Waste Utilization

Wang Jing Lu Wanxiang
（Patent Examination Cooperation Jiangsu Center of the Patent Office,SIPO,Suzhou Jiangsu 215011,China）

X705

A

1003-5168(2017)08-0058-02

2017-5-20

王靜（1983－）女，碩士研究生，助理研究員，研究方向：專利審查；陸萬祥（1988－）男，碩士研究生，助理研究員，研究方向：專利審查（等同于第一作者）。