申请日2015.02.05
公开(公告)日2015.07.22
IPC分类号C02F1/40; C02F1/00
摘要
本发明涉及到食品厂，城市废水和工业废水油性物的加工，特别是一种转化废水油性物成为非油性干燥产品的加工方法，其特征在于：将废水油性物与氢氧化物或氧化物混合，改变油性成为非油性以及控制温度和物理形态把油性的潮湿原料变成非油性的干燥固态产品。本发明是利用一种化学加工把油性变成非油性以及把潮湿的原料变成干燥的固态产品，产品可以是颗粒状，细粉状或者块状，干燥的固态产品容易被储存，运输和使用。颗粒状或细粉状产品可以应用于饲料和其它工业。产品可以与其它饲料原料一起混合和冷却成为应用于奶牛等动物的自喂饲料的块状产品。
权利要求书
1.一种转化废水油性物成为非油性干燥产品的加工方法，其特征在于：将废水油性物与氢氧化物或氧化物混合，改变油性成为非油性以及控制温度和物理形态把油性的潮湿原料变成非油性的干燥固态产品。
2.根据权利要求1所述的转化废水油性物成为非油性干燥产品的加工方法，其特征在于：所述的废水油性物来自废水处理池或者气浮机的废水油性物或者其浓缩物。
3.根据权利要求1或2所述的转化废水油性物成为非油性干燥产品的加工方法，其特征在于：所述的氢氧化物是氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化锌、氢氧化钠中的一种或多种;所述的氧化物是氧化钙、氧化镁、氧化锌中的一种或多种;所述的废水油性物与氢氧化物或氧化物的固态物重量比例是100：不高于25，优选为100：2-20。
4.根据权利要求1或2所述的转化废水油性物成为非油性干燥产品的加工方法，其特征在于：所述的废水油性物是潮湿的废水油性物，该潮湿的废水油性物和氢氧化物或氧化物被混合和加热至80℃以上引起物理形态由液态变成浆态的变化，然后冷却至60oC以下变成固态产品，该固态产品是颗粒状，细粉状或者块状。
5.根据权利要求4所述的转化废水油性物成为非油性干燥产品的加工方法，其特征在于：所述的浆态的混合物与饲料原料混合，然后冷却至60oC以下变成固态产品。
6.根据权利要求4所述的转化废水油性物成为非油性干燥产品的加工方法，其特征在于：所述的块状产品应用于动物的自喂饲料产品。
7.根据权利要求1所述的转化废水油性物成为非油性干燥产品的加工方法，其特征在于：所述的废水油性物与氢氧化物或氧化物的混合物与固态饲料原料混合，物理形态是由粘性的废水油性物变成潮湿的颗粒状产品，然后使用热空气干燥设备来烘干潮湿的产品成为非油性非粘性的干燥产品。
8.根据权利要求7所述的转化废水油性物成为非油性非粘性干燥产品的加工方法，其特征在于：所述的废水油性物与氢氧化物或氧化物和固态饲料原料的固态物重量的混合比例为100：不高于25：不高于200，优选为100：2-20：20-150。
9.根据权利要求8所述的转化废水油性物成为非油性非粘性干燥产品的加工方法，其特征在于：所述的固态饲料原料是颗粒状或者细粉状的大豆粕、大豆皮、大豆蛋白的洐生物、麦、麦秆、麦麸、玉米、玉米粕、玉米秆、玉米衍生物、甜米糠、青贮饲料、燕麦、燕麦稿秆、大麦、大麦稿秆、肉粉、骨粉、肉骨粉、动物血、向日葵粕、向日葵秆、棉花籽、棉花秆中的一种或多种。
10.根据权利要求9所述的转化废水油性物成为非油性非粘性干燥产品的加工方法，其特征在于：所述的非油性非粘性的干燥产品是颗粒状或者细粉状。
说明书
转化废水油性物成为非油性干燥产品的加工方法
技术领域
本发明涉及到食品厂,城市废水和工业废水的处理和加工，是一种把废水油性物(油泥，污泥或油性副产品)经过化学处理后改变油性成为非油性以及控制温度和物理形态把潮湿废水油性物变成干燥的固态产品的加工方法。把油性和粘性的潮湿原料变成非油性非粘性的干燥产品后，产品不容易再被腐败，可以作为稳定的产品被应用于饲料和其它工业。本发明可以解决废水处理后排放物的问题，有利环保和降低生产成本。
背景技术
食品厂和城市一般都需要处理废水，很多食品加工厂使用大量的水来清洗食品原料，象动物(猪、牛和家禽)宰杀加工厂。水洗的废水中有很高的脂肪、蛋白质和其它来自食品的有机物质。城市废水(特别是生活废水)的处理过程中也会产生脂肪、蛋白质和其它来自日常生活的有机物质副产品。脂肪具有油性，潮湿的有机物质副产品一般也具有粘性。水洗也包括用水来提取相关物质过程中产生的油性有机物副产品，例如动物皮(或骨)中的胶体物质被提取过程中产生的油性有机副产品(主要是油脂和水等)。工业废水的处理中(例如石油和皮革)，有机物是一个很大的部分。如果这些油性有机物副产品(象脂肪、蛋白质或者碳水化合物)流入下水道或者河流会引起高含量的生物有机物，给下水道的水质处理带来困难，并且引起污染。
为了减少水质的污染，食品加工厂通常使用过栅，沉淀池，调节池，空气气浮机，水解酸化池，生化好氧和缺氧处理池，上清液再进入消毒池等处理，出水达到排放标准。在这些废水处理中，都会产生各种油性的废水油性物。例如在这些处理池中，脂肪的比重比水轻，不溶于水，会浮到水面上形成废水油性物，也含水份。有机物也可以与絮凝剂(例如聚合氯化铝和聚丙烯酰胺)结合后产生沉淀物或絮凝物，比重可以比水重或比水轻。空气气浮机是一种主要的设备来处理废水，空气气浮机可以被用来使得脂肪等有机物与无毒性聚合物和空气小爆气结合形成一种废水油性物浮到水面上，然后利用机械方法可以把这种废水油性物(又称气浮废水油泥)与水分开。从废水中移去有机物质，可以减少废水的后处理。废水处理后的各种废水油性物一般都有油性，也有粘性，特别是对动物宰杀加工厂。废水油性物一般可以含大约70-90%的水份。这些废水油性物或油泥很难被加工处理，加热烘干不能成为固态产品，废水油性物中的油脂经加热会变成液态，油性和粘性是两大困难。废水油性物(特别是含蛋白，碳水化合物，脂肪和水份)很容易腐败，对环保有害。目前国内外很多废水处理厂把废水油性物扔到远离城市的地方，其富含的脂肪，蛋白和有机物的成份也会被浪费，有气味，油性的油脂很难被土地吸收，会造成土壤油脂饱和，对农田产生永久性伤害。不但浪费了这些脂肪和蛋白质的物质，而且造成环境污染。另一种方法是去堆肥，会有很严重的气味，时间长了会产生更重的气味，并且其有机肥料的价值也比较低。
对于动物宰杀加工厂的空气气浮机的废水油性物，一般可以含大约70-90%的水份或者固态物约占30-10%(以固态物重量比计)，在这固态物中脂肪一般可以含蛋白质约占10-50%和脂肪约占5-70%(以固态物重量比计)。对于沉淀池和调节池的上层油泥，一般可以含大约60-90%的水份或者固态物约占40-10%，在这固态物中脂肪约占40-95% (以固态物重量比计)。从饭店食品的废水来的废水油性物含脂肪也比较多，一般可以含大约50-90%的水份或者固态物约占50-10%，在这固态物中脂肪约占40-95%(以固态物重量比计)。这些脂肪和蛋白质可以作为动物的饲料原料，脂肪和蛋白质在这固态物中一般约占50-90%(以固态物重量比计)，具有有价值的营养成份，并且可以被及时加工，不会再产生腐败，也不会再产生严重的气味。对于城市废水和工业废水处理过程中产生的废水油性物或脂肪可以用于非饲料的应用。
现在有一些公司开始应用加热方法把气浮机废水油性物加热(例如70-100℃)，把其中的脂肪变成液态油，用三相离心机或者液-固和液-液离心机分离出油(成为其液态浓缩物，又称为棕色油)，废水和潮湿的固态物(其固态浓缩物)。但是这种加工方法的成本相对于产品的价格比较高，有下列原因：(1)三相离心机(或者液-固和液-液离心机)的价格比较贵;(2)需要大量的蒸汽来加热;(3)潮湿的固态物需要干燥机来干燥，并且固态物的价格比较低;(4)分离出来的脂肪质量较差，含高的游离脂肪酸，在常温下一般呈半固态(也是一种油泥)，一般在使用之前需要加热处理使其成为液态，然后才能与其它原料混合或者被加工，需要更多的能量来加热，很不方便，而且这种脂肪原料的销售价格大大低于其它脂肪产品。
对于废水油性物或废弃物的处理和加工，国内外进行了不少科研并且产生了一些专利技术。中国专利CN103086767B(2014年)发明了一项加工技术用城市生活污泥、鸡粪便、菌菇渣和草木灰来制备有机复合肥及其利用生活污泥生产的方法。所述的城市生活污泥是指城市污水处理厂或是大型食品厂废水处理后排放的污物，有利于提升城市生活污泥利用率有利环保和降低生产成本。美国专利8895689(2014年)发明了一项加工技术，用废油(包括棕色油)与芳香族聚羧酸等反应来制备醇酸树脂。美国专利8864868(2014年)发明了一项加工技术，用碱来增加油泥或生物固体至酸碱度到10或者更高成为浆态，产生氨的水平至1,000 ppm,加酸至酸碱度到7，再加热干燥至90%或以上(水份在10%以下) 作为有机肥料。美国专利8003833(2011年)发明了一项加工技术，用高温和高压来转化有机废物成为可用的产品包括油脂，燃料和固体炭的产品。高温和高压需要很高的成本。澳大利亚专利申请2008243273(2008年)发明了一项加工技术，应用微生物发酵的方法来处理城市废水的废物。美国专利7446215(2008年)发明了一项加工技术，通过加碱把一些液体油(包括植物油皂角)变为固体产品。澳大利亚专利申请2006001054 (2006年)发明了一项加工技术，应用加热膨化机来加工气浮机废水油性物和谷物一起成为一种饲料产品。新西兰专利504619(2003年)发明了一项加工技术，利用离心控制来从废水油性物去除水份。美国专利6229031(2001年)发明了一项加工技术，加入氧化钙和水于脂肪酸中，加热至150oC来生成脂肪酸钙，脂肪酸钙具有奶牛的过胃脂肪的功能。美国专利5514388(1996年)发明了一项加工技术，调节pH到11，再调节pH到3-5，利用蛋白和pH调节来包容一些油脂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种转化废水油性物成为非油性非粘性干燥产品的加工方法，把废水处理后的油性废弃物(油泥、污泥或副产品)加工成为非油性非粘性的产品，并且是固态的干燥产品，解决了废水油性废弃物加工这个技术问题，为食品加工厂和城市废水处理提供一种废水油性物的加工方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种转化废水油性物成为非油性干燥产品的加工方法，其特征在于：将废水油性物与氢氧化物或氧化物混合，改变油性变成非油性以及控制温度和物理形态把油性的潮湿物变成非油性的干燥固态产品。氢氧化物或氧化物可以是食品级，饲料级，技术级或工业级，取决于产品的用途和价格。
所述的转化废水油性物成为非油性干燥产品的加工方法，其特征在于：所述的废水油性物来自废水处理池或者气浮机的废水油性物或者其浓缩物。
所述的转化废水油性物成为非油性干燥产品的加工方法，其特征在于：所述的氢氧化物是氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化锌、氢氧化钠中的一种或多种;所述的氧化物是氧化钙、氧化镁、氧化锌中的一种或多种;所述的废水油性物与氢氧化物或氧化物的固态物重量比例是100：不高于25，优选为100：2-20。
所述的转化废水油性物成为非油性干燥产品的加工方法，其特征在于：所述的废水油性物是潮湿的废水油性物，该潮湿的废水油性物和氢氧化物或氧化物被混合和加热至80℃以上引起物理形态由液态变成浆态的变化，然后冷却至60oC以下变成固态产品，该固态产品是颗粒状，细粉状或者块状。
所述的转化废水油性物成为非油性干燥产品的加工方法，其特征在于：所述的浆态的混合物与饲料原料混合，然后冷却至60oC以下变成固态产品。
所述的转化废水油性物成为非油性干燥产品的加工方法，其特征在于：所述的块状产品应用于动物的自喂饲料产品。
所述的转化废水油性物成为非油性干燥产品的加工方法，其特征在于：所述的废水油性物与氢氧化物或氧化物的混合物与固态饲料原料混合，物理形态是由粘性的废水油性物变成潮湿的颗粒状产品，然后使用热空气干燥设备来烘干潮湿的产品成为非油性非粘性的干燥产品。
所述的转化废水油性物成为非油性干燥产品的加工方法，其特征在于：所述的废水油性物与氢氧化物或氧化物和固态饲料原料的固态物重量的混合比例为100：不高于25：不高于200，优选为100：2-20：20-150。
所述的转化废水油性物成为非油性干燥产品的加工方法，其特征在于：所述的固态饲料原料是颗粒状或者细粉状的大豆粕、大豆皮、大豆蛋白的洐生物、麦、麦秆、麦麸、玉米、玉米粕、玉米秆、玉米衍生物、甜米糠、青贮饲料、燕麦、燕麦稿秆、大麦、大麦稿秆、肉粉、骨粉、肉骨粉、动物血、向日葵粕、向日葵秆、棉花籽、棉花秆中的一种或多种。
所述的转化废水油性物成为非油性干燥产品的加工方法，其特征在于：所述的非油性的干燥产品是颗粒状或者细粉状。
我们发现来自废水处理后的废水油性物或油性副产品都含有脂肪，具有油性。废水处理池(例如沉淀池和调节池)的上层油泥含脂肪约占40-95% (以固态物计)。处理池的上层油泥可以经过加热和酸碱调节，粘性减少，静止后，油可以浮到上面和分层，或者离心后油可以被分离出来，含更多的脂肪，约占70-100%(以固态物重量比计)，是废水油性物的浓缩物(又称为棕色油)。气浮机废水油性物含脂肪约占5-70%(以固态物重量比计)，气浮机废水油性物可以被挤压机挤压出水份成为其浓缩物，使得其固体物从一般5-20%提高至15-50%，可以减少由加热移去水份的成本。在挤压前为了减少油性，也可以加入适量的氧化物或氢氧化物。酸碱度的调节也是一种方法，废水油性物可以被影响。气浮机废水油性物经过加热和离心分离后的油脂(其液态浓缩物)含更多的脂肪，约占70-100%(以固态物重量比计)。离心分离后潮湿的固态物(其固态浓缩物)也会具有油性，一般含脂肪2-25%(以固态物重量比计)。当脂肪含量在10%以上(以固态物重量比计)，干的固体产品或原料会有物理油性。当含脂肪量比较低时甚至低于10%(以固态物重量比计)，液体或潮湿产品也会有物理油性，脂肪不溶于水，浮在表面，呈现油性。废水油性物一般可以被挤压机挤压出水份成为其浓缩物，减少由加热移去水份的成本。废水油性物也可以被加热和真空来浓缩，去除水份，成为其浓缩物，特别加热设备的尾气热能可以被用来浓缩的目的。废水油性物(或者其浓缩物)的脂肪经过废水处理和放置过程中，有相当的游离脂肪酸，以脂肪物计约占20-90%(大多数油泥以脂肪物计含游离脂肪酸在30-80%)，与其它普通饲料油脂(含游离脂肪酸在5-10%以下)很不相同。一般的脂肪分子没有亲水性，但是游离脂肪酸(RCOO-)具有一定的亲水性。游离脂肪酸可以与氢氧化物(例如氢氧化物钙，氢氧化物镁，氢氧化锌或氢氧化钠)或氧化物(例如氧化物钙，氧化锌或氧化镁)反应生成脂肪酸盐，没有油性。在肥皂制造之前，脂肪分子(或脂肪和游离脂肪酸混合物)一般都被水解成为游离脂肪酸，然后再来制造肥皂，这里涉及到水解的反应步骤和成本。
我们发现废水油性物(或者其浓缩物)中的游离脂肪酸与氢氧化物或氧化物可以反应生成非油性的脂肪酸钙(或镁，锌，铁或钠)，同时还不显出一般普通脂肪的物理油性，加热干燥后成为非油性的干燥产品，解决了废水油性物加工的技术问题。其原因可能是当游离脂肪酸与氢氧化物或氧化物反应时，同时也可以来包容普通的一般脂肪分子(甘油脂)，保持物理的非油性。当废水油性物含脂肪，蛋白质，其它有机物质和水份，在加热过程中物理形态起先为液态(水份和油脂)，水份被逐渐去除，粘度增加，游离脂肪酸与氢氧化物或氧化物反应生成的脂肪酸钙(或镁，锌，铁或钠)也引起粘度增加，蛋白质和其它有机物质的存在使得粘度过高。当废水油性物含高脂肪(例如70-100%以固态物重量比计)时，蛋白质，水份和其它有机物质的含量很低。在加热过程中，水份被去除，蛋白质和其它非脂肪的有机物质对于粘度的增加不太大，液体脂肪的粘度很低。虽然游离脂肪酸与氢氧化物或氧化物反应生成的脂肪酸钙(或镁，锌，铁或钠)会引起粘度增加，但是通过加热其粘度还是在可以操作范围。
氢氧化物是氢氧化钙，镁，锌或纳，氧化物是氧化钙，镁或锌，或者它们的混合物，氢氧化物或氧化物的量与废水油性物的比例是小于25%(以固态物重量比计)，以2-15%为比较佳的范围。对于废水油性物的固态浓缩物，氢氧化物或氧化物的比例可以比较少例如1-5%(以固态物重量比计)。潮湿的废水油性物和氢氧化物或氧化物被混合和加热至80℃以上会引起物理形态由液态逐渐变成浆态的变化，粘度的增加来自游离脂肪酸与氢氧化物或氧化物反应生成的脂肪酸钙(镁，锌或钠)，然后冷却至室温(或者60oC以下)变成硬性的固态产品。固态产品可以是颗粒状，细粉状或者块状。该固态产品有脆性，很容易被粉碎成为颗粒状，细粉状或者它们的混合产品。 如果加入少量的润滑剂(例如0.1-2% 的比例)(以固态物重量比计)，会具有更好的流动性，润滑剂可以是粉状的一般饲料原料例如大豆粉，玉米粉，麦粉，碳酸钙粉或其它。
固态脂肪产品可以被作用一般饲料或者聚合物产品的原料，也可以被应用于奶牛的过胃脂肪，帮助奶牛生产更多的牛奶。块状产品的形成之前可以与其它饲料原料一起混合和冷却成为应用于奶牛等动物的自喂饲料产品，这种块状自喂饲料产品可以承受比较高的温度和潮湿的天气，还会有相对的硬度，比其它的块状自喂饲料产品有明显的优势。加工中的粘度与脂肪的含量和加工温度有关，可以加入其它原料一起混合和冷却成为混合产品。当塑料被加入一起混合和冷却成为混合产品后，其具有硬度和韧性，脆性被减少，混合产品的性能位于塑料和固态脂肪产品之间，弥补两者的不足，可以被应用于一些聚合物产品的制造。塑料一般具有韧性，本发明中的固态脂肪产品具有脆性和硬性。
对于废水油性物或者其浓缩物，特别是含脂肪不高的废水油性物或者其浓缩物，加入氢氧化物或氧化物和固态物质，进行搅拌，混合物可以是半固态或者液态。温度是一个影响因素，加热时可以是液态，室温时一般是半固态。废水油性物很软，有油性和粘性，以及加热后会变成液体。氢氧化物或氧化物使得废水油性物的油性被逐渐减少，固态物质可以是颗粒状或者粉状物质，提供与废水油性物一起具有一定的硬度和流动性。固态物质是颗粒状或者细粉状的大豆粕，大豆皮，大豆蛋白的洐生物，麦，麦秆，麦麸，玉米，玉米粕，玉米秆，玉米衍生物，甜米糠，青贮饲料，燕麦，燕麦稿秆，大麦，大麦稿秆，肉粉，骨粉，肉骨粉，动物血，向日葵粕，向日葵秆，棉花籽，棉花秆，饲料原料或它们的混合物。最通常的原料是大豆粕，肉骨粉，麦，玉米，或它们的混合物。废水油性物与氢氧化物或氧化物和固态饲料原料的混合比例为100：不高于25：不高于200(以固态物重量比计)，最通常是100：2-20：20-150。
在本加工中，加入氢氧化物或氧化物的目的是改变废水油性物的油性成为非油性，而加入过多氢氧化物或氧化物会从蛋白来产生氨气和增加pH，因此在保证改变油性成为非油性的情况下，尽可能少加入氢氧化物或氧化物。对于废水油性物的气味，加入少量过氧化物，双氧水或除味剂可以使废水油性物或油泥被减少气味问题，比较深的颜色可能也会变浅。废水油性物与氢氧化物或氧化物的混合物与固态饲料原料混合，物理形态是由粘软性的油泥变成潮湿的颗粒状产品，然后使用热空气干燥设备来烘干潮湿的产品成为非油性非粘性的干燥产品。如果干燥设备的温度太高例如产品的温度达到130 oC以上，那么产品会变软变粘，还会粘到干燥设备上面。热空气干燥设备比较适合这类产品的干燥，干燥产品然后最后被冷却至普通的室温。干燥产品可以含蛋白质5-65%和脂肪50-1%(以固态物重量比计)，干燥产品可以是颗粒状或者细粉状。干燥的产品容易被储存，使用和运输。