公布日：2023.08.18
申請(qǐng)日：2022.06.21
分類號(hào)：C12N11/084(2020.01)I;C12N11/10(2006.01)I;C12N11/14(2006.01)I;C12P5/02(2006.01)I;C12P39/00(2006.01)I;C12R1/885(2006.01)N;C12R1/01(2006.01)N
摘要
本申請(qǐng)涉及污泥處理領(lǐng)域，具體公開了一種污泥生物炭材料及其制備方法和在厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷中的應(yīng)用，制備方法包括步驟如下：(1)、將污泥脫水干燥、粉碎、研磨，用鋁箔紙包裹加熱炭化，得到炭化污泥；(2)、將炭化污泥依次進(jìn)行酸洗，去離子水洗滌后烘干，得到污泥生物炭；(3)、取海藻酸鈉和聚乙烯醇溶于去離子水中混勻，加熱，得到包埋載體混合溶液；(4)、將包埋載體混合溶液中加入菌懸液和污泥生物炭，得到混勻液體；(5)、將混勻液體與交聯(lián)劑混合，交聯(lián)后洗滌得到固定化小球。具有能提高厭氧消化效率，避免厭氧消化酸化，減少處理過程強(qiáng)堿投加，降低成本，均勻餐廚垃圾漿液避免分層，提高甲烷生產(chǎn)效率。
權(quán)利要求書
1.一種污泥生物炭材料的制備方法，其特征在于，包括步驟如下：(1)、將污泥脫水干燥、粉碎、研磨，用鋁箔紙包裹數(shù)層，加熱炭化，得到炭化污泥；(2)、將步驟(1)處理得到的炭化污泥依次進(jìn)行酸洗，去離子水洗滌后烘干，得到污泥生物炭備用；(3)、取一定量的海藻酸鈉和聚乙烯醇溶于去離子水中混勻，加熱，得到包埋載體混合溶液；(4)、將步驟(3)中得到的包埋載體混合溶液中加入一定量的菌懸液和步驟(2)得到的污泥生物炭，得到混勻液體；(5)、向步驟(4)得到的混勻液體與交聯(lián)劑混合，交聯(lián)后反復(fù)洗滌得到固定化小球。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥生物炭材料的制備方法，其特征在于：所述步驟(1)中，鋁箔紙包裹5-10層，然后再馬弗爐內(nèi)600-700℃炭化3小時(shí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥生物炭材料的制備方法，其特征在于：所述步驟(2)中，使用36％鹽酸溶液對(duì)炭化污泥進(jìn)行酸洗，10-12h后置換新的36％鹽酸溶液，反復(fù)酸洗3-6次直至溶液澄清后；用蒸餾水洗滌至中性后，100-110℃烘箱烘干24h備用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥生物炭材料的制備方法，其特征在于：所述步驟(2)中，以包埋載體混合溶液為總量計(jì)，海藻酸鈉和聚乙烯醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為4-8％和1-3％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥生物炭材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中，菌懸液的制備方法如下：配置牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)液，接種活化后的厭氧產(chǎn)甲烷混合菌種，在20～30℃、120r/min恒溫震蕩培養(yǎng)箱中培養(yǎng)至對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，再于5000r/min條件下離心棄去上清液，生理鹽水稀釋菌液得到菌懸液。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥生物炭材料的制備方法，其特征在于：所述步驟(4)中，菌懸液的制備方法如下：配置木霉菌培養(yǎng)基，接種活化后的木霉菌株Tr-38，在150r/min、28℃搖床培養(yǎng)36h，按固液比10％的比例轉(zhuǎn)接入木霉培養(yǎng)基，28℃培養(yǎng)2天后，每天搖勻一次，待培養(yǎng)基上長(zhǎng)滿綠色的木霉孢子時(shí)培養(yǎng)結(jié)束。
7.一種污泥生物炭材料，其特征在于：由權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)所述的制備方法制得。
8.一種如權(quán)利要求7所述的污泥生物炭材料的新用途，其特征在于，在厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷方面上的應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種污泥生物炭材料，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中餐廚垃圾處理成本高，餐廚垃圾漿液易分層，長(zhǎng)期投加強(qiáng)堿會(huì)導(dǎo)致體系鹽度提升，不利于體系的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，甲烷生產(chǎn)效率低的問題，同時(shí)，本發(fā)明還將提供污泥生物炭材料的制備方法；此外，本發(fā)明還將提供污泥生物炭材料的新用途。
為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，
本發(fā)明的第一方面，提供一種污泥生物炭材料的制備方法，包括步驟如下：
(1)、將污泥脫水干燥、粉碎、研磨，用鋁箔紙包裹數(shù)層，加熱炭化，得到炭化污泥；
(2)、將步驟(1)處理得到的炭化污泥依次進(jìn)行酸洗，去離子水洗滌后烘干，得到污泥生物炭備用；
(3)、取一定量的海藻酸鈉和聚乙烯醇溶于去離子水中混勻，加熱，得到包埋載體混合溶液；
(4)、將步驟(3)中得到的包埋載體混合溶液中加入一定量的菌懸液和步驟(2)得到的污泥生物炭，得到混勻液體；
(5)、向步驟(4)得到的混勻液體中注射滴加交聯(lián)劑，交聯(lián)后反復(fù)洗滌得到固定化小球。
通過采用上述技術(shù)方案，采用海藻酸鈉(SA)和聚乙烯醇(PVA)共同復(fù)合材料為包埋體、高溫加熱制備的污泥生物炭為吸附固定化載體，對(duì)厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷菌進(jìn)行固定化，將污泥生物炭小球投入到厭氧發(fā)酵處理系統(tǒng)中，能提高厭氧消化效率，同時(shí)避免餐廚垃圾厭氧消化常有的酸化現(xiàn)象，減少處理過程中強(qiáng)堿的投加，降低運(yùn)行成本、減輕氨毒害提高微生物活性，幫助均勻餐廚垃圾漿液避免分層，提高甲烷生產(chǎn)效率。
優(yōu)選的，所述步驟(1)中，鋁箔紙包裹5-10層，然后再馬弗爐內(nèi)600-700℃炭化3小時(shí)。
優(yōu)選的，所述步驟(2)中，使用36％鹽酸溶液對(duì)炭化污泥進(jìn)行酸洗，10-12h后置換新的36％鹽酸溶液，反復(fù)酸洗3-6次直至溶液澄清后；用蒸餾水洗滌至中性后，100-110℃烘箱烘干24h備用。
通過采用上述技術(shù)方案，鹽酸處理(在此過程中的鹽酸溶液為黃綠色)后過濾掉液體，再加以相同體積相同濃度的鹽酸溶液處理，如此反復(fù)3～6次，直至溶液澄清無色，以此操作去除碳酸鈣等灰分物質(zhì)。
優(yōu)選的，所述步驟(2)中，以包埋載體混合溶液為總量計(jì)，海藻酸鈉和聚乙烯醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為4-8％和1-3％。
優(yōu)選的，所述步驟(4)中，菌懸液的制備方法如下：配置牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)液，接種活化后的厭氧產(chǎn)甲烷混合菌種，在20～30℃、120r/min恒溫震蕩培養(yǎng)箱中培養(yǎng)至對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，再于5000r/min條件下離心棄去上清液，生理鹽水稀釋菌液得到菌懸液。
優(yōu)選的，所述步驟(4)中，菌懸液的制備方法如下：配置木霉菌培養(yǎng)基，接種活化后的木霉菌株Tr-38，在150r/min、28℃搖床培養(yǎng)36h，按固液比10％的比例轉(zhuǎn)接入木霉培養(yǎng)基，28℃培養(yǎng)2天后，每天搖勻一次，待培養(yǎng)基上長(zhǎng)滿綠色的木霉孢子時(shí)培養(yǎng)結(jié)束。
本發(fā)明的第二方面，提供一種污泥生物炭材料，由上述任意一項(xiàng)制備方法制得。
本發(fā)明的第三方面，提供一種污泥生物炭材料的新用途，在厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷方面上的應(yīng)用。
如上所述，本發(fā)明的污泥生物炭材料及其制備方法和在厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷中的應(yīng)用，具有以下有益效果：
采用海藻酸鈉(SA)和聚乙烯醇(PVA)共同復(fù)合材料為包埋體、高溫加熱制備的污泥生物炭為吸附固定化載體，對(duì)厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷菌進(jìn)行固定化，將污泥生物炭小球投入到厭氧發(fā)酵處理系統(tǒng)中，能提高厭氧消化效率，同時(shí)避免餐廚垃圾厭氧消化常有的酸化現(xiàn)象，減少處理過程中強(qiáng)堿的投加，降低運(yùn)行成本、減輕氨毒害提高微生物活性，幫助均勻餐廚垃圾漿液避免分層，提高甲烷生產(chǎn)效率。有機(jī)物去除負(fù)荷提高48％-83％，pH穩(wěn)定在6.7～7.5之間，日產(chǎn)氣量提高21％-41％，無明顯分層現(xiàn)象。
（發(fā)明人：童裳慧）
