CN108543414B - 一种净化麻辣火锅底料炒制废气的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种净化麻辣火锅底料炒制废气的方法，将炒制麻辣火锅底料产生的油烟废气经过通风管道输入液气分离装置，收集分离以油脂为主的废液，气体经加湿后再输送入设置有微生物过滤床的过滤塔内净化；所述微生物过滤床由疏水改性的二氧化硅纳米粒子和大豆分离蛋白将芽孢杆菌、假单胞菌、葡萄球菌和白地霉混合固定化而成。本发明的微生物固定化方法制备得到的微球状固定化微生物的外表面为疏水性物质，有利于异味物质的吸附，所述复配微生物能够显著净化麻辣火锅底料炒制所产生的浓烈异味。
Description
技术领域
本发明涉及废气净化技术和方法，具体是生产麻辣火锅底料时所产油烟废气的净化。
背景技术
麻辣火锅底料在炒制过程中会产生许多气味浓烈或有害于人体和环境的废气，传统的处理方式是利用通风管道引导至室外直接排放到大气中，最终会造成废气污染，影响空气质量。
普通餐饮油烟净化的重点在于脂类物质的净化，因而采用生物法净化时，微生物主要以嗜油菌为主，但麻辣火锅底料炒制所产废气除了同样富含脂类物质以外，还因原料富含香辛料，炒制时会产生醛类、酮类、酯类、酸类和酚类等许多气味物质，不仅种类丰富，且气味浓烈，采用现有的净化普通餐饮油烟的方法难以达到理想效果。现有技术中，没有利用麻辣火锅底料炒制所产废气中异味物质优势菌的筛出和纯培养，这不利于生物过滤床的稳定制备和运行。此外，现有生物净化技术主要利用活性污泥等表面形成的水膜来吸附油烟中的化合物，但此类化合物大多具疏水性，造成吸附效率低，未吸附的则难以被微生物利用。
因此，需要一种有效的净化麻辣火锅底料炒制废气的方法，显著降低异味和有害物质，进而减少其对环境的影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题为：如何提供一种净化麻辣火锅底料炒制废气的方法。
本发明的技术方案为：一种净化麻辣火锅底料炒制废气的方法，将炒制麻辣火锅底料产生的油烟废气经过通风管道输入液气分离装置，收集分离以油脂为主的废液，气体经加湿后再输送入设置有微生物过滤床的过滤塔内净化；所述微生物过滤床由疏水改性的二氧化硅纳米粒子和大豆分离蛋白将芽孢杆菌、假单胞菌、葡萄球菌和白地霉混合固定化而成。
进一步地，气体加湿的方法为：加湿周期为4-6次/24h，每次运行10-20min。优选地，加湿周期为每6h一次，每次运行15min，淋水量为加湿预处理区塔体容量的五分之一。
进一步地，气体在过滤塔内净化的运行参数为：温度控制在15-40℃，通气线速度在0.02-0.15m/s。优选地，温度控制在25-30℃，气体的平均线速度为0.08m/s。
进一步地，所述微生物过滤床通过以下方法制备：取0.5-2重量份的芽孢杆菌、假单胞菌、葡萄球菌和白地霉的混合菌液加入15-30重量份的Tris缓冲液，混匀后加入到分散有0.5-2.5重量份的疏水改性二氧化硅纳米粒子的庚烷中，高速均质形成包覆微生物的油包水型乳液，然后将0.5-1重量份的大豆分离蛋白加入到乳液中并均质搅拌，接着使用过量的谷氨酰胺转氨酶在摇床中保温振荡12-24h，保温振荡条件为：150-200rpm，25-30℃，界面聚合后得到内部亲水且表面疏水的微球状固定化微生物。
优选地，所述微生物过滤床通过以下方法制备：取芽孢杆菌、假单胞菌、葡萄球菌和白地霉发酵液各0.5重量份，合并后加入20重量份的浓度为0.02mol/L,pH 7.5的Tris缓冲液，混匀并加入到分散有2重量份的疏水改性二氧化硅纳米粒子的庚烷中，高速均质形成包覆微生物的油包水型乳液，然后将0.8重量份的大豆分离蛋白加入到乳液中并均质搅拌，接着使用过量的谷氨酰胺转氨酶在摇床中保温振荡12h，温度为25℃，振荡速度为150rpm，待界面聚合后即得到内部亲水且表面疏水的微球状固定化微生物。
进一步地，疏水改性二氧化硅纳米粒子的制备方法为：以体积计，40℃条件下，向7份去离子水和100份乙醇的混合溶液中加入4份氨水，边加入边搅拌，制备成氨水/乙醇/水的混合物，接着逐滴加入正硅酸乙酯的乙醇溶液5份，振荡速度为200rpm，5min后，加入正辛基三甲氧基硅烷，正硅酸乙酯和正辛基三甲氧基硅烷的质量比为7︰1，40℃保温30min后，离心收集沉淀，去离子水清洗沉淀至pH为中性即制备完成。
本发明中，在利用微生物净化废气之前，先将其输入气液分离装置，达到油气分离的目的，不仅能够回收废油，更重要的是微生物过滤床的净化压力更小，处理对象只有异味物质，不需再以同时具备利用油和异味物质的能力为选育微生物的目标，使得异味净化能力强的菌种更易成为优势菌，从而达到良好的异味处理的效果。
利用气液分离装置初步净化的废气在输送入微生物过滤床之前，需加湿。加湿不仅能有助于气体的后续吸附，而且可利用湿润的气体使得微生物处于潮湿环境，维持生物活性，此外，微生物过滤床层表面形成的水膜有吸附废气的作用，但若水膜过厚便会使得通气压损增加，因此基于微生物活性和气体溶解吸附效率两方面控制加湿的频率。
微生物过滤床的主体是固定化的微生物，微生物为多种分离纯培养微生物的复配，包括芽孢杆菌、假单胞菌、葡萄球菌和白地霉。许多生物净化方法直接采用活性污泥或者活性污泥中培养出的混合杂菌，并没有实现优势菌的筛出和纯培养，使得不同批次微生物过滤床的净化效果不一致，且过滤床衰退后无法有效补充优势菌剂，造成使用过程中净化效果的不稳定。本方法不仅筛选得到净化麻辣火锅底料炒制废气异味的优势菌，且获得异味净化效果突出的复合菌剂，可实现微生物过滤床的稳定制备。
本发明中微生物过滤床采用特定的方法制备，与直接将微生物固定化在多孔性载体表面相比，后者仅以床层表面形成的水膜为吸附剂，通过本方法固定化后，微球状固定化微生物的外表面为疏水性的二氧化硅纳米粒子，使得异味物质(多具疏水性)更易吸附，进而被微生物利用，从而达到良好的净化异味的效果。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
设计简单，具有实用价值，将麻辣火锅底料炒制过程中产生的油烟首先通过液气分离装置可初步净化废气，去除油等液体，之后再利用微生物固定制备而成的微生物过滤床，将废气中的醛类、酮类、酯类、酸类和酚类等化合物作为微生物的营养物质，经历吸附、生物转化和摄入体内利用等过程，最终合成代谢产生新的微生物细胞或生成水和二氧化碳等无害物质并提供微生物所需能量。所述固定化方法使得微生物外表面为疏水性物质，有利于异味物质的吸附，所述复配微生物能够显著净化麻辣火锅底料炒制所产生的浓烈异味。
具体实施方式
实施例1
将炒制麻辣火锅产生的油烟废气经过通风管道输入液气分离装置，收集分离以油脂为主的废液，气体经加湿后再输送入微生物过滤床，加湿周期为每6h一次，每次15min，淋水量为加湿预处理区塔体容量的五分之一。微生物过滤床为芽孢杆菌、假单胞菌、葡萄球菌和白地霉混合固定化而成，
取芽孢杆菌、假单胞菌、葡萄球菌和白地霉4种菌液各0.5kg(细菌和霉菌分别采用培养12h和36h的菌液)，合并后加入20kg Tris缓冲液(0.02mol/L,pH 7.5)，混匀并加入到分散有2kg疏水改性二氧化硅纳米粒子的庚烷中，高速均质形成包覆微生物的油包水型乳液，然后将0.8kg大豆分离蛋白加入到乳液中并均质搅拌，接着使用过量的谷氨酰胺转氨酶在摇床中保温振荡12h(150rpm，25℃)，界面聚合后得到内部亲水且表面疏水的微球状固定化微生物。二氧化硅纳米粒子疏水改性的方法为：40℃条件下，向7L去离子水和100L乙醇的混合溶液中加入4L氨水，边加入边搅拌，制备成氨水/乙醇/水的混合物，接着逐滴加入正硅酸乙酯的乙醇溶液5L，振荡速度为200rpm，5min后，加入正辛基三甲氧基硅烷，正硅酸乙酯和正辛基三甲氧基硅烷的质量比为7︰1，40℃保温30min后，离心收集沉淀，去离子水清洗沉淀至pH为中性即制备完成。
废气净化过程中，生物处理系统的温度控制在25-30℃，气体的平均线速度为0.08m/s。分别收集未处理废气和经过本方法净化的废气，采用三点比较式臭袋法(GB/T4675-93)中的排放源臭气样品的稀释及测定方法，测定两者的臭气浓度，感官评定人数6人，用无臭的清洁空气对臭气样品连续稀释至感官评定人员阈值时的稀释倍数即为臭气浓度，得出异味的清除率为90.0％。
实施例2
将炒制麻辣火锅产生的油烟废气经过通风管道输入液气分离装置，收集分离以油脂为主的废液，气体经加湿后再输送入微生物过滤床，加湿周期为每4h一次，每次10min，淋水量为加湿预处理区塔体容量的五分之一。微生物过滤床为芽孢杆菌、假单胞菌、葡萄球菌和白地霉混合固定化而成，
取芽孢杆菌菌液0.1kg、假单胞菌菌液0.1kg、葡萄球菌菌液0.1kg和白地霉菌液0.2kg(细菌和霉菌分别采用培养12h和36h的菌液)，合并后加入15kg Tris缓冲液(0.02mol/L,pH 7.5)，混匀并加入到分散有0.5kg疏水改性二氧化硅纳米粒子的庚烷中，高速均质形成包覆微生物的油包水型乳液，然后将0.5kg大豆分离蛋白加入到乳液中并均质搅拌，接着使用过量的谷氨酰胺转氨酶在摇床中保温振荡18h(180rpm，30℃)，界面聚合后得到内部亲水且表面疏水的微球状固定化微生物。二氧化硅纳米粒子疏水改性的方法为：40℃条件下，向7L去离子水和100L乙醇的混合溶液中加入4L氨水，边加入边搅拌，制备成氨水/乙醇/水的混合物，接着逐滴加入正硅酸乙酯的乙醇溶液5L，振荡速度为200rpm，5min后，加入正辛基三甲氧基硅烷，正硅酸乙酯和正辛基三甲氧基硅烷的质量比为7︰1，40℃保温30min后，离心收集沉淀，去离子水清洗沉淀至pH为中性即制备完成。
废气净化过程中，生物处理系统的温度控制在15-25℃，气体的平均线速度为0.02m/s。分别收集未处理废气和经过本方法净化的废气，采用三点比较式臭袋法(GB/T4675-93)中的排放源臭气样品的稀释及测定方法，测定两者的臭气浓度，感官评定人数6人，用无臭的清洁空气对臭气样品连续稀释至感官评定人员阈值时的稀释倍数即为臭气浓度，得出异味的清除率为86.7％。
实施例3
将炒制麻辣火锅产生的油烟废气经过通风管道输入液气分离装置，收集分离以油脂为主的废液，气体经加湿后再输送入微生物过滤床，加湿周期为每5h一次，每次20min，淋水量为塔体容量的五分之一。微生物过滤床为芽孢杆菌、假单胞菌、葡萄球菌和白地霉混合固定化而成，
取芽孢杆菌、假单胞菌、葡萄球菌和白地霉4种菌液各0.4kg(细菌和霉菌分别采用培养12h和36h的菌液)，合并后加入30kg Tris缓冲液(0.02mol/L,pH 7.5)，混匀并加入到分散有2.5kg疏水改性二氧化硅纳米粒子的庚烷中，高速均质形成包覆微生物的油包水型乳液，然后将1kg大豆分离蛋白加入到乳液中并均质搅拌，接着使用过量的谷氨酰胺转氨酶在摇床中保温振荡24h(200rpm，28℃)，界面聚合后得到内部亲水且表面疏水的微球状固定化微生物。二氧化硅纳米粒子疏水改性的方法为：40℃条件下，向7L去离子水和100L乙醇的混合溶液中加入4L氨水，边加入边搅拌，制备成氨水/乙醇/水的混合物，接着逐滴加入正硅酸乙酯的乙醇溶液5L，振荡速度为200rpm，5min后，加入正辛基三甲氧基硅烷，正硅酸乙酯和正辛基三甲氧基硅烷的质量比为7︰1，40℃保温30min后，离心收集沉淀，去离子水清洗沉淀至pH为中性即制备完成。
废气净化过程中，生物处理系统的温度控制在35-40℃，气体的平均线速度为0.15m/s。分别收集未处理废气和经过本方法净化的废气，采用三点比较式臭袋法(GB/T4675-93)中的排放源臭气样品的稀释及测定方法，测定两者的臭气浓度，感官评定人数6人，用无臭的清洁空气对臭气样品连续稀释至感官评定人员阈值时的稀释倍数即为臭气浓度，得出异味的清除率为82.2％。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。
Claims (7)
1.一种净化麻辣火锅底料炒制废气的方法，将炒制麻辣火锅底料产生的油烟废气经过通风管道输入液气分离装置，收集分离以油脂为主的废液，气体经加湿后再输送入设置有微生物过滤床的过滤塔内净化；其特征在于，所述微生物过滤床通过以下方法制备：取0.5-2重量份的芽孢杆菌、假单胞菌、葡萄球菌和白地霉的混合菌液加入15-30重量份的Tris缓冲液，混匀后加入到分散有0.5-2.5重量份的疏水改性二氧化硅纳米粒子的庚烷中，高速均质形成包覆微生物的油包水型乳液，然后将0.5-1重量份的大豆分离蛋白加入到乳液中并均质搅拌，接着使用过量的谷氨酰胺转氨酶在摇床中保温振荡12-24h，温度为25-30℃，振荡速度为150-200rpm，待界面聚合后即得到内部亲水且表面疏水的微球状固定化微生物。
2.根据权利要求1所述的一种净化麻辣火锅底料炒制废气的方法，其特征在于，气体加湿的方法为：加湿周期为4-6次/24h，每次运行10-20min。
3.根据权利要求2所述的一种净化麻辣火锅底料炒制废气的方法，其特征在于，加湿周期为每6h一次，每次运行15min，淋水量为加湿预处理区塔体容量的五分之一。
4.根据权利要求1所述的一种净化麻辣火锅底料炒制废气的方法，其特征在于，气体在过滤塔内净化的运行参数为：温度控制在15-40℃，通气线速度在0.02-0.15m/s。
5.根据权利要求4所述的一种净化麻辣火锅底料炒制废气的方法，其特征在于，气体在过滤塔内净化的运行参数为：温度控制在25-30℃，气体的平均线速度为0.08m/s。
6. 根据权利要求1所述的一种净化麻辣火锅底料炒制废气的方法，其特征在于，所述微生物过滤床通过以下方法制备：取芽孢杆菌、假单胞菌、葡萄球菌和白地霉发酵菌液各0.5重量份，合并后加入20重量份的浓度为0.02mol/L, pH 7.5的Tris缓冲液，混匀并加入到分散有2重量份的疏水改性二氧化硅纳米粒子的庚烷中，高速均质形成包覆微生物的油包水型乳液，然后将0.8 重量份的大豆分离蛋白加入到乳液中并均质搅拌，接着使用过量的谷氨酰胺转氨酶在摇床中保温振荡12h，温度为25℃，振荡速度为150rpm，待界面聚合后即得到内部亲水且表面疏水的微球状固定化微生物。
7.根据权利要求1或6所述的一种净化麻辣火锅底料炒制废气的方法，其特征在于，疏水改性二氧化硅纳米粒子的制备方法为：以体积计，40℃条件下，向7份去离子水和100份乙醇的混合溶液中加入4份氨水，边加入边搅拌，制备成氨水/乙醇/水的混合物，接着逐滴加入正硅酸乙酯的乙醇溶液5份，振荡速度为200rpm，5min后，加入正辛基三甲氧基硅烷，正硅酸乙酯和正辛基三甲氧基硅烷的质量比为7︰1，40℃保温30min后，离心收集沉淀，去离子水清洗沉淀至pH为中性即制备完成。
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