CN110064299A - 一种除臭型餐厨垃圾处理菌剂的制备方法 - Google Patents

一种除臭型餐厨垃圾处理菌剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种除臭型餐厨垃圾处理菌剂的制备方法，属于生活垃圾处理技术领域。本发明采用硝酸铝和硝酸铁为改性材料，对臭味气体中的硫化氢经气膜扩散至脱硫剂颗粒外表面，硫化氢再从颗粒外表面扩散进入毛孔，进入毛孔的硫化氢分子在吸附于孔壁或孔底的水膜中溶解，溶解于水膜的硫化氢分子离解，有效吸附硫化氢并有效除臭改性；本发明采用硫酸清洗了腐殖土孔道中酸溶性的杂质，增大了孔道的有效面积，提高了氨气吸附容量，另一方面，拓宽了孔洞和通道，使表面积增大，提高其吸附容量。此外，因孔洞堵塞消除，腐殖土内部的酸中心暴露，酸中心数目增加，更提高了其吸附性能，进一步作为吸附主体基质，改善材料的吸附除臭性能。

Description

一种除臭型餐厨垃圾处理菌剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种除臭型餐厨垃圾处理菌剂的制备方法，属于生活垃圾处理技术领域。
背景技术
餐厨垃圾造成的污染已经成为城市环境污染的主要问题，严重威胁人们的正常生活和身体健康。餐厨垃圾泛指在食品加工过程中产生的食物残余及饮食消费后的食物残余。从化学组成上来看，餐厨垃圾以淀粉、纤维素、蛋白质、脂类为主，从资源利用角度分析，其可以制成很好的肥料。如何高效快捷地处理餐厨垃圾，使其为社会乃至人类造福是政府和全社会普遍关切的问题。
近年来有关餐厨垃圾的处理方法，主要采用生物处理技术与非生物处理技术。其中生物处理技术主要分为好氧处理和厌氧处理两种方式；非生物处理技术分为机械破碎、焚烧、脱水处理及真空油炸四种方式。
生物处理技术是利用微生物的生命活动过程把餐厨垃圾中的有机物转化成简单的无机物。根据微生物对氧的需要及转化的环境条件，相应的将餐厨垃圾生物处理技术分为好氧处理技术和厌氧处理技术。其中，好氧处理技术主要分为大中型集中化好氧堆肥、定点式小型好氧消化、小型家庭堆肥等方法；厌氧处理技术主要以厌氧消化为主要处理方法。
餐厨垃圾资源化处理的发展趋势是生物法处理，而生物法处理中好氧处理技术因其处理过程较厌氧处理技术易控制，且在餐厨垃圾处理过程中不会产生恶臭气味，因此得到青睐。
复合微生物菌剂是将两种或两种以上的微生物以适当的比例共同培养，充分发挥群体的联合作用，取得最佳应用效果的一种微生物菌剂。
在餐厨垃圾生物降解过程中添加复合微生物菌剂，可大大提高其降解效率，因此，生物法处理餐厨垃圾的核心技术是对菌种的选择与控制。虽然国外菌剂生产技术已经很发达，但引进国外技术势必会增加处理成本。而我国对菌剂的构建也有了一定的研究，但若想达到批量化生产的要求，还需对菌群之间的相互作用及其机理进一步研究。因此，开发适合国情的餐厨垃圾高效处理复合微生物菌剂势在必行。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对现有餐厨垃圾处理过程中不能除臭的问题，提供了一种除臭型餐厨垃圾处理菌剂的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）按质量比1∶3，将硝酸铝与硝酸铁搅拌混合并研磨分散，收集混合物并分别称量去离子水、混合物、环己烷、正丁醇和聚乙二醇置于三角烧瓶中，搅拌混合并调节pH至8.5，静置后，收集得混合液并保温反应，趁热过滤并收集滤饼，焙烧，静置冷却至室温，得改性粉末；
（2）取腐殖土并破碎研磨，收集研磨颗粒并按质量比1∶5，将研磨颗粒置于质量分数10％硫酸中搅拌混合并搅拌混合，干燥至恒重，收集干燥颗粒并研磨，过筛，得基体颗粒；
（3）按重量份数计，分别称量45～50份基体颗粒、10～15份改性粉末和45～50份混合菌种液和3～5份壳聚糖并搅拌混合，研磨分散并真空冷冻干燥，过200目筛，即可制备得所述的除臭型餐厨垃圾处理菌剂。
步骤（1）所述的去离子水、混合物、环己烷、正丁醇和聚乙二醇之间的比例为：按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、1～2份混合物、10～15份环己烷、6～8份正丁醇和1～2份聚乙二醇。
步骤（2）所述的基体颗粒粒径为100目。
步骤（1）所述的保温反应温度为65～85℃。
步骤（1）所述的焙烧温度为450～500℃。
步骤（1）所述的调节pH至8.5采用的是质量分数10％氨水。
步骤（3）所述的混合菌种液制备步骤为：按体积比1∶1，将嗜酸乳杆菌菌种悬浮液和酵母菌菌种悬浮液混合得混合菌种液。
所述的培养基体为按重量份数计，分别称量45～50份牛肉膏、10～15份氯化钠、45～50份蛋白胨和85～120份去离子水搅拌混合并灭菌处理，静置冷却至室温，得培养基体。
所述的嗜酸乳杆菌菌种悬浮液制备步骤为：将嗜酸乳杆菌接种至培养基体中，培养后，收集得嗜酸乳杆菌培养基培养基，将嗜酸乳杆菌培养基过滤并收集滤液，得嗜酸乳杆菌菌种悬浮液菌种悬浮液。
所述的酵母菌菌种悬浮液制备步骤为：将酵母菌分别接种至培养基体中，培养5～7天后，收集得酵母菌培养基，将酵母菌过滤并收集滤液，得酵母菌菌种悬浮液。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明技术方案采用硝酸铝和硝酸铁为改性材料，通过制备的改性材料对臭味气体本体中的硫化氢经气膜扩散至脱硫剂颗粒外表面，硫化氢再从颗粒外表面扩散进入毛孔，进入毛孔的硫化氢分子在吸附于孔壁或孔底的水膜中溶解，溶解于水膜的硫化氢分子离解，有效吸附硫化氢并有效除臭改性。
本发明技术方案采用硫酸清洗了腐殖土孔道中酸溶性的杂质，增大了孔道的有效面积，使氨气与孔道接触的机会增大，提高了氨气吸附容量，另一方面，半径大的阳离子，被半径小的氢离子置换到溶液中，拓宽了孔洞和通道，使表面积增大，提高其吸附容量。此外，因孔洞堵塞消除，腐殖土内部的酸中心暴露，酸中心数目增加，更提高了其吸附性能，进一步作为吸附主体基质，改善材料的吸附除臭性能。
本发明技术方案采用复合菌剂之间的相互作用进行除臭处理，通过复合菌剂原位除臭是一种基于微生物协同作用的多种菌群参与的除臭过程，酵母菌不仅可以分泌生理活性物质，还可以给其他有益微生物如乳酸菌等增殖所需要的基质提供重要的给养保障，促进有益微生物的快速生长，使其成为优势菌种，从而抑制产臭微生物的生长，减少恶臭气体的释放，同时通过酵母菌繁殖时，其本身还可以产生一定量的香味，可以对粪便产生的恶臭气体起到掩盖作用，霉菌能够将食物残渣中易降解的淀粉分解为小分子物质，从而为其他除臭菌提供营养物质，乳杆菌能够摄取光合菌、酵母菌产生的糖类形成乳酸，乳酸具有很强的杀菌能力，能够抑制猪粪中产臭微生物的活动和有机物的急剧腐败分解，同时乳杆菌能够分解食物残渣中在常态下不易分解的木质素和纤维素，并使有机物发酵分解，通过复合菌剂材料具有的分解作用，而且也能抑制氨气的产生，从源头上有效控制氨气产生后，其主要产臭来源被断绝，有效抑制臭味并改善材料除臭性能。
具体实施方式
按质量比1∶3，将硝酸铝与硝酸铁搅拌混合并研磨分散，收集混合物并按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、1～2份混合物、10～15份环己烷、6～8份正丁醇和1～2份聚乙二醇置于三角烧瓶中，搅拌混合并滴加质量分数10％氨水至pH至8.5，静置40～48h后，收集得混合液并置于65～85℃下保温反应15～20min，趁热过滤并收集滤饼，将滤饼置于450～500℃下焙烧6～8h，静置冷却至室温，得改性粉末；取腐殖土并破碎研磨，收集研磨颗粒并按质量比1∶5，将研磨颗粒置于质量分数10％硫酸中搅拌混合并置于55～60℃下搅拌混合并置于100～110℃下干燥至恒重，收集干燥颗粒并研磨，过100目筛，得基体颗粒；按重量份数计，分别称量45～50份牛肉膏、10～15份氯化钠、45～50份蛋白胨和85～120份去离子水搅拌混合并置于120～130℃下灭菌处理25～30min，静置冷却至室温，得培养基体；将嗜酸乳杆菌和酵母菌分别接种至培养基体中，分别培养5～7天后，收集得嗜酸乳杆菌培养基和酵母菌培养基，将酵母菌和嗜酸乳杆菌培养基分别过滤并收集滤液，得嗜酸乳杆菌菌种悬浮液和酵母菌菌种悬浮液，按体积比1∶1，将嗜酸乳杆菌菌种悬浮液和酵母菌菌种悬浮液混合得混合菌种液；按重量份数计，分别称量45～50份基体颗粒、10～15份改性粉末和45～50份混合菌种液和3～5份壳聚糖并搅拌混合，研磨分散并真空冷冻干燥，过200目筛，即可制备得所述的除臭型餐厨垃圾处理菌剂。
按质量比1∶3，将硝酸铝与硝酸铁搅拌混合并研磨分散，收集混合物并分别称量去离子水、混合物、环己烷、正丁醇和聚乙二醇置于三角烧瓶中，搅拌混合并调节pH至8.5，静置后，收集得混合液并保温反应，趁热过滤并收集滤饼，焙烧，静置冷却至室温，得改性粉末；取腐殖土并破碎研磨，收集研磨颗粒并按质量比1∶5，将研磨颗粒置于质量分数10％硫酸中搅拌混合并搅拌混合，干燥至恒重，收集干燥颗粒并研磨，过筛，得基体颗粒；按重量份数计，分别称量45份基体颗粒、10份改性粉末和45份混合菌种液和3份壳聚糖并搅拌混合，研磨分散并真空冷冻干燥，过200目筛，即可制备得所述的除臭型餐厨垃圾处理菌剂。去离子水、混合物、环己烷、正丁醇和聚乙二醇之间的比例为：按重量份数计，分别称量45份去离子水、1份混合物、10份环己烷、6份正丁醇和1份聚乙二醇。基体颗粒粒径为100目。保温反应温度为65℃。焙烧温度为450℃。调节pH至8.5采用的是质量分数10％氨水。混合菌种液制备步骤为：按体积比1∶1，将嗜酸乳杆菌菌种悬浮液和酵母菌菌种悬浮液混合得混合菌种液。培养基体为按重量份数计，分别称量45份牛肉膏、10份氯化钠、45份蛋白胨和85份去离子水搅拌混合并灭菌处理，静置冷却至室温，得培养基体。嗜酸乳杆菌菌种悬浮液制备步骤为：将嗜酸乳杆菌接种至培养基体中，培养后，收集得嗜酸乳杆菌培养基培养基，将嗜酸乳杆菌培养基过滤并收集滤液，得嗜酸乳杆菌菌种悬浮液菌种悬浮液。酵母菌菌种悬浮液制备步骤为：将酵母菌分别接种至培养基体中，培养5天后，收集得酵母菌培养基，将酵母菌过滤并收集滤液，得酵母菌菌种悬浮液。
按质量比1∶3，将硝酸铝与硝酸铁搅拌混合并研磨分散，收集混合物并分别称量去离子水、混合物、环己烷、正丁醇和聚乙二醇置于三角烧瓶中，搅拌混合并调节pH至8.5，静置后，收集得混合液并保温反应，趁热过滤并收集滤饼，焙烧，静置冷却至室温，得改性粉末；取腐殖土并破碎研磨，收集研磨颗粒并按质量比1∶5，将研磨颗粒置于质量分数10％硫酸中搅拌混合并搅拌混合，干燥至恒重，收集干燥颗粒并研磨，过筛，得基体颗粒；按重量份数计，分别称量46份基体颗粒、11份改性粉末和46份混合菌种液和3份壳聚糖并搅拌混合，研磨分散并真空冷冻干燥，过200目筛，即可制备得所述的除臭型餐厨垃圾处理菌剂。去离子水、混合物、环己烷、正丁醇和聚乙二醇之间的比例为：按重量份数计，分别称量46份去离子水、1份混合物、11份环己烷、6份正丁醇和1份聚乙二醇。基体颗粒粒径为100目。保温反应温度为70℃。焙烧温度为460℃。调节pH至8.5采用的是质量分数10％氨水。混合菌种液制备步骤为：按体积比1∶1，将嗜酸乳杆菌菌种悬浮液和酵母菌菌种悬浮液混合得混合菌种液。培养基体为按重量份数计，分别称量46份牛肉膏、11份氯化钠、46份蛋白胨和90份去离子水搅拌混合并灭菌处理，静置冷却至室温，得培养基体。嗜酸乳杆菌菌种悬浮液制备步骤为：将嗜酸乳杆菌接种至培养基体中，培养后，收集得嗜酸乳杆菌培养基培养基，将嗜酸乳杆菌培养基过滤并收集滤液，得嗜酸乳杆菌菌种悬浮液菌种悬浮液。酵母菌菌种悬浮液制备步骤为：将酵母菌分别接种至培养基体中，培养5天后，收集得酵母菌培养基，将酵母菌过滤并收集滤液，得酵母菌菌种悬浮液。
按质量比1∶3，将硝酸铝与硝酸铁搅拌混合并研磨分散，收集混合物并分别称量去离子水、混合物、环己烷、正丁醇和聚乙二醇置于三角烧瓶中，搅拌混合并调节pH至8.5，静置后，收集得混合液并保温反应，趁热过滤并收集滤饼，焙烧，静置冷却至室温，得改性粉末；取腐殖土并破碎研磨，收集研磨颗粒并按质量比1∶5，将研磨颗粒置于质量分数10％硫酸中搅拌混合并搅拌混合，干燥至恒重，收集干燥颗粒并研磨，过筛，得基体颗粒；按重量份数计，分别称量47份基体颗粒、13份改性粉末和47份混合菌种液和4份壳聚糖并搅拌混合，研磨分散并真空冷冻干燥，过200目筛，即可制备得所述的除臭型餐厨垃圾处理菌剂。去离子水、混合物、环己烷、正丁醇和聚乙二醇之间的比例为：按重量份数计，分别称量47份去离子水、1份混合物、13份环己烷、7份正丁醇和1份聚乙二醇。基体颗粒粒径为100目。保温反应温度为75℃。焙烧温度为470℃。调节pH至8.5采用的是质量分数10％氨水。混合菌种液制备步骤为：按体积比1∶1，将嗜酸乳杆菌菌种悬浮液和酵母菌菌种悬浮液混合得混合菌种液。培养基体为按重量份数计，分别称量47份牛肉膏、12份氯化钠、47份蛋白胨和95份去离子水搅拌混合并灭菌处理，静置冷却至室温，得培养基体。嗜酸乳杆菌菌种悬浮液制备步骤为：将嗜酸乳杆菌接种至培养基体中，培养后，收集得嗜酸乳杆菌培养基培养基，将嗜酸乳杆菌培养基过滤并收集滤液，得嗜酸乳杆菌菌种悬浮液菌种悬浮液。酵母菌菌种悬浮液制备步骤为：将酵母菌分别接种至培养基体中，培养6天后，收集得酵母菌培养基，将酵母菌过滤并收集滤液，得酵母菌菌种悬浮液。
按质量比1∶3，将硝酸铝与硝酸铁搅拌混合并研磨分散，收集混合物并分别称量去离子水、混合物、环己烷、正丁醇和聚乙二醇置于三角烧瓶中，搅拌混合并调节pH至8.5，静置后，收集得混合液并保温反应，趁热过滤并收集滤饼，焙烧，静置冷却至室温，得改性粉末；取腐殖土并破碎研磨，收集研磨颗粒并按质量比1∶5，将研磨颗粒置于质量分数10％硫酸中搅拌混合并搅拌混合，干燥至恒重，收集干燥颗粒并研磨，过筛，得基体颗粒；按重量份数计，分别称量49份基体颗粒、14份改性粉末和49份混合菌种液和5份壳聚糖并搅拌混合，研磨分散并真空冷冻干燥，过200目筛，即可制备得所述的除臭型餐厨垃圾处理菌剂。去离子水、混合物、环己烷、正丁醇和聚乙二醇之间的比例为：按重量份数计，分别称量49份去离子水、2份混合物、14份环己烷、8份正丁醇和2份聚乙二醇。基体颗粒粒径为100目。保温反应温度为80℃。焙烧温度为490℃。调节pH至8.5采用的是质量分数10％氨水。混合菌种液制备步骤为：按体积比1∶1，将嗜酸乳杆菌菌种悬浮液和酵母菌菌种悬浮液混合得混合菌种液。培养基体为按重量份数计，分别称量49份牛肉膏、14份氯化钠、49份蛋白胨和110份去离子水搅拌混合并灭菌处理，静置冷却至室温，得培养基体。嗜酸乳杆菌菌种悬浮液制备步骤为：将嗜酸乳杆菌接种至培养基体中，培养后，收集得嗜酸乳杆菌培养基培养基，将嗜酸乳杆菌培养基过滤并收集滤液，得嗜酸乳杆菌菌种悬浮液菌种悬浮液。酵母菌菌种悬浮液制备步骤为：将酵母菌分别接种至培养基体中，培养7天后，收集得酵母菌培养基，将酵母菌过滤并收集滤液，得酵母菌菌种悬浮液。
按质量比1∶3，将硝酸铝与硝酸铁搅拌混合并研磨分散，收集混合物并分别称量去离子水、混合物、环己烷、正丁醇和聚乙二醇置于三角烧瓶中，搅拌混合并调节pH至8.5，静置后，收集得混合液并保温反应，趁热过滤并收集滤饼，焙烧，静置冷却至室温，得改性粉末；取腐殖土并破碎研磨，收集研磨颗粒并按质量比1∶5，将研磨颗粒置于质量分数10％硫酸中搅拌混合并搅拌混合，干燥至恒重，收集干燥颗粒并研磨，过筛，得基体颗粒；按重量份数计，分别称量50份基体颗粒、15份改性粉末和50份混合菌种液和5份壳聚糖并搅拌混合，研磨分散并真空冷冻干燥，过200目筛，即可制备得所述的除臭型餐厨垃圾处理菌剂。去离子水、混合物、环己烷、正丁醇和聚乙二醇之间的比例为：按重量份数计，分别称量50份去离子水、2份混合物、15份环己烷、8份正丁醇和2份聚乙二醇。基体颗粒粒径为100目。保温反应温度为85℃。焙烧温度为500℃。调节pH至8.5采用的是质量分数10％氨水。混合菌种液制备步骤为：按体积比1∶1，将嗜酸乳杆菌菌种悬浮液和酵母菌菌种悬浮液混合得混合菌种液。培养基体为按重量份数计，分别称量50份牛肉膏、15份氯化钠、50份蛋白胨和120份去离子水搅拌混合并灭菌处理，静置冷却至室温，得培养基体。嗜酸乳杆菌菌种悬浮液制备步骤为：将嗜酸乳杆菌接种至培养基体中，培养后，收集得嗜酸乳杆菌培养基培养基，将嗜酸乳杆菌培养基过滤并收集滤液，得嗜酸乳杆菌菌种悬浮液菌种悬浮液。酵母菌菌种悬浮液制备步骤为：将酵母菌分别接种至培养基体中，培养7天后，收集得酵母菌培养基，将酵母菌过滤并收集滤液，得酵母菌菌种悬浮液。
对照例：东莞某公司生产的除臭型餐厨垃圾处理菌剂。
将实例及对照例制备得到的除臭型餐厨垃圾处理菌剂进行检测，具体检测如下：
分别在四个发酵罐中装入10kg餐厨垃圾，随后将制得的除臭型餐厨垃圾处理菌剂以及对照例产品装入四个发酵罐中，在转速为200r/min，温度为50℃条件下，恒温搅拌发酵，在发酵过程中，以30mL/min的速率向发酵罐内物料通入空气，待发酵完成，分别对发酵罐中餐厨垃圾降解情况进行检测。复合微生物菌剂的降解处理效果（垃圾降解率）以重量减量效率来体现。
具体测试结果如表1。
表1性能表征对比表
检测项目 实例1 实例2 实例3 实例4 实例5 对照例
重量减量效率/% 85.4 86.7 86.1 87.0 86.8 55.6
臭气浓度降低/% 91.3 91.5 92.6 92.1 93.5 60.0
硫化氢去除率/% 95.0 94.8 93.9 93.6 93.7 70.9
由表1可知，本发明制备的除臭型餐厨垃圾处理菌剂具有良好的降解性能和除臭性能。

Claims (10)

1.一种除臭型餐厨垃圾处理菌剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）按质量比1∶3，将硝酸铝与硝酸铁搅拌混合并研磨分散，收集混合物并分别称量去离子水、混合物、环己烷、正丁醇和聚乙二醇置于三角烧瓶中，搅拌混合并调节pH至8.5，静置后，收集得混合液并保温反应，趁热过滤并收集滤饼，焙烧，静置冷却至室温，得改性粉末；
（2）取腐殖土并破碎研磨，收集研磨颗粒并按质量比1∶5，将研磨颗粒置于质量分数10％硫酸中搅拌混合并搅拌混合，干燥至恒重，收集干燥颗粒并研磨，过筛，得基体颗粒；
（3）按重量份数计，分别称量45～50份基体颗粒、10～15份改性粉末和45～50份混合菌种液和3～5份壳聚糖并搅拌混合，研磨分散并真空冷冻干燥，过200目筛，即可制备得所述的除臭型餐厨垃圾处理菌剂。
2.根据权利要求1所述的一种除臭型餐厨垃圾处理菌剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的去离子水、混合物、环己烷、正丁醇和聚乙二醇之间的比例为：按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、1～2份混合物、10～15份环己烷、6～8份正丁醇和1～2份聚乙二醇。
3.根据权利要求1所述的一种除臭型餐厨垃圾处理菌剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的基体颗粒粒径为100目。
4.根据权利要求1所述的一种除臭型餐厨垃圾处理菌剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的保温反应温度为65～85℃。
5.根据权利要求1所述的一种除臭型餐厨垃圾处理菌剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的焙烧温度为450～500℃。
6.根据权利要求1所述的一种除臭型餐厨垃圾处理菌剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的调节pH至8.5采用的是质量分数10％氨水。
7.根据权利要求1所述的一种除臭型餐厨垃圾处理菌剂的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的混合菌种液制备步骤为：按体积比1∶1，将嗜酸乳杆菌菌种悬浮液和酵母菌菌种悬浮液混合得混合菌种液。
8.根据权利要求4所述的一种除臭型餐厨垃圾处理菌剂的制备方法，其特征在于：所述的培养基体为按重量份数计，分别称量45～50份牛肉膏、10～15份氯化钠、45～50份蛋白胨和85～120份去离子水搅拌混合并灭菌处理，静置冷却至室温，得培养基体。
9.根据权利要求4所述的一种除臭型餐厨垃圾处理菌剂的制备方法，其特征在于：所述的嗜酸乳杆菌菌种悬浮液制备步骤为：将嗜酸乳杆菌接种至培养基体中，培养后，收集得嗜酸乳杆菌培养基培养基，将嗜酸乳杆菌培养基过滤并收集滤液，得嗜酸乳杆菌菌种悬浮液菌种悬浮液。
10.根据权利要求4所述的一种除臭型餐厨垃圾处理菌剂的制备方法，其特征在于：所述的酵母菌菌种悬浮液制备步骤为：将酵母菌分别接种至培养基体中，培养5～7天后，收集得酵母菌培养基，将酵母菌过滤并收集滤液，得酵母菌菌种悬浮液。
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