CN110606689B

CN110606689B - 以餐厨垃圾为原料的泡沫混凝土及其制备方法

Info

Publication number: CN110606689B
Application number: CN201910876484.9A
Authority: CN
Inventors: 袁军; 程健; 贾丽慧; 张富青
Original assignee: Wuhan Aisifate New Material Co ltd; Wuhan Institute of Technology
Current assignee: Wuhan Aisifate New Material Co ltd; Wuhan Institute of Technology
Priority date: 2019-09-17
Filing date: 2019-09-17
Publication date: 2022-03-15
Anticipated expiration: 2039-09-17
Also published as: CN110606689A

Abstract

本发明涉及一种以餐厨垃圾为原料的泡沫混凝土及其制备方法。首先对收集来的餐厨垃圾进行除杂、除油处理，接着加水研磨制成浆料，然后向浆料中引入菌种进行发酵，发酵完成后加入稳泡剂进行物理发泡，最后将所得泡沫与建筑垃圾回收料、水泥等混凝土原料混合均匀，注模、养护、脱模即可。本发明实现了建筑垃圾和餐厨垃圾的同步协调处理，既节约了泡沫混凝土的制造成本又降低了餐厨垃圾的处理成本，充分实现了“变废为宝”和“废+废”循环利用的理念。

Description

以餐厨垃圾为原料的泡沫混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及环保及建材技术领域，具体涉及一种以餐厨垃圾为原料的泡沫混凝土及其制备方法。

背景技术

餐厨垃圾俗称泔脚、泔水或潲水，是居民在生活消费过程中形成的生活废物。餐厨垃圾极易腐烂变质，会散发恶臭并传播细菌和病毒。餐厨垃圾主要成分包括米和面粉类食物残余、蔬菜、动植物油、肉骨等，城市的餐厨垃圾又混杂着菜市场的烂菜叶等。从化学组成上看，餐厨垃圾包含淀粉、纤维素、蛋白质、脂类和无机盐等成分。餐厨垃圾具有显著的危害和资源二重性，其特点可归纳为：⑴含水率高，达80%-95%；⑵盐分含量高，部分地区辣椒、醋酸含量高；⑶有机物含量高，如蛋白质、纤维素、淀粉、脂肪等；⑷富含氮、磷、钾、钙及各种微量元素；⑸存在大量病原菌、病原微生物；⑹易腐烂变质发臭，易滋生蚊蝇等。

我国餐厨垃圾中汤水占比较多、成分较为复杂，想要完全资源化处理有一定的技术难度。目前餐厨垃圾的资源化处理方式主要有以下三种：一、堆肥处理，也就是将餐厨垃圾收集起来，将其中的有机物转化为有机肥料；二、饲料化处理，即将餐厨垃圾杀毒灭菌后，使其中的有机物转化为有机饲料；三、厌氧发酵处理，就是将餐厨垃圾中的有机物通过厌氧发酵制成沼气。第一种堆肥处理方法需要额外添加稻壳、秸秆或糠等多孔物质，第二种饲料化处理方法存在动物同源性风险，况且在餐厨垃圾处理过程中不可避免的要进行水处理，这样增加了处理难度和处理成本。

建筑垃圾指人们从事拆迁、建设、装修、修缮等建筑业生产活动所产生的渣土、废旧混凝土、废旧砖石及其他废弃物的统称。按来源分类，建筑垃圾可分为工程渣土、装修垃圾、拆迁垃圾、工程泥浆等；按组成成分分类，建筑垃圾可分为渣土、混凝土块、碎石块、砖瓦碎块、废砂浆、泥浆、沥青块、废塑料、废金属、废竹木等。目前已经有人尝试用建筑垃圾回收料生产再生砖、砌块、墙板、地砖等建材制品，但是需要额外消耗大量水、水泥、粉煤灰、石灰等物质。

餐厨垃圾和建筑垃圾是两类性质完全不同且都较难处理的废弃物，这两类垃圾产量巨大，如果能将其资源化回收利用肯定会产生较大的经济和社会效益。任荣等人（CN103204652B）公开了一种用建筑垃圾和餐厨垃圾制作免烧砖的方法，廖朝银等人（CN106903128A）公开了一种生活垃圾和餐厨垃圾多组多级发酵处置工艺，刘涛等人（CN109440965A）公开了一种利用餐厨废弃物生产天然气和装配式墙板的方法。这些方法对餐厨垃圾或建筑垃圾进行了一定程度的处置利用，也取得了一些的效果。

泡沫混凝土由于含有大量封闭空隙因而表现出良好的性能，例如轻质、保温、隔热、防潮、隔声等，这些优点使其在墙体屋面保温隔热工程、轻质混凝土构件与制品、建筑物地暖系统、大型隧道、高等级公路、地铁回填工程、建筑物轻质垫层、吸隔声屏障等方面应用广泛。当前制备泡沫混凝土，首先需要加入一些化工原料（如表面活性剂、动物蛋白类物质）作为发泡剂产生大量高性能泡沫，然后将其与混凝土原材料混合搅拌均匀。本申请发明人创造性的利用生物技术对餐厨垃圾进行发酵，将发酵产物作为发泡原料制备泡沫混凝土所需的泡沫剂，然后将其与建筑垃圾混合制得了高性能的泡沫混凝土。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以餐厨垃圾为原料的泡沫混凝土的制备方法，该方法包括以下步骤：（a）对餐厨垃圾进行除杂、除油等预处理，接着加水研磨后分离得到浆料；（b）将浆料与菌种混合均匀后发酵；（c）将发酵所得料液与稳泡剂混合进行发泡，所得泡沫与混凝土配料混合均匀后，倒模成型、养护即可。

进一步的，步骤（a）中首先对餐厨垃圾进行分选，以便除去其中的金属、塑料、碗筷等杂物，接着加入相当于餐厨垃圾质量1-2倍的水充分研磨，最后分离出粗渣和油得到浆料，备用。

进一步的，步骤（b）浆料中菌种的添加量为1-5kg/m³。

进一步的，步骤（b）所述菌种为混合菌群，包括解淀粉芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、不动芽孢杆菌、光合细菌、亚硝化细菌、酵母菌、绿色木霉、黑曲霉、啤酒酵母中的至少一种。

更进一步的，步骤（b）所述菌种由以下按重量份数计的原料混合而成：解淀粉芽孢杆菌1-5份、侧孢芽孢杆菌5-15份、枯草芽孢杆菌8-20份、不动芽孢杆菌10-20份、光合细菌10-18份、亚硝化细菌5-15份、酵母菌5-15份、绿色木霉8-16份、黑曲霉10-20份；或者等质量的黑曲菌、啤酒酵母、枯草芽孢杆菌。除此之外，还可向菌种中添加适量干燥剂以便利于保存。

进一步的，步骤（b）中发酵温度为30-45℃，发酵液pH为6-9，发酵时间为15-20h。

进一步的，步骤（c）中所述稳泡剂选自聚丙烯酰胺、羟丙基纤维素或其钠盐、聚丙烯酸钠、聚氨基酸中的至少一种，稳泡剂的添加量不超过发酵所得料液质量的5%。

进一步的，步骤（c）中所述混凝土配料包括水、水泥、减水剂、激发剂中的至少一种，还可以包括粉煤灰、骨料、建筑垃圾回收料，混凝土配料总质量与泡沫的质量比为1-20:1。

更进一步的，所述混凝土配料由以下按重量份数计的原料混合而成：水200份、硅酸盐水泥1500份、减水剂1.5g份、硫酸钠3份；或者水240份、硅酸盐水泥1000份、减水剂1.0份、硫酸钠5份、建筑垃圾再生料1200份；或者水500份、硅酸盐水泥1500份、减水剂1.0份、硫酸钠5份、建筑垃圾再生料1400份、粉煤灰200份；或者水500份、硅酸盐水泥1600份、减水剂1.0份、硫酸钠5份、建筑垃圾再生料1400份、粉煤灰300份、磷石膏4.5份。

本发明的另一目的在于提供一种按照上述方法制备得到的泡沫混凝土材料。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：①本发明不仅将餐厨垃圾处理过程中的水转化为建筑垃圾资源化用水，而且将餐厨垃圾的发酵产物转变成了泡沫混凝土所需的发泡剂；②本发明方法的应用实施一方面节约了餐厨垃圾、建筑垃圾的处理成本，另一方面也节约了泡沫混凝土的制造成本，达到建筑垃圾再生利用与餐厨垃圾处理的高效融合；③本发明方法可推广到废蔬菜叶的处理、秸秆处理等领域，具有巨大的市场需求和广阔的推广应用前景。

附图说明

图1为本发明方法示意图。

具体实施方式

为使本领域普通技术人员充分理解本发明的技术方案和有益效果，以下结合具体实施例进行进一步说明。

本发明发酵所使用的典型复合菌种配方a为：解淀粉芽孢杆菌1-5份、侧孢芽孢杆菌5-15份、枯草芽孢杆菌8-20份、不动芽孢杆菌10-20份、光合细菌10-18份、亚硝化细菌5-15份、酵母菌5-15份、绿色木霉8-16份、黑曲霉10-20份；配方b为：等质量的黑曲菌、啤酒酵母、枯草芽孢杆菌。复合菌种配制好后可加入适量干燥剂以利于保存。

测试样品通过100mm×100mm×100mm的三联模具成型，灌注时需利用从餐厨垃圾中分离的废油对模具内表面进行涂刷以利于脱模，物料倒满模具后还需进行人工振捣，然后参照国家建筑行业标准泡沫混凝土（JG/T 266-2011）测试样品的抗压强度、吸水率和干密度。

实施例1

如图1所示，将收集到的餐厨垃圾进行分选，除去其中的金属、塑料、碗筷等杂物。接着将餐厨垃圾与水按1:1的重量比混合均匀，然后充分碾磨粉碎，分离出粗渣和油后得到浆料。将浆料转入发酵罐中，按1kg/m³的添加量投入复合微生物菌群（配方a）并搅拌均匀，在37℃、浆料pH=8.5的条件下发酵48h。发酵完成后，向发酵罐中添加相当于发酵液重量0.001%的聚丙烯酰胺稳泡剂，将得到的造泡液注入发泡装置中进行物理发泡。产生的泡沫与混凝土原材料混合均匀，其中混凝土原材料的配方如下：水份200g，硅酸盐水泥1500g，减水剂1.5g，硫酸钠3g，泡沫600g。待上述物料混合均匀后倒模制样，24h后脱模，28d标准养护后测试样品的抗压强度、吸水率和干密度，结果分别为：1.85MPa、20%、0.52g/cm³。该泡沫混凝土可标记为FC A05-C2-W20-P-JG/T 266-2011。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于混凝土原材料的配方为：水份240g，硅酸盐水泥1000g，减水剂1.0g，硫酸钠5g，建筑垃圾再生料1200g，泡沫700g。

所得样品的抗压强度、吸水率和干密度分别为：3.6MPa、15%、0.71g/cm³。该泡沫混凝土可标记为FC A07-C4-W15-P-JG/T 266-2011。

实施例3

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于混凝土原材料的配方为：水份500g，硅酸盐水泥1500g，减水剂1.0g，硫酸钠5g，建筑垃圾再生料1400g，粉煤灰200g，泡沫800g。

所得样品的抗压强度、吸水率和干密度分别为：4.7MPa、10%、1.05g/cm³。该泡沫混凝土可标记为FC A10-C5-W10-P-JG/T 266-2011。

实施例4

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：发酵菌种改为等质量的黑曲菌、啤酒酵母、枯草芽孢杆菌混合物（配方b）；混凝土原材料的配方为：水份500g，硅酸盐水泥1600g，减水剂1.0g，硫酸钠5g，建筑垃圾再生料1400g，粉煤灰300g、磷石膏200g，泡沫900g。

所得样品的抗压强度、吸水率和干密度分别为：5.2MPa、10%、1.21g/cm³。该泡沫混凝土可标记为FC A12-C5-W10-P-JG/T 266-2011。

Claims

1.一种以餐厨垃圾为原料的泡沫混凝土的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（a）对餐厨垃圾进行除杂、除油预处理，接着加水研磨后分离得到浆料；

（b）将浆料与菌种混合均匀后发酵，所述菌种为混合菌群，包括解淀粉芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、不动芽孢杆菌、光合细菌、亚硝化细菌、酵母菌、绿色木霉、黑曲霉、啤酒酵母中的至少一种；

（c）将发酵所得料液与稳泡剂混合进行发泡，所得泡沫与混凝土配料混合均匀后，倒模成型、养护即可；所述混凝土配料包括水、水泥、减水剂、激发剂。

2.如权利要求 1 所述的方法，其特征在于：步骤（a）中首先对餐厨垃圾进行分选除去杂物，接着加入相当于餐厨垃圾质量 1-2 倍的水充分研磨，最后分离出粗渣和油得到浆料。

3.如权利要求 1 所述的方法，其特征在于：步骤（b）浆料中菌种的添加量为1-5kg/m3。

4.如权利要求 1所述的方法，其特征在于步骤（b）所述菌种由以下按重量份数计的原料混合而成：解淀粉芽孢杆菌 1-5 份、侧孢芽孢杆菌 5-15 份、枯草芽孢杆菌 8-20 份、不动芽孢杆菌 10-20 份、光合细菌 10-18 份、亚硝化细菌 5-15 份、酵母菌 5-15 份、绿色木霉 8-16 份、黑曲霉 10-20 份；或者等质量的黑曲菌、啤酒酵母、枯草芽孢杆菌。

5.如权利要求 1 所述的方法，其特征在于：步骤（b）中发酵温度为 30-45℃，发酵液pH 为 6-9，发酵时间为 15-20h。

6.如权利要求 1 所述的方法，其特征在于：步骤（c）中所述稳泡剂选自聚丙烯酰胺、羟丙基纤维素或其钠盐、聚丙烯酸钠、聚氨基酸中的至少一种，稳泡剂的添加量不超过发酵所得料液质量的 5%。

7.如权利要求 1 所述的方法，其特征在于：步骤（c）中所述混凝土配料还包括粉煤灰、骨料、建筑垃圾回收料中的至少一种，混凝土配料总质量与泡沫的质量比为 1-20:1。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于所述混凝土配料由以下按重量份数计的原料混合而成：水 200 份、硅酸盐水泥 1500 份、减水剂 1.5 份、硫酸钠 3 份；或者水 240份、硅酸盐水泥 1000 份、减水剂 1.0 份、硫酸钠 5 份、建筑垃圾再生料 1200 份；或者水500 份、硅酸盐水泥 1500 份、减水剂 1.0 份、硫酸钠 5 份、建筑垃圾再生料 1400 份、粉煤灰 200 份；或者水 500 份、硅酸盐水泥 1600 份、减水剂 1.0 份、硫酸钠 5 份、建筑垃圾再生料 1400 份、粉煤灰 300 份、磷石膏4.5 份。

9.一种以餐厨垃圾为原料的泡沫混凝土，其特征在于：该泡沫混凝土按照权利要求 1-8中任一种方法制备得到。