CN111054193A - 一种垃圾填埋场用液体复合除臭剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种垃圾填埋场用液体复合除臭剂的制备方法，属于除臭剂技术领域。本发明以芽孢杆菌种、显核菌种和产碱杆菌为除臭微生物菌属，制备一种垃圾填埋场用液体复合除臭剂，采用微生物除臭菌具有无毒、不产生二次污染的优点，芽抱杆菌和显核菌均具有转化氮化合物的作用，而且芽抱杆菌具有产生细菌蛋白酶、还原硝酸盐、水解淀粉等特性，因此可以分解产生恶臭气体的有机物质、有机硫化物、有机氮等，有利于恶臭物质的去除，大大改善环境质量，并且垃圾填埋场中的土壤、水、大气、动植物及其腐败残骸等是微生物的主要栖居和生长繁殖场所，可以为微生物的增殖提供保障，从而有效提高除臭剂的使用效果和持久性。

Description

一种垃圾填埋场用液体复合除臭剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种垃圾填埋场用液体复合除臭剂的制备方法，属于除臭剂技术领域。
背景技术
垃圾填埋场是垃圾稳定化、无害化的处理处置场所，但是由于填埋处理过程中物理、化学以及生物的共同作用，产生了大量的恶臭、强刺激、易燃、易爆的复杂气体。此外在填埋场垃圾的转运、平铺、压实等过程中也会产生大量的恶臭气体。随着人们环保意识的增强，对环境质量的要求越来越高，对恶臭污染也越加敏感。垃圾填埋场恶臭气体含有多种有毒有害物质，可能对人类生存及环境的可持续发展造成严重影响。
恶臭污染物指一切刺激嗅觉器官引起人们不愉快及损害生活环境的气体物质。恶臭气体在好氧和厌氧条件下均可产生，但主要来源于有机物的厌氧分解。如NH3主要产自于尿酸分解和氨基酸脱氮，促使这些分解作用的主要是一些具有脱氨酶活性的革兰氏阴性细菌，如大肠杆菌、变形杆菌、铜绿假单胞菌及痢疾杆菌等。垃圾填埋场恶臭气体的产生受诸多因素的影响，如垃圾组成、含水率、温度、填埋方式、垃圾填埋场水文气象条件、pH值以及微生物的种类等。研究表明，填埋垃圾可延续产气达10-40年之久。这些恶臭气体大多表现出高挥发性、亲水性和亲脂性。
从目前的研究来看，国内外恶臭治理技术较多，主要有物理法、化学法、生物法或这几种方法的组合。各种恶臭治理技术和方法都是通过物理、化学或生物作用，改变恶臭污染物的物相或物质结构，从而达到去除臭味的目的。选择恶臭治理方法时可根据恶臭污染物的种类、性质、浓度、处理量、气体排放方式以及当地的卫生要求和经济情况不同，选取不同的治理与控制方法。
物理法主要包括掩蔽中和法、稀释扩散法、冷凝法、吸收法和吸附法等，其共同点是依靠固、液、气三相之间的转化消除恶臭气味，仅仅是降低了嗅觉对气味的感知程度，然而其化学性质没有改变，因此并未从根本上彻底消除恶臭物质。物理法具有原理简单、操作便捷及见效快等优点，但只适宜处理低浓度、范围小的恶臭，而且处理费用高，处理不当易造成二次污染，一旦造成二次污染，再生和后处理过程十分复杂。
化学法主要包括酸碱吸收法、化学吸附法、催化燃烧法、化学洗涤法、O3氧化法、光催化氧化法、热力燃烧法等，这些方法的共同点是添加某些化学试剂，使之与恶臭物质发生化学反应，改变其化学结构以破坏其致臭基团，使之转变为无臭味或臭味较低的物质。化学除臭法工艺成熟，除臭效率高而且安全可靠，可以将恶臭物质彻底氧化分解，但是所用设备繁多且工艺复杂，能耗大，成本高，持续时间短，主要应用于处理高浓度臭气。
生物除臭法是20世纪50年代后期发展起来的恶臭处理方法，生物法具有处理效率高、无二次污染、安全性好、所需要的设备简单、便于操作、费用低廉和管理维护方便等优点，已被广泛应用于垃圾填埋场、污水处理厂、畜牧业、化工、冶金、石油等实际除臭应用中。目前根据微生物在除臭作用中的存在形式可将生物除臭法分为生物吸收法（悬浮生长系统）、生物过滤法（附着生长系统）、生物滴滤法（填料塔式生物脱臭法）、生物除臭剂法等。
生物除臭剂法主要利用高效微生物除臭剂、植物除臭剂以及酶制品除臭剂等药剂去除恶臭气体。由于具有不会产生二次污染，无毒性等显著优势，生物除臭剂法越来越受到人们的青睐，已被广泛应用于恶臭气体的治理中。
微生物除臭菌剂是应用微生物在代谢过程中能够降解恶臭污染物或者抑制产生臭气的腐败微生物的代谢活动这一原理发展而来的。它由多种有益微生物经过特殊发酵制成，由于菌群组成、代谢类型、呼吸类型及作用功能多样，所以微生物除臭剂具有对环境适应能力强，应用范围广，除臭效果比较持久等优点，是一种新的尝试和发展方向。
天然植物除臭剂是从植物的根、茎、叶或花中提取的油、汁或浸膏的萃取液按一定的配方复配而成。溶液中的有效分子含有化学活性、生物活性及共扼双键等活性基团，可以与不同的异味物质发生反应（如酸碱反应、催化氧化反应、路易斯酸碱反应和氧化还原反应等），促使恶臭物质改变原有的分子结构，分解成无毒、无味的小分子，从而达到除臭目的。
随着科学技术的发展出现了一些酶制品除臭剂，它是利用氧化还原酶氧化恶臭物质，以消除恶臭。如酪氨酸酶和过氧化物酶可以将芳香胺类和苯酚等氧化为醌类或自由基。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对传统除臭剂除臭效果不明显的问题，提供了一种垃圾填埋场用液体复合除臭剂的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）将牛肉膏、蛋白胨、氯化钠加入去离子水中，常温下以200～250r/min转速搅拌20～30min，调节pH至7.0～7.4，得混合液；
（2）将混合液置于120～124℃的条件下杀菌20～30min，得培养液，将芽孢杆菌种、显核菌种、产碱杆菌种加入培养液中富集培养1～2h，得微生物富集液；
（3）将精制松节油、薄荷精油、聚氧乙烯醚置于紫外线杀菌灯下杀菌处理20～30min后加入微生物富集液中，常温下以200～300r/min转速搅拌2～4h，得垃圾填埋场用液体复合除臭剂。
所述的牛肉膏、蛋白胨、氯化钠、去离子水、精制松节油、薄荷精油、聚氧乙烯醚的重量份分别为5～10份牛肉膏、10～20份蛋白胨、5～10份氯化钠、1000～2000份去离子水、20～40精制松节油、20～40份薄荷精油、1～2份聚氧乙烯醚。
步骤（1）所述的pH调节采用的是质量分数1%的氨水。
步骤（2）所述的富集培养的条件为相对湿度50～60%、温度24～26℃。
步骤（3）所述的薄荷精油的具体制备步骤为：
（1）将薄荷叶置于研磨机中，常温下以180～200r/min转速研磨20～30min，得薄荷粉；
（2）将薄荷粉加入石油醚中，置于超声波分散机内，常温下超声震荡30～40min，得混合分散液；
（3）将混合分散液置于40～60℃的水浴条件下以200～240r/min转速搅拌10～20min，保温静置10～12h，得石油醚混合液；
（4）将石油醚混合液置于真空抽滤器中，常温下以-0.08～-0.06MPa的条件下抽滤，取滤液，置于蒸馏仪中，在80～90℃的条件下处理2～4h，常温冷却，得薄荷精油。
所述的薄荷、石油醚的重量份分别为40～50份薄荷、160～200份石油醚。
步骤（2）所述的超声震荡的功率为300～400W。
步骤（3）所述的精制松节油的具体制备步骤为：
（1）将松脂加入去离子水中，置于微波炉内，以120～160W的功率微波处理40～60min，保温，得松脂混合液；
（2）将石油醚预热至40～50℃后加入松脂混合液中，置于分液漏斗内静置1～2h，取上层油层，得粗制松节油；
（3）将无水硫酸钠加入粗制松节油中，减压加热处理20～30min，过滤，取滤液，置于0～4℃的冰箱中冷藏保存，得精制松节油。
所述的松脂、去离子水、石油醚、无水硫酸钠的重量份分别为30～40份松脂、40～60份去离子水、20～30份石油醚、6～8份无水硫酸钠。
步骤（3）所述的减压加热处理的条件为压力0.02～0.04MPa、温度60～80℃。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明以芽孢杆菌种、显核菌种和产碱杆菌为除臭微生物菌属，制备一种垃圾填埋场用液体复合除臭剂，微生物除臭是通过微生物的新陈代谢作用分解和转化恶臭污染物进行除臭的，筛选高效除臭菌株不仅可以提高恶臭物质的分解速率，同时也可以有效去除难降解的恶臭物质，采用微生物除臭菌具有无毒、不产生二次污染的优点，芽抱杆菌和显核菌均具有转化氮化合物的作用，而且芽抱杆菌具有产生细菌蛋白酶、还原硝酸盐、水解淀粉等特性，因此可以分解产生恶臭气体的有机物质、有机硫化物、有机氮等，有利于恶臭物质的去除，大大改善环境质量，并且垃圾填埋场中的土壤、水、大气、动植物及其腐败残骸等是微生物的主要栖居和生长繁殖场所，可以为微生物的增殖提供保障，从而有效提高除臭剂的使用效果和持久性；
（2）本发明通过添加薄荷精油，制备一种垃圾填埋场用液体复合除臭剂，薄荷精油中含有共辄双键等活性基团，可以与异味分子发生作用，从而达到除臭的效果，薄荷精油中的活性成分能与硫化物发生氧化还原，当这些活性成分与硫化物发生碰撞时，可将含硫化合物氧化成负二价的硫，产生蔽基硫化物，产生的蔽基硫化可以进一步分解形成硫酸根离子，并且薄荷精油中的活性成分也能与氨、有机胺和硫醇化合物反应，在薄荷精油中含有大量的羟基，羟基存在很大的极性，羟基醇可以与醛类发生反应，生成半缩醛，可以消除有机酸产生的恶臭，从而有效提高除臭剂的除臭效果；
（3）本发明通过添加松节油，制备一种垃圾填埋场用液体复合除臭剂，松节油中含有生物碱，可与硫化氢等酸性臭气分子发生反应，生成的碱无毒且可生物降解，并且硫化氢在松节油的催化下可以与空气中的氧气发生反应，由于硫原子的外层有空轨道，有机硫化合物可接受外来电子云，酸可与含氮有机物发生反应，因此达到去除臭气中含氮有机物的效果，松节油中经过雾化的液滴，具有很大的比表面积和表面能，因此能破坏污染物分子中的化合键，使其分子的立体构型发生改变，达到分解该臭气分子的效果，松节油具有还原性，而臭气分子具有氧化性，可以直接进行氧化还原反应，将含有松节油的液体复合除臭剂喷洒至填埋场的垃圾表面，松节油能在垃圾表面上均匀形成一层覆盖膜，阻断垃圾中臭味分子的挥发，增加有效成分与臭气分子的反应时间，使臭味分子与除臭成分反应充分，从而可以提高除臭剂的除臭效果和持久性，达到长时间的除臭效果。
具体实施方式
按重量份数计，分别称量30～40份松脂、40～60份去离子水、20～30份石油醚、6～8份无水硫酸钠，将松脂加入去离子水中，置于微波炉内，以120～160W的功率从微波处理40～60min，保温，得松脂混合液，将石油醚预热至40～50℃后加入松脂混合液中，置于分液漏斗内静置1～2h，取上层油层，得粗制松节油，将无水硫酸钠加入粗制松节油中，在压力0.02～0.04MPa、温度60～80℃的条件下减压加热处理20～30min，过滤，取滤液，置于0～4℃的冰箱中冷藏保存，得精制松节油；再按重量份数计，分别称量40～50份薄荷、160～200份石油醚，将薄荷叶置于研磨机中，常温下以180～200r/min转速研磨20～30min，得薄荷粉，将薄荷粉加入石油醚中，置于超声波分散机内，常温下以300～400W的功率超声震荡30～40min，得混合分散液，将混合分散液置于40～60℃的水浴条件下以200～240r/min转速搅拌10～20min，保温静置10～12h，得石油醚混合液，将石油醚混合液置于真空抽滤器中，常温下以-0.08～-0.06MPa的条件下抽滤，取滤液，置于蒸馏仪中，在80～90℃的条件下处理2～4h，常温冷却，得薄荷精油；再按重量份数计，分别称量5～10份牛肉膏、10～20份蛋白胨、5～10份氯化钠、1000～2000份去离子水、20～40精制松节油、20～40份薄荷精油、1～2份聚氧乙烯醚，将牛肉膏、蛋白胨、氯化钠加入去离子水中，常温下以200～250r/min转速搅拌20～30min，滴加质量分数1%的氨水调节pH至7.0～7.4，得混合液，将混合液置于120～124℃的条件下杀菌20～30min，得培养液，将芽孢杆菌种、显核菌种、产碱杆菌种加入培养液中，在温度24～26℃、相对湿度50～60%的条件下富集培养1～2h，得微生物富集液，将精制松节油、薄荷精油、聚氧乙烯醚置于紫外线杀菌灯下杀菌处理20～30min后加入微生物富集液中，常温下以200～300r/min转速搅拌2～4h，得垃圾填埋场用液体复合除臭剂。
实施例1
按重量份数计，分别称量30份松脂、40份去离子水、20份石油醚、6份无水硫酸钠，将松脂加入去离子水中，置于微波炉内，以120W的功率从微波处理40min，保温，得松脂混合液，将石油醚预热至40℃后加入松脂混合液中，置于分液漏斗内静置1h，取上层油层，得粗制松节油，将无水硫酸钠加入粗制松节油中，在压力0.02MPa、温度60℃的条件下减压加热处理20min，过滤，取滤液，置于0℃的冰箱中冷藏保存，得精制松节油；再按重量份数计，分别称量40份薄荷、160份石油醚，将薄荷叶置于研磨机中，常温下以180r/min转速研磨20min，得薄荷粉，将薄荷粉加入石油醚中，置于超声波分散机内，常温下以300W的功率超声震荡30min，得混合分散液，将混合分散液置于40℃的水浴条件下以200r/min转速搅拌10min，保温静置10h，得石油醚混合液，将石油醚混合液置于真空抽滤器中，常温下以-0.08MPa的条件下抽滤，取滤液，置于蒸馏仪中，在80℃的条件下处理2h，常温冷却，得薄荷精油；再按重量份数计，分别称量5份牛肉膏、10份蛋白胨、5份氯化钠、1000份去离子水、20精制松节油、20份薄荷精油、1份聚氧乙烯醚，将牛肉膏、蛋白胨、氯化钠加入去离子水中，常温下以200r/min转速搅拌20min，滴加质量分数1%的氨水调节pH至7.0，得混合液，将混合液置于120℃的条件下杀菌20min，得培养液，将芽孢杆菌种、显核菌种、产碱杆菌种加入培养液中，在温度24℃、相对湿度50%的条件下富集培养1h，得微生物富集液，将精制松节油、薄荷精油、聚氧乙烯醚置于紫外线杀菌灯下杀菌处理20min后加入微生物富集液中，常温下以200r/min转速搅拌2h，得垃圾填埋场用液体复合除臭剂。
实施例2
按重量份数计，分别称量35份松脂、50份去离子水、25份石油醚、7份无水硫酸钠，将松脂加入去离子水中，置于微波炉内，以140W的功率从微波处理50min，保温，得松脂混合液，将石油醚预热至45℃后加入松脂混合液中，置于分液漏斗内静置1h，取上层油层，得粗制松节油，将无水硫酸钠加入粗制松节油中，在压力0.03MPa、温度70℃的条件下减压加热处理25min，过滤，取滤液，置于2℃的冰箱中冷藏保存，得精制松节油；再按重量份数计，分别称量45份薄荷、180份石油醚，将薄荷叶置于研磨机中，常温下以190r/min转速研磨25min，得薄荷粉，将薄荷粉加入石油醚中，置于超声波分散机内，常温下以350W的功率超声震荡35min，得混合分散液，将混合分散液置于50℃的水浴条件下以220r/min转速搅拌15min，保温静置11h，得石油醚混合液，将石油醚混合液置于真空抽滤器中，常温下以-0.07MPa的条件下抽滤，取滤液，置于蒸馏仪中，在85℃的条件下处理3h，常温冷却，得薄荷精油；再按重量份数计，分别称量8份牛肉膏、15份蛋白胨、8份氯化钠、1500份去离子水、30精制松节油、30份薄荷精油、1份聚氧乙烯醚，将牛肉膏、蛋白胨、氯化钠加入去离子水中，常温下以225r/min转速搅拌25min，滴加质量分数1%的氨水调节pH至7.2，得混合液，将混合液置于122℃的条件下杀菌25min，得培养液，将芽孢杆菌种、显核菌种、产碱杆菌种加入培养液中，在温度25℃、相对湿度55%的条件下富集培养1h，得微生物富集液，将精制松节油、薄荷精油、聚氧乙烯醚置于紫外线杀菌灯下杀菌处理25min后加入微生物富集液中，常温下以250r/min转速搅拌3h，得垃圾填埋场用液体复合除臭剂。
实施例3
按重量份数计，分别称量40份松脂、60份去离子水、30份石油醚、8份无水硫酸钠，将松脂加入去离子水中，置于微波炉内，以160W的功率从微波处理60min，保温，得松脂混合液，将石油醚预热至50℃后加入松脂混合液中，置于分液漏斗内静置2h，取上层油层，得粗制松节油，将无水硫酸钠加入粗制松节油中，在压力0.04MPa、温度80℃的条件下减压加热处理30min，过滤，取滤液，置于4℃的冰箱中冷藏保存，得精制松节油；再按重量份数计，分别称量50份薄荷、200份石油醚，将薄荷叶置于研磨机中，常温下以200r/min转速研磨30min，得薄荷粉，将薄荷粉加入石油醚中，置于超声波分散机内，常温下以400W的功率超声震荡40min，得混合分散液，将混合分散液置于60℃的水浴条件下以240r/min转速搅拌20min，保温静置12h，得石油醚混合液，将石油醚混合液置于真空抽滤器中，常温下以-0.06MPa的条件下抽滤，取滤液，置于蒸馏仪中，在90℃的条件下处理4h，常温冷却，得薄荷精油；再按重量份数计，分别称量10份牛肉膏、20份蛋白胨、10份氯化钠、2000份去离子水、40精制松节油、40份薄荷精油、2份聚氧乙烯醚，将牛肉膏、蛋白胨、氯化钠加入去离子水中，常温下以250r/min转速搅拌30min，滴加质量分数1%的氨水调节pH至7.4，得混合液，将混合液置于124℃的条件下杀菌30min，得培养液，将芽孢杆菌种、显核菌种、产碱杆菌种加入培养液中，在温度26℃、相对湿度60%的条件下富集培养2h，得微生物富集液，将精制松节油、薄荷精油、聚氧乙烯醚置于紫外线杀菌灯下杀菌处理30min后加入微生物富集液中，常温下以300r/min转速搅拌4h，得垃圾填埋场用液体复合除臭剂。
对照例：东莞某公司生产的除臭剂。
将实施例及对照例制备得到的除臭剂进行检测，具体检测如下：
按照除臭剂与自来水的质量比1∶99的比例配置。将配置好的除臭剂依次导入带有刻度的喷壶内，并等量对应均匀喷洒到白桶内。每间隔1h记录臭气强度、取样分析每个样品的臭气浓度、H2S以及NH3的浓度。在3000m2的填埋场作业面喷洒该除臭剂，检测其除臭效果。
硫化氢的测定：亚甲基蓝分光光度法；氨的测定：次氯酸钠－水杨酸分光光度法。臭气浓度采用三点比较式臭袋法测定；人的嗅觉：根据日本恶臭强度六级分级法划分。
具体测试结果如表1。
表1性能表征对比表
检测项目 实施例1 实施例2 实施例3 对照例
H<sub>2</sub>S的质量浓度/mg/L 0.2 0.3 0.2 1.6
NH<sub>3</sub>的质量浓度/mg/L 0.2 0.2 0.3 0.5
恶臭强度/级 0 1 1 4
臭气浓度/×10<sup>3</sup> 5 3 4 24
由表1可知，本发明制备的除臭剂针对填埋作业面产生的H2S和NH3以及臭气浓度，具有良好的去除效果。

Claims (10)

1.一种垃圾填埋场用液体复合除臭剂的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：
（1）将牛肉膏、蛋白胨、氯化钠加入去离子水中，常温下以200～250r/min转速搅拌20～30min，调节pH至7.0～7.4，得混合液；
（2）将混合液置于120～124℃的条件下杀菌20～30min，得培养液，将芽孢杆菌种、显核菌种、产碱杆菌种加入培养液中富集培养1～2h，得微生物富集液；
（3）将精制松节油、薄荷精油、聚氧乙烯醚置于紫外线杀菌灯下杀菌处理20～30min后加入微生物富集液中，常温下以200～300r/min转速搅拌2～4h，得垃圾填埋场用液体复合除臭剂。
2.根据权利要求1所述的一种垃圾填埋场用液体复合除臭剂的制备方法，其特征在于，所述的牛肉膏、蛋白胨、氯化钠、去离子水、精制松节油、薄荷精油、聚氧乙烯醚的重量份分别为5～10份牛肉膏、10～20份蛋白胨、5～10份氯化钠、1000～2000份去离子水、20～40精制松节油、20～40份薄荷精油、1～2份聚氧乙烯醚。
3.根据权利要求1所述的一种垃圾填埋场用液体复合除臭剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述的pH调节采用的是质量分数1%的氨水。
4.根据权利要求1所述的一种垃圾填埋场用液体复合除臭剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述的富集培养的条件为相对湿度50～60%、温度24～26℃。
5.根据权利要求1所述的一种垃圾填埋场用液体复合除臭剂的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述的薄荷精油的具体制备步骤为：
（1）将薄荷叶置于研磨机中，常温下以180～200r/min转速研磨20～30min，得薄荷粉；
（2）将薄荷粉加入石油醚中，置于超声波分散机内，常温下超声震荡30～40min，得混合分散液；
（3）将混合分散液置于40～60℃的水浴条件下以200～240r/min转速搅拌10～20min，保温静置10～12h，得石油醚混合液；
（4）将石油醚混合液置于真空抽滤器中，常温下以-0.08～-0.06MPa的条件下抽滤，取滤液，置于蒸馏仪中，在80～90℃的条件下处理2～4h，常温冷却，得薄荷精油。
6.根据权利要求5所述的一种垃圾填埋场用液体复合除臭剂的制备方法，其特征在于，所述的薄荷、石油醚的重量份分别为40～50份薄荷、160～200份石油醚。
7.根据权利要求5所述的一种垃圾填埋场用液体复合除臭剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述的超声震荡的功率为300～400W。
8.根据权利要求1所述的一种垃圾填埋场用液体复合除臭剂的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述的精制松节油的具体制备步骤为：
（1）将松脂加入去离子水中，置于微波炉内，以120～160W的功率微波处理40～60min，保温，得松脂混合液；
（2）将石油醚预热至40～50℃后加入松脂混合液中，置于分液漏斗内静置1～2h，取上层油层，得粗制松节油；
（3）将无水硫酸钠加入粗制松节油中，减压加热处理20～30min，过滤，取滤液，置于0～4℃的冰箱中冷藏保存，得精制松节油。
9.根据权利要求8所述的一种垃圾填埋场用液体复合除臭剂的制备方法，其特征在于，所述的松脂、去离子水、石油醚、无水硫酸钠的重量份分别为30～40份松脂、40～60份去离子水、20～30份石油醚、6～8份无水硫酸钠。
10.根据权利要求8所述的一种垃圾填埋场用液体复合除臭剂的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述的减压加热处理的条件为压力0.02～0.04MPa、温度60～80℃。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111545036A (zh) * 2020-05-21 2020-08-18 北京天益源生物科技有限公司 一种垃圾处理专用混合型除臭剂

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