CN111118075A - 一种餐厨垃圾除臭同时强化产酸的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种餐厨垃圾除臭同时强化产酸的方法，属于固体废物处理技术领域。该方法步骤为：首先将活性炭加入FeCl3溶液中；然后在氮气保护下，将NaBH4溶液逐滴加入到FeCl3和活性炭混合溶液中，利用机械搅拌充分混合，直至无明显气泡产生，得到纳米铁负载活性炭；将餐厨垃圾、污泥以及纳米铁负载活性炭，按设定浓度加入厌氧发酵设备中后进行厌氧发酵。本发明方法操作简便，经济环保，不仅可以实现对厌氧发酵过程中产生的恶臭气体的有效控制，同时还可以促进厌氧发酵产物挥发性脂肪酸的生成。

Description

一种餐厨垃圾除臭同时强化产酸的方法
技术领域
本发明具体涉及一种餐厨垃圾除臭同时强化产酸的方法，属于固体废物处理技术领域。
背景技术
随着我国经济发展，人民物质生活水平的提升，餐厨垃圾产生量也在逐年增加。截止2018年，我国餐厨垃圾年产生量已接近1亿吨。餐厨垃圾具有含水率高、有机质含量高以及易腐烂等特点，如果不进行妥善处理，会引起严重的环境风险。传统的处理处置手段如填埋、焚烧技术不仅会产生二次污染，而且造成了资源的浪费。厌氧发酵技术是近年来被公认的有效的餐厨垃圾资源化处理技术，该技术通过在厌氧条件下，利用微生物作用降解餐厨垃圾，形成一系列高附加值产品的过程，产品主要包括挥发性脂肪酸(VFAs)、氢能和沼气等。但是餐厨垃圾厌氧发酵过程中易产生恶臭气体的问题，这不仅对周边居民产生直接健康风险而引起公众的关注，同时还制约厌氧发酵技术进一步推广应用。传统的“末端吸附”技术对餐厨垃圾厌氧发酵过程中产生的臭气的处理效果有限，且不能满足绿色经济的要求，因此亟需一种环境友好且效果优良地用于餐厨垃圾厌氧发酵过程中的除臭技术。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供一种餐厨垃圾除臭同时强化产酸的方法,该方法首先利用廉价的活性炭进行纳米零价铁负载改性制得纳米铁负载活性炭，然后将该纳米负载活性炭用于餐厨垃圾厌氧发酵过程，不仅可以实现对厌氧发酵过程中产生的恶臭气体的有效控制，同时还可以促进厌氧发酵产物挥发性脂肪酸的生成。
为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：
一种餐厨垃圾除臭同时强化产酸的方法，步骤如下：
(1)首先将活性炭加入FeCl3溶液中；然后在氮气保护下，将NaBH4溶液逐滴加入到FeCl3和活性炭混合溶液中，利用机械搅拌充分混合，直至无明显气泡产生，得到纳米铁负载活性炭；
(2)将餐厨垃圾、污泥和纳米铁负载活性炭加入到厌氧发酵设备中进行厌氧发酵。
优选地，所述FeCl3溶液的浓度为0.05M，每100mLFeCl3溶液中加入2～5g活性炭。
优选地，所述餐厨垃圾的固含率为10％，所述餐厨垃圾与污泥的VS接种比为20，所述纳米铁负载活性炭与餐厨垃圾的质量比为(0.5～2):3。
优选地，所述活性炭为果壳活性炭，将果壳活性炭破碎至2mm，经酸洗和烘干后再加入FeCl3溶液中。
优选地，所述厌氧发酵在pH＝7.0，温度为35℃下进行。
从以上描述可以看出，本发明具备以下优点：
1.本发明方法首先利用廉价的活性炭进行纳米零价铁负载改性制得纳米铁负载活性炭，然后将该纳米负载活性炭用于餐厨垃圾厌氧发酵过程，纳米负载活性炭将活性炭丰富的空隙结构及负载位点和纳米零价铁的还原能力相结合，可以大大削减厌餐厨垃圾在厌氧发酵过程中产生的恶臭气体，同时，活性炭为厌氧微生物提供了负载位点且活性炭表面的羟基基团对发酵体系具有缓冲能力，有利于微生物的生长繁殖，可以大大促进厌氧发酵产物挥发性脂肪酸的生成，提高厌氧发酵产物挥发性脂肪酸(VFAs，可作为外加碳源用于污水厂脱氮除磷工艺中)的产量。
2.本发明方法操作简便，成本低廉。
具体实施方式
下面通过实施例子，进一步阐述本发明的特点，但不对本发明的权利要求做任何限定。
实施例1：
实验组1：
(1)将果壳活性炭破碎至2mm，经1.0M稀硝酸酸洗后于60℃下烘干备用；
(2)将2g烘干后的活性炭加入至100mL浓度为0.05M的FeCl3溶液中；
(3)在氮气保护下，将0.2M NaBH4溶液逐滴加入到FeCl3和活性炭混合溶液中，利用机械搅拌充分混合，直至无明显气泡产生，得到纳米铁负载活性炭，于厌氧环境中保存备用；
(4)将固含率为10％的餐厨垃圾、污泥加入到厌氧发酵设备(全自动甲烷潜力分析仪(AMPTS-II))中，其中，餐厨垃圾与污泥的VS接种比为20，然后再向厌氧发酵设备中加入步骤(3)中制得的纳米铁负载活性炭，其中，纳米铁负载活性炭与餐厨垃圾的质量比为0.5:3，在pH 7.0，温度35℃下进行厌氧发酵。
对照组：
将与实验组1相同的餐厨垃圾和污泥加入到厌氧发酵设备(全自动甲烷潜力分析仪(AMPTS-II))中，采用与实验组1相同的条件进行厌氧发酵。
利用气相色谱法检测实验组1和对照组在厌氧发酵过程中产生的恶臭气体的质量浓度，结果表明，实验组1所产生的恶臭气体硫化氢的质量浓度相比对照组削减了46％，实验组1所产生的恶臭气体甲硫醚相比对照组削减了43.5％，实验组1所生成的挥发性脂肪酸产量相比对照组提高了23％。
实施例2：
实验组2：
(1)将果壳活性炭破碎至2mm，经1.0M稀硝酸酸洗后于60℃下烘干备用；
(2)将4g烘干后的活性炭加入至100mL浓度为0.05M的FeCl3溶液中；
(3)在氮气保护下，将0.2M NaBH4溶液逐滴加入到FeCl3和活性炭混合溶液中，利用机械搅拌充分混合，直至无明显气泡产生，得到纳米铁负载活性炭，于厌氧环境中保存备用；
(4)将固含率为10％的餐厨垃圾、污泥加入到厌氧发酵设备(全自动甲烷潜力分析仪(AMPTS-II))中，其中，餐厨垃圾与污泥的VS接种比为20，然后再向厌氧发酵设备中加入步骤(3)中制得的纳米铁负载活性炭，其中，纳米铁负载活性炭与餐厨垃圾的质量比为2:3，采用与实施例1相同的条件进行厌氧发酵。
利用气相色谱法检测实验组2在厌氧发酵过程中产生的恶臭气体的质量浓度，结果表明，实验组2所产生的恶臭气体硫化氢的质量浓度相比对照组削减了50％，实验组2所产生的恶臭气体甲硫醚相比对照组削减了46.5％，实验组2所生成的挥发性脂肪酸产量相比对照组提高了26％。
实施例3：
实验组3：
(1)将果壳活性炭破碎至2mm，经1.0M稀硝酸酸洗后于60℃下烘干备用；
(2)将5g烘干后的活性炭加入至100mL浓度为0.05M的FeCl3溶液中；
(3)在氮气保护下，将0.2M NaBH4溶液逐滴加入到FeCl3和活性炭混合溶液中，利用机械搅拌充分混合，直至无明显气泡产生，得到纳米铁负载活性炭，于厌氧环境中保存备用；
(4)将固含率为10％的餐厨垃圾、污泥加入到厌氧发酵设备(全自动甲烷潜力分析仪(AMPTS-II))中，其中，餐厨垃圾与污泥的VS接种比为20，然后再向厌氧发酵设备中加入步骤(3)中制得的纳米铁负载活性炭，其中，纳米铁负载活性炭与餐厨垃圾的质量比为1:3，采用与实施例1相同的条件进行厌氧发酵。
利用气相色谱法检测实验组3在厌氧发酵过程中产生的恶臭气体的质量浓度，结果表明，实验组3所产生的恶臭气体硫化氢的质量浓度相比对照组削减了53％，实验组3所产生的恶臭气体甲硫醚相比对照组削减了48.5％，实验组3所生成的挥发性脂肪酸产量相比对照组提高了25％。
对比例1：
首先采用公开号为CN106964197A的发明专利中实施例1所述的方法制备活性炭负载纳米铁复合滤芯材料，然后将与实验组1相同的餐厨垃圾和污泥加入到厌氧发酵设备(全自动甲烷潜力分析仪(AMPTS-II))中，再向厌氧发酵设备中加入制得的活性炭负载纳米铁复合滤芯材料，其中，活性炭负载纳米铁复合滤芯材料与餐厨垃圾的质量比为0.5:3，采用与实验组1相同的条件进行厌氧发酵。
利用气相色谱法检测对比例1在厌氧发酵过程中产生的恶臭气体的质量浓度，结果表明，对比例1所产生的恶臭气体硫化氢、甲硫醚的质量浓度相比对照组分别削减了25％和30％，对比例1所生成的挥发性脂肪酸产量相比对照组提高了11％。
对比例1对餐厨垃圾在厌氧发酵过程中产生的恶臭气体的处理效果远小于实验组1的原因可能在于，根据CN106964197A制作的纳米滤芯材料颗粒小，在投加至本发明的非水相体系后，会很快发生团聚，并与污泥絮体形成团聚物，从而导致其处理效果不明显。
对比例2：
首先采用公开号为CN102489114A的发明专利中实施例中所述的方法制备负载二氧化钛的活性炭材料，然后将与实验组1相同的餐厨垃圾和污泥加入到厌氧发酵设备(全自动甲烷潜力分析仪(AMPTS-II))中，再向厌氧发酵设备中加入制得的负载二氧化钛的活性炭材料，其中，负载二氧化钛的活性炭材料与餐厨垃圾的质量比为0.5:3，采用与实验组1相同的条件进行厌氧发酵。
利用气相色谱法检测对比例2在厌氧发酵过程中产生的恶臭气体的质量浓度，结果表明，对比例2所产生的恶臭气体硫化氢的质量浓度、甲硫醚质量浓度相比对照组分别削减了80％和65％，但是对比例2所生成的挥发性脂肪酸产量相比对照组降低了60％，这可能是因为二氧化钛具有杀菌作用，对体系微生物具有很强的抑制效果。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种餐厨垃圾除臭同时强化产酸的方法，其特征在于，步骤如下：
(1)首先将活性炭加入FeCl3溶液中；然后在氮气保护下，将NaBH4溶液逐滴加入到FeCl3和活性炭混合溶液中，利用机械搅拌充分混合，直至无明显气泡产生，得到纳米铁负载活性炭；
(2)将餐厨垃圾、污泥和纳米铁负载活性炭加入到厌氧发酵设备中进行厌氧发酵。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述FeCl3溶液的浓度为0.05M，每100mLFeCl3溶液中加入2～5g活性炭。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述餐厨垃圾的固含率为10％，所述餐厨垃圾与污泥的VS接种比为20，所述纳米铁负载活性炭与餐厨垃圾的质量比为(0.5～2):3。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述活性炭为果壳活性炭，将果壳活性炭破碎至2mm，经酸洗和烘干后再加入FeCl3溶液中。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述厌氧发酵在pH＝7.0，温度为35℃下进行。
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