CN111250046A - 一种水解和炭化餐厨垃圾制备生物炭的方法 - Google Patents
一种水解和炭化餐厨垃圾制备生物炭的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111250046A CN111250046A CN202010190176.3A CN202010190176A CN111250046A CN 111250046 A CN111250046 A CN 111250046A CN 202010190176 A CN202010190176 A CN 202010190176A CN 111250046 A CN111250046 A CN 111250046A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- kitchen waste
- biochar
- hydrolyzing
- carbonizing
- sludge
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000010806 kitchen waste Substances 0.000 title claims abstract description 74
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 title claims abstract description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 28
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 claims abstract description 26
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 25
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims abstract description 25
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims abstract description 23
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims abstract description 19
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims abstract description 19
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000000413 hydrolysate Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 238000004537 pulping Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 16
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 16
- 239000004382 Amylase Substances 0.000 claims description 11
- 102000013142 Amylases Human genes 0.000 claims description 11
- 108010065511 Amylases Proteins 0.000 claims description 11
- 102000004882 Lipase Human genes 0.000 claims description 11
- 108090001060 Lipase Proteins 0.000 claims description 11
- 239000004367 Lipase Substances 0.000 claims description 11
- 108091005804 Peptidases Proteins 0.000 claims description 11
- 239000004365 Protease Substances 0.000 claims description 11
- 102100037486 Reverse transcriptase/ribonuclease H Human genes 0.000 claims description 11
- 235000019418 amylase Nutrition 0.000 claims description 11
- 235000019421 lipase Nutrition 0.000 claims description 11
- 235000019419 proteases Nutrition 0.000 claims description 10
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- 238000007873 sieving Methods 0.000 claims description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 8
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 8
- 239000012265 solid product Substances 0.000 claims description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 5
- RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H iron(3+) sulfate Chemical compound [Fe+3].[Fe+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 4
- 229910000360 iron(III) sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000010009 beating Methods 0.000 claims description 3
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 claims description 3
- 239000010865 sewage Substances 0.000 claims description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 11
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 11
- 239000000047 product Substances 0.000 abstract description 8
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 abstract description 6
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 4
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 abstract description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract description 3
- 150000002506 iron compounds Chemical class 0.000 abstract description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 4
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 description 1
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002488 Hemicellulose Polymers 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000005899 aromatization reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000009264 composting Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000006114 decarboxylation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010791 domestic waste Substances 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 229960001484 edetic acid Drugs 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 239000011790 ferrous sulphate Substances 0.000 description 1
- 235000003891 ferrous sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000010794 food waste Substances 0.000 description 1
- 239000004459 forage Substances 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010903 husk Substances 0.000 description 1
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000359 iron(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 1
- 239000008204 material by function Substances 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L peroxydisulfate Chemical compound [O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 1
- 125000005575 polycyclic aromatic hydrocarbon group Chemical group 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
- B01J20/28002—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J20/28009—Magnetic properties
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
本发明公开了一种水解和炭化餐厨垃圾制备生物炭的方法，包括如下步骤：步骤一，将餐厨垃圾经过去杂、打浆，得到餐厨垃圾原料；步骤二，将餐厨垃圾原料与铁系生物炭活化剂、混合酶、水解酸化池污泥和蒸馏水在37℃‑40℃下进行混合搅拌水解12h，得到水解物；步骤三，将水解物移至高压反应釜中进行水热炭化反应，得生物炭；本发明利用水解法先对餐厨垃圾进行处理，使得餐厨垃圾产生末端产物利于进行水热炭化；采用铁系化合物作为活化剂，不仅加强混合酶的活性，还能使得生物炭具备磁性，方便吸附剂回收；采用水解酸化池污泥对餐厨垃圾进行水解，能够增加产品的碳含量；不仅变废为宝，还能解决环境问题。
Description
技术领域
本发明涉及环境工程领域，特别是一种水解和炭化餐厨垃圾制备生物炭的方法。
背景技术
餐厨垃圾是指公共食堂、家庭、餐饮行业在日常生活消费过程中产生的食品废弃物，约占生活垃圾总产量的50％。传统的餐厨垃圾处置技术主要有填埋和焚烧，目前国内外学者逐渐开始将目光集中在开发餐厨垃圾的无害化及资源化方面，目前主要的资源化利用技术有堆肥化、饲料化、厌氧发酵等。研究者在探索更有效的处理方法时发现，餐厨垃圾中含有大量的生物质，是制备生物炭的优质原料，餐厨垃圾制备生物炭被认为是一种环境友好的技术。
生物炭是生物质经过热解后形成的具有多孔特性的木炭，因其孔隙结构发达,比表面积大和离子交换量高等理化性质,能够高效的吸附重金属、多环芳烃和染料等多种污染物。研究表明，环境中普遍存在的生物质如秸秆、果壳、木材、城市垃圾等都可以作为制备生物炭的材料。餐厨垃圾制备生物炭也有报道，中国专利CN10869066A公开了一种快速处理餐厨垃圾联产高值燃气和生物炭的方法，用高压泵将餐厨垃圾注入超临界反应器中加热至超临界状态，在反应器中反应20-40min，通过气水分离器、过滤器、洗涤器等后获得高值燃气和生物炭，此发明对设备的要求高，并且餐厨垃圾成分复杂，除了纤维素、半纤维素、木质素类，还含有低分子的糖类、脂肪、蛋白质及无机盐等。各种成分的炭化路径中水解、脱水、脱羧、芳香化、缩聚等步骤的反应时间和温度不同，很难用一步炭化法达到理想的生物炭质量。中国专利CN104557160A公开了一种利用餐厨垃圾制备生物炭的方法，是将餐厨垃圾晾晒至含水率降到10％以下后粉碎投入碳化炉内，通入氮气加热，升温至200℃-300℃恒温30-60min，再升温至350℃-500℃恒温1-4h，然后在缺氧条件下获得生物炭，该发明专利需要将餐厨垃圾脱水并用高温热解法获得生物炭，原料需干燥，能耗高，在处理含水率高有机废物方面存在着劣势。
生物质材料的水热炭化过程包括预处理和炭化过程两部分。预处理通常是将材料先进行活化处理，常用的活化剂包括酸/碱(盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、碳酸盐等)、氧化剂/还原剂(高锰酸钾、双氧水、过硫酸盐、硫酸亚铁等)、有机物(乙二胺四乙酸、乙二胺等)、功能材料(壳聚糖、水凝胶等)，这些都是用化学法对生物炭炭化进行预处理，市场需要一种能将餐厨垃圾无害化处理，并且方法操作简单，经济可行，制备的生物炭回收简单，可作吸附剂使用的方法，本发明解决这样的问题。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种水解和炭化餐厨垃圾制备生物炭的方法，得到的生物炭碳含量高，且具备磁性，方便吸附剂回收，减少损失，提高生物炭质量，变废为宝，解决环境问题。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种水解和炭化餐厨垃圾制备生物炭的方法，包括如下步骤：
步骤一，原料处理；
将餐厨垃圾经过去杂、打浆，得到餐厨垃圾原料；
步骤二，水解；
将餐厨垃圾原料与铁系生物炭活化剂、混合酶、水解酸化池污泥和蒸馏水在37℃-40℃下进行混合搅拌水解12h，得到水解物；
水解反应的配方按照质量份数包括：1份混合酶，5-6份铁系生物炭活化剂，150-200份水解酸化池底部污泥，800-850份餐厨垃圾原料；蒸馏水的加入量为使得配方总体含水率为88-90％；
步骤三，水热炭化；
将水解物移至高压反应釜中进行水热炭化反应，得生物炭。
前述的一种水解和炭化餐厨垃圾制备生物炭的方法，
步骤一，原料处理；
将餐厨垃圾经过去杂、打浆，得到餐厨垃圾原料；
去杂的内容包括：挑出餐厨垃圾中大块动物骨头，纸；
打浆采用搅拌机打浆。
前述的一种水解和炭化餐厨垃圾制备生物炭的方法，铁系生物炭活化剂包括：聚合氯化铁，三氯化铁，硫酸铁。
前述的一种水解和炭化餐厨垃圾制备生物炭的方法，混合酶为蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的混合物，三者的比例为1:1:3-5。
前述的一种水解和炭化餐厨垃圾制备生物炭的方法，水解酸化池污泥为污水处理厂水解酸化池中污泥龄6-7天的池底污泥。
前述的一种水解和炭化餐厨垃圾制备生物炭的方法，步骤三，水热炭化；
将水解物移至高压反应釜中进行水热炭化反应，将反应釜加热升温到160-190℃，保持恒温2h，再加热到270-300℃，保持恒温10h，冷却至室温后过滤分离，固体产物用烘箱烘12h，过筛即得生物炭。
前述的一种水解和炭化餐厨垃圾制备生物炭的方法，烘箱的烘干温度为100-120℃。
前述的一种水解和炭化餐厨垃圾制备生物炭的方法，过筛采用80-100目筛。
本发明的有益之处在于：
本发明利用水解法先对餐厨垃圾进行处理，使得餐厨垃圾中的纤维素、半纤维素、木质素类，糖类、脂肪和蛋白质等在各类水解菌群和酸化菌群以及胞外酶的作用下，产生末端产物利于进行水热炭化；
本发明生物炭活化剂采用铁系化合物，一方面可以加强混合酶的活性，促进餐厨垃圾的水解酸化，另一方面制备的生物炭具备磁性，赋予生物炭磁响应特性,能有效解决吸附剂回收难、损失大等问题；
本发明加入水解酸化池污泥对餐厨垃圾进行水解，除了起到水解酸化的作用，另外加入的污泥含有大量的挥发性脂肪酸可作为替代碳源，起到增加碳含量的目的，使生产出的生物炭具有较低的极性和较高的芳香性，吸附污染物能力进一步增强。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作具体的介绍。
一种水解和炭化餐厨垃圾制备生物炭的方法，包括如下步骤：
步骤一，原料处理；
将餐厨垃圾经过去杂、打浆，得到餐厨垃圾原料；
去杂的内容包括：挑出餐厨垃圾中大块动物骨头，纸；
打浆采用搅拌机打浆。
步骤二，水解；
将餐厨垃圾原料与铁系生物炭活化剂、混合酶、水解酸化池污泥和蒸馏水在37℃-40℃下进行混合搅拌水解12h，得到水解物；
水解反应的配方按照质量份数包括：1份混合酶，5-6份铁系生物炭活化剂，150-200份水解酸化池底部污泥，800-850份餐厨垃圾原料；蒸馏水的加入量为使得配方总体含水率为88-90％；
作为一种实施例，铁系生物炭活化剂包括：聚合氯化铁，三氯化铁，硫酸铁；采用铁系化合物，一方面可以加强混合酶的活性，促进餐厨垃圾的水解酸化，另一方面制备的生物炭具备磁性，赋予生物炭磁响应特性,能有效解决吸附剂回收难、损失大等问题。
作为一种优选，混合酶为蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的混合物，三者的比例为1:1:3-5。
作为一种优选，水解酸化池污泥为污水处理厂水解酸化池中污泥龄6-7天的池底污泥。
步骤三，水热炭化；
将水解物移至高压反应釜中进行水热炭化反应，将反应釜加热升温到160-190℃，保持恒温2h，再加热到270-300℃，保持恒温10h，冷却至室温后过滤分离，固体产物用烘箱烘12h，作为一种优选，烘箱的烘干温度为100-120℃；过筛即得生物炭，作为一种优选，过筛选用80-100目筛。
以下用实验验证本发明的有益效果；
根据如下实施例1-3制备得到样品1-3，对比样品1-2。
实施例1
取经过去杂打浆处理后的餐厨垃圾原料8.0kg，加入2.0kg水解酸化池底部污泥，加入50.0g三氯化铁，加入10.0g混合酶(蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的混合物，三者的比例为1:1:3)，用蒸馏水控制含水率为88％，37℃下进行混合搅拌水解酸化12h。水解产物移至高压反应釜中，对反应釜进行加热升温，加热到190℃，保持恒温2h，再加热到300℃，保持恒温10h，冷却至室温后过滤分离，固体产物用105℃烘箱烘12h，过80目筛即得。
实施例2
取经过去杂打浆处理后的餐厨垃圾原料8.5kg，加入1.5kg水解酸化池底部污泥，加入50g硫酸铁，加入10g混合酶(蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的混合物，三者的比例为1:1:4)，用蒸馏水控制含水率为89％，38℃下进行混合搅拌水解酸化12h。水解产物移至高压反应釜中，对反应釜进行加热升温，加热到170℃，保持恒温2h，再加热到280℃，保持恒温10h，冷却至室温后过滤分离，固体产物用110℃烘箱烘12h，过80目筛即得。
实施例3
取经过去杂打浆处理后的餐厨垃圾原料8.3kg，加入1.7kg水解酸化池底部污泥，加入50g三氯化铁，加入10g混合酶(蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的混合物，三者的比例为1:1:5)，用蒸馏水控制含水率为90％，40℃下进行混合搅拌水解酸化12h。水解产物移至高压反应釜中，对反应釜进行加热升温，加热到180℃，保持恒温2h，再加热到270℃，保持恒温10h，冷却至室温后过滤分离，固体产物用110℃烘箱烘12h，过100目筛即得。
对比实施例1
取餐厨垃圾原料10.0kg，加入50g三氯化铁，加入10g混合酶(蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的混合物，三者的比例为1:1:5)，用蒸馏水控制含水率为90％，40℃下进行混合搅拌水解酸化12h。水解产物移至高压反应釜中，对反应釜进行加热升温，加热到180℃，保持恒温2h，再加热到270℃，保持恒温10h，冷却至室温后过滤分离，固体产物用110℃烘箱烘12h，过100目筛即得。(此实施例中无活性污泥)
对比实施例2
取经过去杂打浆处理后的餐厨垃圾原料8.0kg，加入2.0kg水解酸化池底部污泥，加入50mL磷酸溶液，加入10g混合酶(蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的混合物，三者的比例为1:1:5)，用蒸馏水控制含水率为90％，40℃下进行混合搅拌水解酸化12h。水解产物移至高压反应釜中，对反应釜进行加热升温，加热到180℃，保持恒温2h，再加热到270℃，保持恒温10h，冷却至室温后过滤分离，固体产物用110℃烘箱烘12h，过100目筛即得。(此实施例中的活化剂用磷酸)
将样品1-3和对比样品1-2进行检测；
检测一：碳含量检测
检测方法：
采用生物炭的碳含量用元素分析仪测定；
检测结果如表1所示：
| 碳含量 | |
| 样品1 | 54.3％ |
| 样品2 | 52.8％ |
| 样品3 | 53.6％ |
| 对比样品1 | 39.9％ |
| 对比样品2 | 51.7％ |
检测二：磁性检测
检测方法：
根据材料的吸磁性判断：将样品靠近磁铁，样品1-3、对比样品1能被磁铁吸引，对比样品2不能被磁铁吸引；
结果分析：
由样品1-3的结果可知，使用本发明的配方和制备方法得到的生物炭均具有较好的碳含量和磁性。
由样品1-3和对比样品1的结果对比可知水解酸化池底部污泥的选用能够增加产品的炭含量；
由样品1-3和对比样品2的结果对比可知铁系生物炭活化剂的采用可以增加产品的磁性。通过本发明的制备方法得到的生物炭碳含量高，且具备磁性，方便吸附剂回收，减少损失，提高生物炭质量，变废为宝，解决环境问题。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种水解和炭化餐厨垃圾制备生物炭的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，原料处理；
将餐厨垃圾经过去杂、打浆，得到餐厨垃圾原料；
步骤二，水解；
将餐厨垃圾原料与铁系生物炭活化剂、混合酶、水解酸化池污泥和蒸馏水在37℃-40℃下进行混合搅拌水解12h，得到水解物；
水解反应的配方按照质量份数包括：1份混合酶，5-6份铁系生物炭活化剂，150-200份水解酸化池底部污泥，800-850份餐厨垃圾原料；蒸馏水的加入量为使得配方总体含水率为88-90％；
步骤三，水热炭化；
将水解物移至高压反应釜中进行水热炭化反应，得生物炭。
2.根据权利要求1所述的一种水解和炭化餐厨垃圾制备生物炭的方法，其特征在于，步骤一，原料处理；
将餐厨垃圾经过去杂、打浆，得到餐厨垃圾原料；
去杂的内容包括：挑出餐厨垃圾中大块动物骨头，纸；
打浆采用搅拌机打浆。
3.根据权利要求1所述的一种水解和炭化餐厨垃圾制备生物炭的方法，其特征在于，铁系生物炭活化剂包括：聚合氯化铁，三氯化铁，硫酸铁。
4.根据权利要求1所述的一种水解和炭化餐厨垃圾制备生物炭的方法，其特征在于，所述混合酶为蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的混合物，三者的比例为1:1:3-5。
5.根据权利要求1所述的一种水解和炭化餐厨垃圾制备生物炭的方法，其特征在于，水解酸化池污泥为污水处理厂水解酸化池中污泥龄6-7天的池底污泥。
6.根据权利要求1所述的一种水解和炭化餐厨垃圾制备生物炭的方法，其特征在于，步骤三，水热炭化；
将水解物移至高压反应釜中进行水热炭化反应，将反应釜加热升温到160-190℃，保持恒温2h，再加热到270-300℃，保持恒温10h，冷却至室温后过滤分离，固体产物用烘箱烘12h，过筛即得生物炭。
7.根据权利要求6所述的一种水解和炭化餐厨垃圾制备生物炭的方法，其特征在于，所述烘箱的烘干温度为100-120℃。
8.根据权利要求6所述的一种水解和炭化餐厨垃圾制备生物炭的方法，其特征在于，过筛采用80-100目筛。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010190176.3A CN111250046B (zh) | 2020-03-18 | 2020-03-18 | 一种水解和炭化餐厨垃圾制备生物炭的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010190176.3A CN111250046B (zh) | 2020-03-18 | 2020-03-18 | 一种水解和炭化餐厨垃圾制备生物炭的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111250046A true CN111250046A (zh) | 2020-06-09 |
| CN111250046B CN111250046B (zh) | 2022-03-11 |
Family
ID=70949972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010190176.3A Active CN111250046B (zh) | 2020-03-18 | 2020-03-18 | 一种水解和炭化餐厨垃圾制备生物炭的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111250046B (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111908753A (zh) * | 2020-08-03 | 2020-11-10 | 宁波首创厨余垃圾处理有限公司 | 超声辅助水热碳化制备厨余垃圾厌氧沼渣生物炭的方法 |
| CN113522257A (zh) * | 2021-07-26 | 2021-10-22 | 中国矿业大学 | 高性能除Cr(VI)煤基功能材料的制备方法及使用方法 |
| CN113634232A (zh) * | 2021-10-19 | 2021-11-12 | 广东卓信环境科技股份有限公司 | 一种富碳磁性生物炭的制备方法 |
| CN114054026A (zh) * | 2021-11-29 | 2022-02-18 | 福建师范大学 | 一种抗生素菌液类芬顿催化剂及其制备方法 |
| CN114478086A (zh) * | 2020-11-12 | 2022-05-13 | 深圳市海立方生物科技有限公司 | 一种厨余垃圾的全量化处理方法 |
Citations (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2002307836B2 (en) * | 2001-02-23 | 2007-11-08 | V.A.I. Ltd. | Methods and apparatus for biological treatment of waste waters |
| KR20090132254A (ko) * | 2008-06-20 | 2009-12-30 | 경기도(보건환경연구원) | 음식물쓰레기를 이용한 메탄 생산방법 |
| CN101760498A (zh) * | 2010-01-26 | 2010-06-30 | 台州职业技术学院 | 混菌共发酵餐厨垃圾生产燃料乙醇的方法 |
| CN102453614A (zh) * | 2011-05-23 | 2012-05-16 | 台州职业技术学院 | 一种餐厨垃圾综合利用的新方法 |
| CN102527695A (zh) * | 2012-01-05 | 2012-07-04 | 中国科学院生态环境研究中心 | 一种餐厨垃圾制备铁/碳纳米复合材料的方法 |
| CN102718315A (zh) * | 2012-06-01 | 2012-10-10 | 天津大学 | 一种剩余污泥与有机垃圾水解酸化补充碳源促进生物脱氮的方法及其应用 |
| CN103508643A (zh) * | 2013-09-24 | 2014-01-15 | 上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 | 一种污水污泥和餐厨垃圾的处理装置及其方法 |
| CN103555775A (zh) * | 2013-10-22 | 2014-02-05 | 同济大学 | 一种促进餐厨垃圾厌氧发酵生产挥发性脂肪酸的方法 |
| CA2943899A1 (en) * | 2013-05-31 | 2014-12-04 | The University Of Akron | Producing algal biomass and products from organic solid material |
| KR20150029970A (ko) * | 2013-09-11 | 2015-03-19 | 주식회사 이엔이티아이 | 탈수공정 도입을 통한 에너지 절약용 개량형 석탄화 기술로써 공정개발 및 그 장치의 조합 |
| CN105855275A (zh) * | 2016-06-22 | 2016-08-17 | 中国科学院城市环境研究所 | 一种污泥与餐厨垃圾的处理方法 |
| WO2016195599A1 (en) * | 2015-06-03 | 2016-12-08 | Nanyang Technological University | Method and system for converting biomass to fuel products |
| CN106636230A (zh) * | 2017-03-10 | 2017-05-10 | 河北科技大学 | 一种酶解餐厨垃圾与玉米秸秆联合发酵产乳酸方法 |
| CN107188386A (zh) * | 2017-07-17 | 2017-09-22 | 北京建筑大学 | 一种利用污水厂剩余污泥制备生物炭的方法 |
| CN107252676A (zh) * | 2017-07-31 | 2017-10-17 | 河南工程学院 | 一种污泥、餐厨垃圾生物炭土壤重金属钝化剂的制备方法 |
| US20180178262A1 (en) * | 2016-12-26 | 2018-06-28 | Peking University Shenzhen Graduate School | Method for carrying out anaerobic digestion by using heavy metal ions-rich biomass waste materials |
| CN108624624A (zh) * | 2018-05-26 | 2018-10-09 | 杭州电子科技大学 | 一种利用真菌固态发酵餐厨垃圾产生甲烷的方法 |
| CN108676821A (zh) * | 2018-06-21 | 2018-10-19 | 湖南双晟科技信息咨询有限公司 | 一种利用餐厨垃圾发酵产酸的方法 |
| CN109942163A (zh) * | 2019-04-18 | 2019-06-28 | 长兴瑷晟环保科技有限公司 | 一种污泥生物改性制备炭的方法及系统 |
| CN110142028A (zh) * | 2019-05-29 | 2019-08-20 | 中科院广州能源所盱眙凹土研发中心 | 凹凸棒石基co2固态胺吸附剂和其制备方法及其在沼气提纯中的应用 |
| CN110305775A (zh) * | 2019-07-03 | 2019-10-08 | 河南攸行环保科技有限公司 | 一种处理固体废弃物的水解反应器及其应用方法 |
-
2020
- 2020-03-18 CN CN202010190176.3A patent/CN111250046B/zh active Active
Patent Citations (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2002307836B2 (en) * | 2001-02-23 | 2007-11-08 | V.A.I. Ltd. | Methods and apparatus for biological treatment of waste waters |
| KR20090132254A (ko) * | 2008-06-20 | 2009-12-30 | 경기도(보건환경연구원) | 음식물쓰레기를 이용한 메탄 생산방법 |
| CN101760498A (zh) * | 2010-01-26 | 2010-06-30 | 台州职业技术学院 | 混菌共发酵餐厨垃圾生产燃料乙醇的方法 |
| CN102453614A (zh) * | 2011-05-23 | 2012-05-16 | 台州职业技术学院 | 一种餐厨垃圾综合利用的新方法 |
| CN102527695A (zh) * | 2012-01-05 | 2012-07-04 | 中国科学院生态环境研究中心 | 一种餐厨垃圾制备铁/碳纳米复合材料的方法 |
| CN102718315A (zh) * | 2012-06-01 | 2012-10-10 | 天津大学 | 一种剩余污泥与有机垃圾水解酸化补充碳源促进生物脱氮的方法及其应用 |
| CA2943899A1 (en) * | 2013-05-31 | 2014-12-04 | The University Of Akron | Producing algal biomass and products from organic solid material |
| KR20150029970A (ko) * | 2013-09-11 | 2015-03-19 | 주식회사 이엔이티아이 | 탈수공정 도입을 통한 에너지 절약용 개량형 석탄화 기술로써 공정개발 및 그 장치의 조합 |
| CN103508643A (zh) * | 2013-09-24 | 2014-01-15 | 上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 | 一种污水污泥和餐厨垃圾的处理装置及其方法 |
| CN103555775A (zh) * | 2013-10-22 | 2014-02-05 | 同济大学 | 一种促进餐厨垃圾厌氧发酵生产挥发性脂肪酸的方法 |
| WO2016195599A1 (en) * | 2015-06-03 | 2016-12-08 | Nanyang Technological University | Method and system for converting biomass to fuel products |
| CN105855275A (zh) * | 2016-06-22 | 2016-08-17 | 中国科学院城市环境研究所 | 一种污泥与餐厨垃圾的处理方法 |
| US20180178262A1 (en) * | 2016-12-26 | 2018-06-28 | Peking University Shenzhen Graduate School | Method for carrying out anaerobic digestion by using heavy metal ions-rich biomass waste materials |
| CN106636230A (zh) * | 2017-03-10 | 2017-05-10 | 河北科技大学 | 一种酶解餐厨垃圾与玉米秸秆联合发酵产乳酸方法 |
| CN107188386A (zh) * | 2017-07-17 | 2017-09-22 | 北京建筑大学 | 一种利用污水厂剩余污泥制备生物炭的方法 |
| CN107252676A (zh) * | 2017-07-31 | 2017-10-17 | 河南工程学院 | 一种污泥、餐厨垃圾生物炭土壤重金属钝化剂的制备方法 |
| CN108624624A (zh) * | 2018-05-26 | 2018-10-09 | 杭州电子科技大学 | 一种利用真菌固态发酵餐厨垃圾产生甲烷的方法 |
| CN108676821A (zh) * | 2018-06-21 | 2018-10-19 | 湖南双晟科技信息咨询有限公司 | 一种利用餐厨垃圾发酵产酸的方法 |
| CN109942163A (zh) * | 2019-04-18 | 2019-06-28 | 长兴瑷晟环保科技有限公司 | 一种污泥生物改性制备炭的方法及系统 |
| CN110142028A (zh) * | 2019-05-29 | 2019-08-20 | 中科院广州能源所盱眙凹土研发中心 | 凹凸棒石基co2固态胺吸附剂和其制备方法及其在沼气提纯中的应用 |
| CN110305775A (zh) * | 2019-07-03 | 2019-10-08 | 河南攸行环保科技有限公司 | 一种处理固体废弃物的水解反应器及其应用方法 |
Non-Patent Citations (6)
| Title |
|---|
| JUNTING PAN等: "Achievements of biochar application for enhanced anaerobic digestion: A review", 《BIORESOURCE TECHNOLOGY》 * |
| NIMAS M. S. SUNYOTO等: "Effect of biochar addition on hydrogen and methane production in two-phase anaerobic digestion of aqueous carbohydrates food waste", 《BIORESOURCE TECHNOLOGY》 * |
| 于红艳等: "餐厨垃圾制备燃料乙醇酶促反应条件的研究", 《可再生能源》 * |
| 吴倩芳等: "水热炭化餐厨垃圾制备纳米铁/炭复合材料", 《环境工程学报》 * |
| 奚立民等: "双菌共发酵餐厨垃圾生产燃料乙醇的新方法", 《可再生能源》 * |
| 朱铖: "铁刨花对污泥与餐厨垃圾协同厌氧消化产酸产甲烷影响", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士) 工程科技Ⅰ辑》 * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111908753A (zh) * | 2020-08-03 | 2020-11-10 | 宁波首创厨余垃圾处理有限公司 | 超声辅助水热碳化制备厨余垃圾厌氧沼渣生物炭的方法 |
| CN111908753B (zh) * | 2020-08-03 | 2023-02-28 | 宁波首创厨余垃圾处理有限公司 | 超声辅助水热碳化制备厨余垃圾厌氧沼渣生物炭的方法 |
| CN114478086A (zh) * | 2020-11-12 | 2022-05-13 | 深圳市海立方生物科技有限公司 | 一种厨余垃圾的全量化处理方法 |
| CN113522257A (zh) * | 2021-07-26 | 2021-10-22 | 中国矿业大学 | 高性能除Cr(VI)煤基功能材料的制备方法及使用方法 |
| CN113634232A (zh) * | 2021-10-19 | 2021-11-12 | 广东卓信环境科技股份有限公司 | 一种富碳磁性生物炭的制备方法 |
| CN113634232B (zh) * | 2021-10-19 | 2022-02-22 | 广东卓信环境科技股份有限公司 | 一种富碳磁性生物炭的制备方法 |
| CN114054026A (zh) * | 2021-11-29 | 2022-02-18 | 福建师范大学 | 一种抗生素菌液类芬顿催化剂及其制备方法 |
| CN114054026B (zh) * | 2021-11-29 | 2023-12-05 | 福建师范大学 | 一种抗生素菌液类芬顿催化剂及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111250046B (zh) | 2022-03-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111250046B (zh) | 一种水解和炭化餐厨垃圾制备生物炭的方法 | |
| CN110171830B (zh) | 一种氮掺杂磁性生物炭的制备方法及其应用 | |
| US10513714B2 (en) | Lignocellulosic conversion process comprising sulfur dioxide and/or sulfurous acid pretreatment | |
| CN109226188B (zh) | 一种水热碳化耦合厌氧消化处理餐厨垃圾的方法 | |
| Razak et al. | Utilization of oil palm decanter cake for cellulase and polyoses production | |
| CN107252676A (zh) | 一种污泥、餐厨垃圾生物炭土壤重金属钝化剂的制备方法 | |
| Converti et al. | Co‐digestion of municipal sewage sludges and pre‐hydrolysed woody agricultural wastes | |
| Champagne et al. | Enzymatic hydrolysis of cellulosic municipal wastewater treatment process residuals as feedstocks for the recovery of simple sugars | |
| Lin et al. | Unexpectedly low biohydrogen yields in co-fermentation of acid pretreated cassava residue and swine manure | |
| Xie et al. | Co-hydrothermal carbonization of sewage sludge and polyvinyl chloride for the production of high-quality solid fuel with low nitrogen content | |
| CN110002709A (zh) | 一种新型市政污泥调理剂 | |
| KR20090020450A (ko) | 음식물 쓰레기 처리 방법 | |
| Chaudhari et al. | Catalytic thermal treatment (catalytic thermolysis) of a biodigester effluent of an alcohol distillery plant | |
| CN116037066A (zh) | 一种沼渣基改性生物炭及其制备方法和应用 | |
| CN113912182A (zh) | 一种植物基固液混合碳源的应用 | |
| Xu et al. | Effect of biodrying of lignocellulosic biomass on humification and microbial diversity | |
| CN109848188B (zh) | 一种餐厨垃圾乳酸发酵液预处理生活垃圾焚烧飞灰的方法 | |
| CN1436895A (zh) | 造纸工艺中钾碱制浆黑液的综合利用方法 | |
| CN111450799A (zh) | 一种基于黑液木质素和芬顿污泥的磁性活性炭制备方法 | |
| Debnath et al. | Characterization and anaerobic treatability study of pre-hydrolysis liquor (PHL) from dissolving pulp mill | |
| CN108176359A (zh) | 一种混合废料生物炭的制备方法 | |
| Xing et al. | Enhanced humus synthesis from Chinese medicine residues composting by lignocellulose-degrading bacteria stimulation: Upregulation of key enzyme activity and neglected indirect effects on humus formation | |
| Chatterjee et al. | A study on enzymatic hydrolysis of fruit and vegetable waste using waste activated sludge | |
| CN112941120A (zh) | 一种利用VFAs和木质纤维素原料生产微生物油脂的方法 | |
| CN111268643B (zh) | 一种含铁污泥加速有机固体废物产生氢气的工艺 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20200609 Assignee: Taizhou Yongshang Trading Co.,Ltd. Assignor: TAIZHOU VOCATIONAL & TECHNICAL College Contract record no.: X2023980044891 Denomination of invention: A method for preparing biochar from kitchen waste by hydrolysis and carbonization Granted publication date: 20220311 License type: Common License Record date: 20231030 Application publication date: 20200609 Assignee: Taizhou Yier Technology Co.,Ltd. Assignor: TAIZHOU VOCATIONAL & TECHNICAL College Contract record no.: X2023980044675 Denomination of invention: A method for preparing biochar from kitchen waste by hydrolysis and carbonization Granted publication date: 20220311 License type: Common License Record date: 20231027 |
|
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20200609 Assignee: Linhai Wuyang Outdoor Leisure Products Co.,Ltd. Assignor: TAIZHOU VOCATIONAL & TECHNICAL College Contract record no.: X2024980006203 Denomination of invention: A method for preparing biochar from hydrolysis and carbonization of kitchen waste Granted publication date: 20220311 License type: Common License Record date: 20240524 Application publication date: 20200609 Assignee: TAIZHOU DONGFENG CHEMICAL Co.,Ltd. Assignor: TAIZHOU VOCATIONAL & TECHNICAL College Contract record no.: X2024330000062 Denomination of invention: A method for preparing biochar from hydrolysis and carbonization of kitchen waste Granted publication date: 20220311 License type: Common License Record date: 20240527 |