CN112877322B - 基于微生物相变的易腐垃圾生物降解方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及易腐垃圾降解技术领域,特别是关于基于微生物相变的易腐垃圾生物降解方法,首先以改性凹凸棒土吸附芸苔素内酯剂、紫花地丁叶提取液和活性污泥,与海藻酸钠和聚乙烯醇水溶液混合,以交联剂交联制得微生物降解菌剂,将微生物降解菌剂加入至易腐垃圾浆料中有氧降解。可明显降低易腐垃圾降解时逸出的异味的浓度,所应用的微生物降解菌剂可以筛分出并回收利用,在短时间内即可完成对易腐垃圾的高效降解。

Description

基于微生物相变的易腐垃圾生物降解方法
技术领域
本发明涉及易腐垃圾降解技术领域,特别是关于基于微生物相变的易腐垃圾生物降解方法。
背景技术
“易腐垃圾”多是由厨房产生的,如家庭、餐厅、食堂等产出的剩饭剩菜、瓜果皮屑、菜叶、骨头、蛋壳等,据统计,易腐垃圾占我国家庭生活垃圾总量的50%左右。易腐垃圾水分含量高,极易腐烂而产生难闻气味,其高水分含量也容易污染如纸张、塑料、衣服、家具等其他可回收的垃圾,而一旦这些垃圾被易腐垃圾污染,回收成本、回收难度就直线上升,就没人愿意再去回收了。此外,易腐垃圾中的剩饭剩菜容易腐烂,产生难闻气味,容易滋生蚊蝇,蚊蝇的滋生易引发疾病的传播,危害居民身体健康。易腐垃圾有机质含量高,因此温度较高时,还会加速微生物的生长繁殖,加速腐败,污染垃圾堆周边地区。易腐垃圾本身含水量高,腐败后还会产生更多水分,与其他垃圾混合后,形成最难闻和最难处理的垃圾渗滤液,为避免其污染空气和道路,需要花费大量的精力和经济去转运与处理垃圾渗滤液。由于易腐垃圾水分含量较大,热值较低,以其焚烧发电时,为了使其焚烧彻底还需添加煤油等助燃物,大大增加了发电成本,而其高含量的有机质在焚烧时还会产生剧毒气体,影响空气质量和周边居民健康。
微生物相变降解易腐垃圾旨在通过在易腐垃圾中添加微生物菌剂,微生物产生高效微生物酶,将易腐垃圾中的糖份、脂肪、蛋白质、纤维素等有机大分子降解为小分子,再降解为水与二氧化碳,实现易腐垃圾从固态到液体与气态的相变降解。现有技术有授权公告号为CN105665417B的中国发明专利,公开了一种餐厨垃圾高效降解复合微生物菌剂,由复合菌体和载体组成,复合菌体由东方伊萨酵母菌、枯草芽孢杆菌、异常威克汉姆酵母菌、黒木霉及放线菌混合组成,载体由重量配比为1~3:2~6:3~9:4~12的豆粕、麸皮、稻壳粉、刨花组成,复合菌体占复合微生物菌剂的重量百分含量为6~12%,对易腐垃圾进行降解时,餐厨垃圾与复合微生物菌剂的重量比大约是4:1~6:1。该复合菌在发酵设备中与餐厨有机垃圾充分混合,在常温好氧条件下,不同菌种协同作用,提高餐厨有机垃圾的降解率、缩短发酵时间,同时除臭效果显著。然而,该载体由豆粕、麸皮、稻壳粉、刨花组成,且菌剂相对于易腐垃圾的占比较高,降解完成后,载体与易腐垃圾混合,造成难以清理;上述缺陷从该发明的实施例1~3中均可看出,如实施例1中,垃圾机与菌剂的初始重量是17.05kg,10d内每天加入1kg餐橱垃圾则共计10kg餐橱垃圾,那么垃圾机、菌剂与餐橱垃圾的初始重量是27.05kg,降解结束时垃圾机、菌剂与餐橱垃圾的重量是25.08kg,减量1.97kg,相对于餐橱垃圾的初始重量10kg而言,减量率是19.7%,处理效率较低。
以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案,其并不必然属于本专利申请的现有技术,在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下,上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中对易腐垃圾相变降解的减量率较低、降解过程中气味过大、降解菌剂无法分离的问题,提供一种基于微生物相变的易腐垃圾生物降解方法,可明显降低易腐垃圾降解时逸出的异味的浓度,所应用的微生物降解菌剂可以筛分出并回收利用,在短时间内即可完成对易腐垃圾的高效降解。
为解决上述技术问题或为实现上述技术目的,本发明提供如下技术方案。
羧甲基纤维素钠与氨基磺酸共改性凹凸棒土在制备微生物降解菌剂中的应用。
所述应用在于以羧甲基纤维素钠与氨基磺酸对凹凸棒土进行共改性并制备微生物降解菌剂以提高微生物降解菌剂的传质性能和机械强度。
所述羧甲基纤维素钠与氨基磺酸共改性凹凸棒土的方法是:配制含不超过3g/L羧甲基纤维素钠与0.1~0.3‰氨基磺酸的水溶液,加入羧甲基纤维素钠15~18重量倍的凹凸棒土,120~600r/min搅拌至少30min混合均匀,高速离心10~20min,取沉淀物放于真空干燥后研磨至过200目筛即得。
其中,高速离心的转速是4500~6000r/min;和/或
真空干燥是在45~50℃真空干燥箱中干燥至少5h。
当以羧甲基纤维素钠对凹凸棒土进行改性时,加入一定量的氨基磺酸则可显著的提升改性效果,具体是显著提高降解菌剂的传质性能和机械强度,可能的原因是氨基磺酸与羧甲基纤维素钠共同参与对凹凸棒土的改性反应,使其表面接枝更多的反应活性基团,以其制备微生物降解菌剂后有利于提高微生物降解菌剂的传质性能和机械强度,在保证对易腐垃圾较好相变降解作用的情况下,可使微生物降解菌剂保持较为完整的结构,可筛分出来再次用以吸附微生物,也可避免对降解后的易腐垃圾造成污染。
一种微生物降解菌剂的制备方法,包括:
S1系将经羧甲基纤维素钠与氨基磺酸共改性的凹凸棒土加入至含有芸苔素内酯、紫花地丁叶提取液和活性污泥的水溶液中,充分混合后吸附30~60min;
S2系将3~5%的氯化钙溶液与3~5%的硼酸溶液以等体积混合,然后以饱和碳酸钠溶液调节pH至7.0±0.2得交联剂溶液;
S3系配制含有1.2~1.8%海藻酸钠与1%聚乙烯醇的水溶液,冷却至室温后等体积加入步骤S1的混合溶液中,缓慢搅拌至完全混合,于1.5~2h内滴加入2~4倍体积的交联剂溶液中,常温交联至少36h,形成直径3mm左右的小球,分离即得。
特别的,步骤S1的含有芸苔素内酯、紫花地丁叶提取液和活性污泥的水溶液中,芸苔素内酯的质量含量是1~2%,紫花地丁叶提取液的质量含量是3~5%,活性污泥的质量含量是3~10%。
特别的,步骤S1的含有芸苔素内酯、紫花地丁叶提取液和活性污泥的水溶液中,芸苔素内酯与紫花地丁叶提取液的重量比是1:2~3,更优选是1:2.5~3.0,最优选是1:2.8。
特别的,步骤S1的芸苔素内酯是0.1%水分散颗粒剂。
特别的,步骤S1的紫花地丁叶提取液的制备方法是:取紫花地丁叶捣成糊状,添加5倍的水,煎煮15~30min后以1000目纱布过滤,取滤液浓缩至30~20%体积即得。
在对基于微生物相变的易腐垃圾生物降解菌剂进行实验研究时,发明人发现通过复配芸苔素内酯与紫花地丁叶有利于降低对易腐垃圾降解时逸出的异味的浓度,并进一步发现将紫花地丁叶浸提后按照特定重量配比与芸苔素内酯制成菌剂,在对易腐垃圾进行相变降解时可以较大程度地避免异味的逸出,可对氨、硫化物等恶臭气体的逸出浓度进行有效的压制,对操作人员和环境友好。
特别的,步骤S1的活性污泥是经易腐垃圾渗滤液驯化的活性污泥。
特别的,步骤S1的经羧甲基纤维素钠改性的凹凸棒土的添加量是18~30g/L。
当以羧甲基纤维素钠对凹凸棒土进行改性时,加入一定量的氨基磺酸则可显著的提升改性效果,具体是显著提高降解菌剂的传质性能和机械强度,可能的原因是氨基磺酸与羧甲基纤维素钠共同参与对凹凸棒土的改性反应,使其表面接枝更多的反应活性基团,在以其为载体完成对芸苔素内酯、紫花地丁叶提取液和活性污泥的负载后,有利于提高微生物降解菌剂的传质性能和机械强度,在保证对易腐垃圾较好相变降解作用的情况下,可使微生物降解菌剂保持较为完整的结构,可筛分出来再次用以吸附微生物,也可避免对降解后的易腐垃圾造成污染。
特别的,步骤S3中的配制含有1.2~1.8%海藻酸钠与1%聚乙烯醇的水溶液,可将海藻酸钠、聚乙烯醇与所需量的水混合后加热至90~98℃,搅拌使其完全溶解后再降温至室温。
特别的,步骤S3中的缓慢搅拌的速率是30~120r/min。
本发明中以羧甲基纤维素钠联合氨基磺酸改性凹凸棒土作为载体,完成对芸苔素内酯、紫花地丁叶提取液和活性污泥的负载,再使用海藻酸钠和聚乙烯醇联合包埋,制备得到微生物降解菌剂,所得的微生物降解菌剂与易腐垃圾混合后可在常温有氧条件下对易腐垃圾进行相变降解,微生物降解菌剂中复配的芸苔素内酯与紫花地丁叶提取液可以较大程度地避免异味的逸出,可对氨气及硫化物等恶臭气体的逸出浓度进行有效的压制,对操作人员和环境友好;仅需少量的本申请所述微生物降解菌剂即可在72h内对易腐垃圾进行有效的降解,其减量率不低于90%,得益于微生物降解菌剂优异的机械强度,其在降解过程中能保持结构的完整性,降解完成后可通过筛分分离出菌剂,避免对降解后的易腐垃圾造成污染,将其冲洗后可再次作为载体循环应用,降低处理易腐垃圾的成本。
本发明还提供经由前述方法制备得到的微生物降解菌剂。
本发明还提供一种基于微生物相变的易腐垃圾生物降解方法,所述方法包括:
1)将易腐垃圾中的不可降解物质挑拣出之后粉碎至过20目筛;
2)按照3.5~5.0kg/t/12h的量将前述微生物降解菌剂与易腐垃圾充分混合,常温有氧降解72h,筛分出未解体的微生物降解菌剂后再回收,通过压滤获得少量滤渣用于制肥,滤液另行处理至符合标准后排放。
一些优选实施方案,不可降解物质包括金属、织物、塑料、玻璃、橡胶、石块等物质。
一些优选实施方案,常温有氧降解时以4~5次/h通风换气。
利用常规可通风换气设备即可利用本申请所述微生物降解菌剂完成对易腐垃圾的相变降解,易腐垃圾挑拣出不可降解物质后粉碎成浆料,无需降低水分即可加入少量所述降解菌剂进行常温有氧降解,降解过程中异味较淡,对空气和操作人员友好,72h内即可对易腐垃圾发生减量率不低于90%的有效降解,降解完成后可筛分出菌剂回收再利用,通过压滤可分离出滤渣用于制肥,滤液另行处理至符合标准后排放。
本发明还提供前述方法在处理易腐垃圾中的应用。
在符合本领域常识的基础上,上述各优选条件,可以相互组合,得到具体实施方式。
本发明涉及到的原料或试剂均为普通市售产品,涉及到的操作如无特殊说明均为本领域常规操作。
在降解菌剂中添加复配的芸苔素内酯与紫花地丁叶提取液可降低对易腐垃圾降解时逸出的异味的浓度,可以较大程度地避免异味的逸出,对氨气及硫化物等恶臭气体的逸出浓度进行有效的压制,对操作人员和环境友好。
当以羧甲基纤维素钠对凹凸棒土进行改性时,加入一定量的氨基磺酸则可显著的提升改性效果,具体是显著提高降解菌剂的传质性能和机械强度,可能的原因是氨基磺酸与羧甲基纤维素钠共同参与对凹凸棒土的改性反应,使其表面接枝更多的反应活性基团,在以其为载体制备的微生物降解菌剂具有优异的传质性能和机械强度,在保证对易腐垃圾较好相变降解作用的情况下,可使微生物降解菌剂保持较为完整的结构,可筛分出来再次用以吸附微生物,也可避免对降解后的易腐垃圾造成污染。
易腐垃圾挑拣出不可降解物质后粉碎成浆料,无需降低水分即可加入少量降解菌剂进行常温有氧降解,降解过程中异味较淡,对空气和操作人员友好,72h内即可对易腐垃圾发生减量率不低于90%的有效降解,降解完成后筛分出菌剂回收再利用,通过压滤可分离出滤渣用于制肥,滤液另行处理至符合标准后排放。
本发明为实现上述目的而采用了上述技术方案,弥补了现有技术的不足,设计合理,操作方便。
附图说明
为让本发明的上述和/或其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂,所附附图的说明如下:
图1为本发明所述芸苔素内酯的结构示意图;
图2为本发明实施例3所制备的微生物降解菌剂外观示意图;
图3为本发明微生物降解菌剂的渗透率统计示意图;
图4为本发明微生物降解菌剂的破损率统计示意图。
具体实施方式
本领域技术人员可以借鉴本文内容,适当替换和/或改动工艺参数实现,然而特别需要指出的是,所有类似的替换和/或改动对本领域技术人员来说是显而易见的,它们都被视为包括在本发明。本发明所述产品和制备方法已经通过较佳实施例进行了描述,相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的产品和制备方法进行改动或适当变更与组合,来实现和应用本发明技术。
除非另有定义,本文所使用的技术和科学术语,具有本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义。本发明使用本文中所描述的方法和材料;但本领域中已知的其他合适的方法和材料也可以被使用。本文中所描述的材料、方法和实施例仅是说明性的,并不是用来作为限制。所有出版物、专利申请案、专利案、临时申请案、数据库条目及本文中提及的其它参考文献等,其整体被并入本文中作为参考。若有冲突,以本说明书包括定义为准。
除非具体说明,本文所描述的材料、方法和实施例仅是示例性的,而非限制性的。尽管与本文所述的那些方法和材料类似或等同的方法和材料可用于本发明的实施或测试,但本文仍描述了合适的方法和材料。
本发明及下述实施例中经易腐垃圾渗滤液驯化的活性污泥具体包括:易腐垃圾渗滤液地表污泥脱水后的干污泥,地下水泵入SBR池中,连续曝气2h,按照25kg/m3的量投入干污泥,以地下水洗涤污泥,然后按照面粉:尿素:磷酸二氢钾重量比20:3:1的比例,每立方米水中投入100g干面粉烧制的面糊、15g尿素和5g磷酸二氢钾,间歇曝气并增殖5d;然后按照原比例,将面粉、尿素和磷酸二氢钾的量增加一倍,并泵入10g/m3垃圾渗滤液,垃圾渗滤液每天增加10%,每天曝气,控制溶解氧不低于5mg/L,水温维持在18℃,驯化18d,脱水即得。
以下详细描述本发明。
实施例1:
本实施例提供一种微生物降解菌剂,经过下述步骤制备得到:
1)取10g紫花地丁叶捣成糊状,添加50g水,煎煮15min后以1000目纱布过滤,取滤液浓缩至30%体积即得紫花地丁叶提取液;
2)配制1L含2g/L羧甲基纤维素钠和0.1‰氨基磺酸的水溶液,加入36g 200目的凹凸棒土,120r/min搅拌60min混合均匀,4500r/min高速离心10min,取沉淀物在45℃真空干燥箱中8h,研磨至过200目筛即得改性凹凸棒土;
3)配制含有1%芸苔素内酯(0.1%水分散颗粒剂)、3%步骤1)所得紫花地丁叶提取液和3%经易腐垃圾渗滤液驯化的活性污泥的水溶液,按18g/L的添加量将步骤2)所得改性凹凸棒土加入至上述水溶液,充分混合后吸附30min;
4)将3%的氯化钙溶液与3%的硼酸溶液以等体积混合,然后以饱和碳酸钠溶液调节pH至7.0±0.2得交联剂溶液;
5)配制含有1.2%海藻酸钠与1%聚乙烯醇的水溶液,加热至90℃,搅拌使其完全溶解,冷却至室温后等体积加入步骤3)所得混合溶液中,30r/min缓慢搅拌至完全混合,于1.5h时间滴加入2倍体积的步骤4)所得交联剂溶液中,常温交联36h,形成直径3mm左右的小球,分离即得。
实施例2:
本实施例提供一种微生物降解菌剂,经过下述步骤制备得到:
1)取10g紫花地丁叶捣成糊状,添加50g水,煎煮30min后以1000目纱布过滤,取滤液浓缩至20%体积即得紫花地丁叶提取液;
2)配制1L含3g/L羧甲基纤维素钠和0.3‰氨基磺酸的水溶液,加入45g 200目的凹凸棒土,600r/min搅拌30min混合均匀,6000r/min高速离心5min,取沉淀物50℃真空干燥箱中干燥5h,研磨至过200目筛即得改性凹凸棒土;
3)配制含有2%芸苔素内酯(0.1%水分散颗粒剂)、5%步骤1)所得紫花地丁叶提取液和10%经易腐垃圾渗滤液驯化的活性污泥的水溶液,按30g/L的添加量将步骤2)所得改性凹凸棒土加入至上述水溶液,充分混合后吸附60min;
4)将5%的氯化钙溶液与5%的硼酸溶液以等体积混合,然后以饱和碳酸钠溶液调节pH至7.0±0.2得交联剂溶液;
5)配制含有1.8%海藻酸钠与1%聚乙烯醇的水溶液,加热至98℃,搅拌使其完全溶解,冷却至室温后等体积加入步骤3)所得混合溶液中,120r/min缓慢搅拌至完全混合,于2h时间滴加入4倍体积的步骤4)所得交联剂溶液中,常温交联48h,形成直径3mm左右的小球,分离即得。
实施例3:
本实施例提供一种微生物降解菌剂,经过下述步骤制备得到:
1)取10g紫花地丁叶捣成糊状,添加50g水,煎煮20min后以1000目纱布过滤,取滤液浓缩至25%体积即得紫花地丁叶提取液;
2)配制1L含2.5g/L羧甲基纤维素钠和0.2‰氨基磺酸的水溶液,加入40g 200目的凹凸棒土,300r/min搅拌45min混合均匀,6000r/min高速离心,取沉淀物50℃真空干燥箱中干燥5h,研磨至过200目筛即得改性凹凸棒土;
3)配制含有1.5%芸苔素内酯(0.1%水分散颗粒剂)、4.2%步骤1)所得紫花地丁叶提取液和6%经易腐垃圾渗滤液驯化的活性污泥的水溶液,按25g/L的添加量将步骤2)所得改性凹凸棒土加入至上述水溶液,充分混合后吸附45min;
4将4%的氯化钙溶液与4%的硼酸溶液以等体积混合,然后以饱和碳酸钠溶液调节pH至7.0±0.2得交联剂溶液;
5配制含有1.5%海藻酸钠与1%聚乙烯醇的水溶液,加热至95℃,搅拌使其完全溶解,冷却至室温后等体积加入步骤3)所得混合溶液中,60r/min缓慢搅拌至完全混合,于2h时间滴加入3倍体积的步骤4)所得交联剂溶液中,常温交联40h,形成3mm左右的小球,分离即得,如图2所示。
实施例4:
本实施例提供一种微生物降解菌剂,经过下述步骤制备得到:
1)取紫花地丁叶捣成可过100目的糊状;
2)与实施例3的步骤2)相同;
3)配制含有1.5%芸苔素内酯(0.1%水分散颗粒剂)、4.2%步骤1)所得糊状紫花地丁叶和6%经易腐垃圾渗滤液驯化的活性污泥的水溶液,按25g/L的添加量将步骤2)所得改性凹凸棒土加入至上述水溶液,充分混合后吸附45min;
4)与实施例3的步骤4)相同;
5)与实施例3的步骤5)相同。
实施例5:
本实施例提供一种微生物降解菌剂,经过下述步骤制备得到:
1)与实施例3的步骤2)相同;
2)配制含有1.5%芸苔素内酯(0.1%水分散颗粒剂)和6%经易腐垃圾渗滤液驯化的活性污泥的水溶液,按25g/L的添加量将步骤1)所得改性凹凸棒土加入至上述水溶液,充分混合后吸附45min;
3)与实施例3的步骤4)相同;
4)与实施例3的步骤5)相同。
实施例6:
本实施例提供一种微生物降解菌剂,经过下述步骤制备得到:
1)与施例3的步骤1)相同;
2)配制1L含0.2‰氨基磺酸的水溶液,加入40g200目的凹凸棒土,300r/min搅拌45min混合均匀,6000r/min高速离心,取沉淀物50℃真空干燥箱中干燥5h,研磨至过200目筛即得改性凹凸棒土;
3)与实施例3的步骤3)相同;
4)与实施例3的步骤4)相同;
5)与实施例3的步骤5)相同。
实施例7:
本实施例提供一种微生物降解菌剂,经过下述步骤制备得到:
1)与实施例3的步骤1)相同;
2)配制1L含2.5g/L羧甲基纤维素钠的水溶液,加入40g200目的凹凸棒土,300r/min搅拌45min混合均匀,6000r/min高速离心,取沉淀物50℃真空干燥箱中干燥5h,研磨至过200目筛即得改性凹凸棒土;
3)与实施例3的步骤3)相同;
4)与实施例3的步骤4)相同;
5)与实施例3的步骤5)相同。
实施例8:
本实施例提供一种微生物降解菌剂,经过下述步骤制备得到:
1)与实施例3的步骤1)相同;
2)配制1L含2.5g/L羧甲基纤维素钠和0.5‰氨基磺酸的水溶液,加入40g200目的凹凸棒土,300r/min搅拌45min混合均匀,6000r/min高速离心,取沉淀物50℃真空干燥箱中干燥5h,研磨至过200目筛即得改性凹凸棒土;
3)与实施例3的步骤3)相同;
4)与实施例3的步骤4)相同;
5)与实施例3的步骤5)相同。
实施例9:
本实施例提供一种微生物降解菌剂,经过下述步骤制备得到:
1)与实施例3的步骤1)相同;
2)配制含有1.5%芸苔素内酯(0.1%水分散颗粒剂)、4.2%步骤1)所得紫花地丁叶提取液和6%经易腐垃圾渗滤液驯化的活性污泥的水溶液,按25g/L的添加量将200目的凹凸棒土加入至上述水溶液,充分混合后吸附45min;;
3)与实施例3的步骤4)相同;
4)与实施例3的步骤5)相同。
实施例10:
本实施例提供一种微生物降解菌剂,经过下述步骤制备得到:
1)与实施例3的步骤1)相同;
2)与实施例3的步骤2)相同;
3)配制含有4.2%步骤1)所得紫花地丁叶提取液和6%经易腐垃圾渗滤液驯化的活性污泥的水溶液,按25g/L的添加量将步骤2)所得改性凹凸棒土加入至上述水溶液,充分混合后吸附45min;
4)与实施例3的步骤4)相同;
5)与实施例3的步骤5)相同。
实施例11:
本实施例提供一种微生物降解菌剂,经过下述步骤制备得到:
1)与实施例3的步骤2)相同;
2)配制含有6%经易腐垃圾渗滤液驯化的活性污泥的水溶液,按25g/L的添加量将步骤2)所得改性凹凸棒土加入至上述水溶液,充分混合后吸附45min;
3)与实施例3的步骤4)相同;
4)与实施例3的步骤5)相同。
实施例12:
本实施例提供一种微生物降解菌剂,经过下述步骤制备得到:
1)与实施例3的步骤1)相同;
2)与实施例3的步骤2)相同;
3)配制含有1.5%芸苔素内酯(0.1%水分散颗粒剂)、1.5%步骤1)所得紫花地丁叶提取液和6%经易腐垃圾渗滤液驯化的活性污泥的水溶液,按25g/L的添加量将步骤2)所得改性凹凸棒土加入至上述水溶液,充分混合后吸附45min;
4)与实施例3的步骤4)相同;
5)与实施例3的步骤5)相同。
实施例13:
本实施例提供一种微生物降解菌剂,经过下述步骤制备得到:
1)与实施例3的步骤1)相同;
2)与实施例3的步骤2)相同;
3)配制含有1.5%芸苔素内酯(0.1%水分散颗粒剂)、2.25%步骤1)所得紫花地丁叶提取液和6%经易腐垃圾渗滤液驯化的活性污泥的水溶液,按25g/L的添加量将步骤2)所得改性凹凸棒土加入至上述水溶液,充分混合后吸附45min;
4)与实施例3的步骤4)相同;
5)与实施例3的步骤5)相同。
实施例14:
本实施例提供一种微生物降解菌剂,经过下述步骤制备得到:
1)与实施例3的步骤1)相同;
2)与实施例3的步骤2)相同;
3)配制含有1.5%芸苔素内酯(0.1%水分散颗粒剂)、6%步骤1)所得紫花地丁叶提取液和6%经易腐垃圾渗滤液驯化的活性污泥的水溶液,按25g/L的添加量将步骤2)所得改性凹凸棒土加入至上述水溶液,充分混合后吸附45min;
4)与实施例3的步骤4)相同;
5)与实施例3的步骤5)相同。
实施例15:
本实施例提供一种微生物降解菌剂,经过下述步骤制备得到:
1)与实施例3的步骤1)相同;
2)与实施例3的步骤2)相同;
3)配制含有1.5%芸苔素内酯(0.1%水分散颗粒剂)、7.5%步骤1)所得紫花地丁叶提取液和6%经易腐垃圾渗滤液驯化的活性污泥的水溶液,按25g/L的添加量将步骤2)所得改性凹凸棒土加入至上述水溶液,充分混合后吸附45min;
4)与实施例3的步骤4)相同;
5)与实施例3的步骤5)相同。
验证例:
本验证例分三个部分对由实施例1~15所得的微生物降解菌剂进行多方面验证。
第一部分,验证微生物降解菌剂的传质性和机械强度,分别由下述方法验证:
A、传质性:以5%的红墨水分别浸泡20颗各实施例所得微生物降解菌剂,10min后取出,并在30s内完成对小球内红墨水延伸深度的测量、小球的半径,并以延伸深度/小球半径计算出渗入百分比,以该百分比表征传质性,呈正相关;
B、机械强度:分别选取100颗各实施例所得微生物降解菌剂,浸泡入200mL去离子水中,置于120r/min的摇床中搅拌振动12h后取出,记录颗粒破损情况,破损数即为破损率(%)。
统计数据分别如图3和图4所示。
由图3可以看出,实施例6~9中的凹凸棒土因为仅以氨基磺酸改性、仅以羧甲基纤维素钠改性或者以过量的氨基磺酸改性甚至未经任何改性,即作为载体参与制备微生物降解菌剂,因改性不彻底导致降解菌剂小球的传质性能较弱,从实施例8中可知过量的氨基磺酸改性反而降低了凹凸棒土的传质性能高,而实施例9中因未对凹凸棒土进行任何的改性导致其渗透率不足60%,不利于活性污泥中的微生物从降解菌剂中转移到易腐垃圾中;由图4可以看出,实施例6~7、9中所得的微生物降解菌剂的破损率较高,均不低于30%,表明对凹凸棒土改性的不彻底导致反应活性基团含量低,进一步降低菌剂的结构强度,在对易腐垃圾进行降解时容易发生破裂,不仅无法重复应用,也会引入新的污染;而实施例8中引入了过量的氨基磺酸改性但却于菌剂的强度提升无益,可能是因为氨基磺酸的强极性导致其结构更加不稳定。而由图3及图4中可以看出优选实施例1~3中的各微生物降解菌剂均具有优异的传质性能和机械强度,在保证对易腐垃圾较好相变降解作用的情况下,可使微生物降解菌剂保持较为完整的结构,可筛分出来再次用以吸附微生物,也可避免对降解后的易腐垃圾造成污染。
第二部分,验证微生物降解菌剂对易腐垃圾相变降解时的异味释放程度,由下述方法验证:选取同一批次易腐垃圾,挑拣出其中的金属、织物、塑料、玻璃、橡胶、石块等不可降解物质,易腐垃圾主要由瓜皮果壳、米饭、面制品、肉、菜蔬、鱼、碎骨等组成,含水率74.0%,有机质湿态含量72.8±1.5%,之后粉碎至过20目筛得易腐垃圾浆料,按照4kg/t/12h的量分别实施例1~15中的各微生物降解菌剂补充如易腐垃圾浆料并与之在降解仓中混合,4次/h通风换气,有氧降解72h。降解过程中取降解仓周边5m内的空气以GB/T14975-93测定臭气浓度,氨采用GB/T14679-93测定,硫化氢采用GB/T11742-89测定,二氧化硫采用GB/T17097-1997测定。居民区大气标准采用GB3095-2012。分别统计降解开始后36h、72h的恶臭气体浓度,结果如表1所示。
表1、恶臭气体浓度
Figure BDA0002947075350000131
Figure BDA0002947075350000141
从表1可知,实施例4中以糊状的紫花地丁叶代替提取液,实施例5中未添加紫花地丁叶提取液,实施例10中未添加芸苔素内酯,实施例11则既未添加芸苔素内酯也未添加紫花地丁叶提取液,统计结果显示上述各实施例在降解易腐垃圾的中程及末尾时周边的空气环境均较差,其中氨、二氧化硫、硫化氢等恶臭气体的浓度均远超居民区大气标准浓度;而结合实施例12~15可知,芸苔素内酯与紫花地丁叶提取液的配比不合理亦可使得上述恶臭气体的浓度可能不达标。从表1中的实施例1~3的数据可知,以及结合实施例4、5、10、11综合看出,合适配比的芸苔素内酯与紫花地丁叶提取液发挥出一定的协同作用,共同作用之下可以较大程度地避免异味的逸出,可对氨、硫化物等恶臭气体的逸出浓度进行有效的压制,对操作人员和环境友好。
第三部分,验证第二部分中经过降解后的易腐垃圾滤渣相对于初始易腐垃圾重量的减量率,统计结果如表2所示。
表2、易腐垃圾减量率
实施例 减量率/% 实施例 减量率/%
1 90.5 9 66.8
2 91.8 10 79.0
3 92.2 11 75.6
4 84.6 12 83.8
5 77.0 13 84.1
6 73.1 14 76.9
7 68.3 15 83.3
8 75.2 / /
由表2可以看出实施例4~15的减量率则介于65~85%之间,表明了改变微生物降解菌剂中的结构、组分均会对其降解易腐垃圾的效率产生不同程度的影响;而实施例1~3的减量率均介于90~93%之间,微生物降解菌剂发挥出出色的相变降解作用,滤渣可用于制肥,滤液另行处理至符合标准后排放,实现对易腐垃圾的高效的相变降解。
上述实施例中的常规技术为本领域技术人员所知晓的现有技术,故在此不再赘述。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代,但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例,但是对本领域熟练技术人员来说,只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。
虽然上述具体实施方式已经显示、描述并指出应用于各种实施方案的新颖特征,但应理解,在不脱离本公开内容的精神的前提下,可对所说明的装置或方法的形式和细节进行各种省略、替换和改变。另外,上述各种特征和方法可彼此独立地使用,或可以各种方式组合。所有可能的组合和子组合均落在本公开内容的范围内。上述许多实施方案包括类似的组分,并且因此,这些类似的组分在不同的实施方案中可互换。虽然已经在某些实施方案和实施例的上下文中公开了本发明,但本领域技术人员应理解,本发明可超出具体公开的实施方案延伸至其它的替代实施方案和/或应用以及其明显的修改和等同物。因此,本发明不旨在受本文优选实施方案的具体公开内容限制。
本发明未尽事宜为公知技术。

Claims (9)

1.羧甲基纤维素钠与氨基磺酸共改性凹凸棒土在制备微生物降解菌剂中的应用。
2.根据权利要求1所述的应用,其特征在于:所述羧甲基纤维素钠与氨基磺酸共改性凹凸棒土的方法是:配制含不超过3g/L羧甲基纤维素钠与0.1~0.3‰氨基磺酸的水溶液,加入羧甲基纤维素钠15~18重量倍的凹凸棒土,120~600r/min搅拌至少30 min混合均匀,高速离心10~20min,取沉淀物放于真空干燥后研磨至过200目筛即得。
3.一种微生物降解菌剂的制备方法,其特征在于包括:
S1系将经羧甲基纤维素钠与氨基磺酸共改性的凹凸棒土加入至含有芸苔素内酯、紫花地丁叶提取液和活性污泥的水溶液中,充分混合后吸附30~60min;
S2系将3~5%的氯化钙溶液与3~5%的硼酸溶液以等体积混合,然后以饱和碳酸钠溶液调节pH至7.0±0.2得交联剂溶液;
S3系配制含有1.2~1.8%海藻酸钠与1%聚乙烯醇的水溶液,冷却至室温后等体积加入步骤S1所得混合溶液中,缓慢搅拌至完全混合,于1.5~2h内滴加入2~4倍体积的步骤S2所得交联剂溶液中,常温交联至少36h,形成直径为3mm左右的小球,分离即得;
所述步骤S1中的活性污泥是经易腐垃圾渗滤液驯化的活性污泥。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于:含有芸苔素内酯、紫花地丁叶提取液和活性污泥的水溶液中,芸苔素内酯剂的质量含量是1~2%,紫花地丁叶提取液的质量含量是3~5%,活性污泥的质量含量是3~10%。
5.根据权利要求3或4所述的方法,其特征在于:芸苔素内酯与紫花地丁叶提取液的重量比是1:2~3。
6.根据权利要求3或4所述的方法,其特征在于:经羧甲基纤维素钠与氨基磺酸共改性的凹凸棒土的添加量是18~30g/L。
7.权利要求3~6任一项所述方法制备得到的微生物降解菌剂。
8.基于微生物相变的易腐垃圾生物降解方法,所述方法包括:
1)将易腐垃圾中的不可降解物质挑拣出之后粉碎至过20目筛;
2)按照3.5~5.0kg/t/12h的量将权利要求3~6任一项所述方法制备得到的微生物降解菌剂与易腐垃圾充分混合,常温有氧降解72h,筛分出未解体的微生物降解菌剂后再回收,通过压滤获得少量滤渣用于制肥,滤液另行处理至符合标准后排放。
9.权利要求8所述方法在处理易腐垃圾中的应用。
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