CN113354452A - 一种利用纳米零价铁改性陶粒促进餐厨垃圾堆肥过程有机质降解的方法 - Google Patents

一种利用纳米零价铁改性陶粒促进餐厨垃圾堆肥过程有机质降解的方法 Download PDF

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关文义
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程谦勋
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Abstract

本发明公开了一种利用纳米零价铁改性陶粒促进餐厨垃圾堆肥过程有机质降解的方法，是在餐厨垃圾中加入纳米零价铁改性陶粒后，再进行堆肥，从而促进餐厨垃圾堆肥过程有机质降解。本发明通过将改性材料与餐厨垃圾进行混合堆肥，即可加速堆肥过程中有机物的降解，还可以极大的提高餐厨垃圾的堆肥品质，且改性陶粒可循环利用，更加环保节能。

Description

一种利用纳米零价铁改性陶粒促进餐厨垃圾堆肥过程有机质 降解的方法
一、技术领域
本发明属于餐厨垃圾处理领域，具体涉及一种利用纳米零价铁改性陶粒促进餐厨垃圾堆肥过程有机质降解的方法。
二、背景技术
当前，城市垃圾分类正在全面推广，已经在部分城市取得良好效果，但是分离出的湿垃圾尤其是餐厨垃圾在处理过程中依然还有很多问题。目前好氧堆肥已经成为餐厨垃圾资源化的重要技术手段，在堆肥过程中餐厨垃圾可以被微生物分解为腐殖质类的物质。为了能加快堆肥中有机物的分解和缩短堆肥时间，目前众多的材料被添加到堆肥中。这些添加材料能够增加堆肥基质的孔隙率、传递电子加快有机物的腐熟。但是添加材料回收困难、部分添加材料价格昂贵，无法推广。
纳米零价铁具有生物利用性好、比表面积大等优点，目前还没有研究关注纳米零价铁对堆肥的影响。
三、发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺简单、操作方便、效果好且环保的堆肥方法，即利用纳米零价铁改性陶粒促进餐厨垃圾堆肥过程有机质降解的方法。
为解决技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种利用纳米零价铁改性陶粒促进餐厨垃圾堆肥过程有机质降解的方法，其特点在于：在餐厨垃圾中加入纳米零价铁改性陶粒后，再进行堆肥，从而促进餐厨垃圾堆肥过程有机质降解；所述纳米零价铁改性陶粒是在陶粒的表面包裹有纳米零价铁。
进一步地，所述纳米零价铁改性陶粒的制备方法为：配置浓度为0.5-0.7mol/L的FeCl3溶液置于三口烧瓶中，并添加适量稀盐酸调节溶液pH至5.5-6.5；将陶粒清洗并晾干后，加入到所述三口烧瓶中，震荡搅拌20-24h，保证陶粒所有表面皆充分吸附铁离子；向所述三口烧瓶中通入氮气，利用氮气搅拌液体；然后将浓度为0.2-0.4mol/L的NaBH4溶液滴加到所述三口烧瓶中，常温反应10-15min后，过滤出陶粒，利用无氧乙醇进行清洗，然后在氮气氛围中烘干，即获得纳米零价铁改性陶粒。
进一步地，所述堆肥的方法为：在餐厨垃圾中加入纳米零价铁改性陶粒，并加入土壤和秸秆，混合均匀，然后在通风的装置中进行堆肥；堆肥过程中的前一个星期，每天进行一次翻堆，之后每周进行一次翻堆；整个堆肥过程持续2～3个月；堆肥结束后，通过筛网对堆肥产物进行过筛，分离出纳米零价铁改性陶粒，可直接回用。其中，餐厨垃圾、纳米零价铁改性陶粒、土壤和秸秆的质量比为45-55：25-35：5-15：5-15。
与现有技术相比较，本发明的有益效果：
1、本发明提供了一种纳米零价铁改性陶粒加速餐厨垃圾堆肥的方法，通过改性材料与餐厨垃圾进行混合堆肥，即可加速堆肥过程中有机物的降解，还可以极大的提高餐厨垃圾的堆肥品质。堆肥发酵实际上是微生物的作用过程，其细胞外有众多的酶参与有机物的分解，零价铁元素在电子传递和微生物生长方面都起到重要作用。
2、本发明纳米零价铁改性陶粒的制备方法简单，且可循环使用，节能环保，对推动餐厨垃圾资源化具有重要意义。
3、本发明中所使用的改性材料为纳米零价铁，相比于其它铁材料，纳米零价铁活性更高、比表面积更大。本发明将纳米零价铁负载到陶粒上，可以更好的加快纳米材料和餐厨垃圾进行反应，且陶粒还能够起到很好的支撑作用，为反应提供氧气。
4、本发明利用筛网回收陶粒，操作简单，回收后的陶粒可以直接循环使用，一方面充分消耗负载在陶粒上的纳米零价铁，另一方面残留在陶粒上的堆肥产物所富含的微生物可以加速堆肥过程，并且陶粒在反复使用过程中几乎没有损耗。
四、附图说明
图1为本发明纳米零价铁改性陶粒的制备示意图；
图2为本发明堆肥过程的示意图；
图3为本发明实施例1中总有机碳含量在堆肥过程中的变化；
图4为本发明实施例1中有机质含量在堆肥过程中的变化。
五、具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。以下内容仅仅是对本发明的构思所做的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施案例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式代替，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
实施例1
1、纳米零价铁改性陶粒的制备
陶粒的准备：本实施例所用陶粒为市场上常见的品种，直径在1cm～2.5cm之间。将购买的陶粒清洗后，自然晾干，备用。
配置浓度为0.714mol/L的FeCl3溶液1L置于三口烧瓶中，并添加适量稀盐酸调节溶液pH至6左右；将200g陶粒加入到三口烧瓶中，震荡搅拌24h，保证陶粒所有表面能充分吸附铁离子。
通过导管向三口烧瓶中通入氮气，利用氮气搅拌液体；然后将10mL浓度为0.2mol/L的NaBH4溶液缓慢滴加到三口烧瓶中并常温反应10min，过滤出陶粒，利用无氧乙醇进行清洗，然后在氮气氛围中烘干，即获得纳米零价铁改性陶粒。
2、堆肥过程
餐厨垃圾：取自安徽凤阳县小岗村，新鲜的餐厨垃圾经过淋洗，破碎成糊状，然后离心脱水。
土壤：取自安徽凤阳小岗村，自然晾干，过50目筛。
秸秆：取自安徽凤阳小岗村农田，破碎成5mm～10mm。
堆肥原料的理化参数如下表所示：
原料 含水量(％) 总有机碳(％) 总氮(g/kg) 碳氮比
秸秆 8.30 47.62 9.13 52.2
土壤 3.5 6.56 3.22 20.37
餐厨垃圾 65 39.19 2.11 18.57
按照餐厨垃圾、改性陶粒、土壤、秸秆的质量比为50:30:10:10，将这些堆肥原料混合均匀，将混匀原料进行装桶。同时设置不添加陶粒的空白对照组。
初始堆肥混合物含水量约为60％，碳氮比约为30:1，对混合物进行堆肥。堆肥箱上预开的气孔可以有效的进行气体交换。为了保障箱内堆肥能够有充分的供氧，前一个星期每天进行一次翻堆，之后每周进行一次翻堆。整个堆肥过程持续2个月。堆肥结束后，利用筛网将陶粒截留，腐熟的堆肥产物可以当有机肥使用。回收的陶粒无需特殊处理，可以重新使用。陶粒上未反应完的纳米零价铁回用时可以充分被利用；粘附在陶粒上的堆肥产物富含微生物，回用时也可以加速堆肥过程。
图3和图4分别为总有机碳含量和有机质含量在堆肥过程中的变化，可以看出添加了改性陶粒的堆肥系统，有机物降解的更快、餐厨腐熟的更加彻底，说明更多的有机物能被微生物利用，从而加快了堆肥过程。
以上仅为本发明的示例性实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种利用纳米零价铁改性陶粒促进餐厨垃圾堆肥过程有机质降解的方法，其特征在于：在餐厨垃圾中加入纳米零价铁改性陶粒后，再进行堆肥，从而促进餐厨垃圾堆肥过程有机质降解；
所述纳米零价铁改性陶粒是在陶粒的表面包裹有纳米零价铁。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纳米零价铁改性陶粒的制备方法为：
配置浓度为0.5-0.7mol/L的FeCl3溶液置于三口烧瓶中，并添加适量稀盐酸调节溶液pH至5.5-6.5；
将陶粒清洗并晾干后，加入到所述三口烧瓶中，震荡搅拌20-24h，保证陶粒所有表面皆充分吸附铁离子；
向所述三口烧瓶中通入氮气，利用氮气搅拌液体；然后将浓度为0.2-0.4mol/L的NaBH4溶液滴加到所述三口烧瓶中，常温反应10-15min后，过滤出陶粒，利用无氧乙醇进行清洗，然后在氮气氛围中烘干，即获得纳米零价铁改性陶粒。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述堆肥的方法为：
在餐厨垃圾中加入纳米零价铁改性陶粒，并加入土壤和秸秆，混合均匀，然后在通风的装置中进行堆肥；堆肥过程中的前一个星期，每天进行一次翻堆，之后每周进行一次翻堆；整个堆肥过程持续2～3个月；
堆肥结束后，通过筛网对堆肥产物进行过筛，分离出纳米零价铁改性陶粒，可直接回用。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：餐厨垃圾、纳米零价铁改性陶粒、土壤和秸秆的质量比为45-55：25-35：5-15：5-15。
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