[發明專利]一種水解和炭化餐廚垃圾制備生物炭的方法

有效

• 申請號: 202010190176.3
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN111250046B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 于紅艷;江巧文;張昕欣
• 申請（專利權）人: 臺州職業技術學院
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30
• 代理公司: 杭州裕陽聯合專利代理有限公司 33289
• 代理人: 金方瑋

本發明公開了一種水解和炭化餐廚垃圾制備生物炭的方法，包括如下步驟：步驟一，將餐廚垃圾經過去雜、打漿，得到餐廚垃圾原料；步驟二，將餐廚垃圾原料與鐵系生物炭活化劑、混合酶、水解酸化池污泥和蒸餾水在37℃?40℃下進行混合攪拌水解12h，得到水解物；步驟三，將水解物移至高壓反應釜中進行水熱炭化反應，得生物炭；本發明利用水解法先對餐廚垃圾進行處理，使得餐廚垃圾產生末端產物利于進行水熱炭化；采用鐵系化合物作為活化劑，不僅加強混合酶的活性，還能使得生物炭具備磁性，方便吸附劑回收；采用水解酸化池污泥對餐廚垃圾進行水解，能夠增加產品的碳含量；不僅變廢為寶，還能解決環境問題。

技術領域

本發明涉及環境工程領域，特別是一種水解和炭化餐廚垃圾制備生物炭的方法。

背景技術

餐廚垃圾是指公共食堂、家庭、餐飲行業在日常生活消費過程中產生的食品廢棄物，約占生活垃圾總產量的50％。傳統的餐廚垃圾處置技術主要有填埋和焚燒，目前國內外學者逐漸開始將目光集中在開發餐廚垃圾的無害化及資源化方面，目前主要的資源化利用技術有堆肥化、飼料化、厭氧發酵等。研究者在探索更有效的處理方法時發現，餐廚垃圾中含有大量的生物質，是制備生物炭的優質原料，餐廚垃圾制備生物炭被認為是一種環境友好的技術。

生物炭是生物質經過熱解后形成的具有多孔特性的木炭，因其孔隙結構發達,比表面積大和離子交換量高等理化性質,能夠高效的吸附重金屬、多環芳烴和染料等多種污染物。研究表明，環境中普遍存在的生物質如秸稈、果殼、木材、城市垃圾等都可以作為制備生物炭的材料。餐廚垃圾制備生物炭也有報道，中國專利CN10869066A公開了一種快速處理餐廚垃圾聯產高值燃氣和生物炭的方法，用高壓泵將餐廚垃圾注入超臨界反應器中加熱至超臨界狀態，在反應器中反應20-40min，通過氣水分離器、過濾器、洗滌器等后獲得高值燃氣和生物炭，此發明對設備的要求高，并且餐廚垃圾成分復雜，除了纖維素、半纖維素、木質素類，還含有低分子的糖類、脂肪、蛋白質及無機鹽等。各種成分的炭化路徑中水解、脫水、脫羧、芳香化、縮聚等步驟的反應時間和溫度不同，很難用一步炭化法達到理想的生物炭質量。中國專利CN104557160A公開了一種利用餐廚垃圾制備生物炭的方法，是將餐廚垃圾晾曬至含水率降到10％以下后粉碎投入碳化爐內，通入氮氣加熱，升溫至200℃-300℃恒溫30-60min，再升溫至350℃-500℃恒溫1-4h，然后在缺氧條件下獲得生物炭，該發明專利需要將餐廚垃圾脫水并用高溫熱解法獲得生物炭，原料需干燥，能耗高，在處理含水率高有機廢物方面存在著劣勢。

生物質材料的水熱炭化過程包括預處理和炭化過程兩部分。預處理通常是將材料先進行活化處理，常用的活化劑包括酸/堿(鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水、碳酸鹽等)、氧化劑/還原劑(高錳酸鉀、雙氧水、過硫酸鹽、硫酸亞鐵等)、有機物(乙二胺四乙酸、乙二胺等)、功能材料(殼聚糖、水凝膠等)，這些都是用化學法對生物炭炭化進行預處理，市場需要一種能將餐廚垃圾無害化處理，并且方法操作簡單，經濟可行，制備的生物炭回收簡單，可作吸附劑使用的方法，本發明解決這樣的問題。

發明內容

為解決現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種水解和炭化餐廚垃圾制備生物炭的方法，得到的生物炭碳含量高，且具備磁性，方便吸附劑回收，減少損失，提高生物炭質量，變廢為寶，解決環境問題。

為了實現上述目標，本發明采用如下的技術方案：

一種水解和炭化餐廚垃圾制備生物炭的方法，包括如下步驟：

步驟一，原料處理；

將餐廚垃圾經過去雜、打漿，得到餐廚垃圾原料；

步驟二，水解；

將餐廚垃圾原料與鐵系生物炭活化劑、混合酶、水解酸化池污泥和蒸餾水在37℃-40℃下進行混合攪拌水解12h，得到水解物；