[发明专利]一种用污泥与厨余垃圾制备的保水营养凝胶及方法

权利要求书

1.一 种用污泥与厨余垃圾制备保水营养凝胶的方法，其特征在于：所述的保水营养凝胶由保水模块凝胶、营养模块胶体、丙烯酰胺水溶液与丙烯酸水溶液混合按照体积比为65-68:17-20:5-7:8-10的比例混合组成，其中丙烯酰胺水溶液的浓度为3.8-4.2mol/L，丙烯酸水溶液的浓度为0.6-0.9mol/L，所述保水模块凝胶由凝水剂和锁水增效剂按照体积比为2:1的比例混合制成，所述的营养模块胶体由脱水污泥和K营养基质按照体积比为1:2的比例混合制成；

所述保水营养凝胶的制备方法包括以下步骤：

(1)凝水剂的制备：

1)将浓度为3.8-4.2mol/L的丙烯酰胺水溶液与0.6-0.9mol/L的丙烯酸水溶液按照体积比为1:2的比例混合，在温度为55-58℃下搅拌反应，使丙烯酰胺与丙烯酸完成聚合反应，形成丙烯酰胺—丙烯酸初级聚合胶体；

2)取厨余垃圾中的水果皮，切成块状，装于玻璃容器中，向玻璃容器中加入浓度为0.2mol/L的稀盐酸溶液以将块状果皮淹没，然后调节混合溶液的pH值为2.0-2.5，搅拌后进行抽滤；

3)将抽滤后的滤液冷却后加入浓度为4.5-5.2mol/L的氨水调节pH值为3.5-4.0，将调节后的滤液进行搅拌，搅拌的同时加入体积分数为95％的乙醇水溶液，乙醇水溶液的体积为调节后滤液体积的1.2倍，静置后得到絮状果胶，将上述絮状果胶过滤，制得湿果胶；

4)将步骤1)中的丙烯酰胺—丙烯酸初级聚合胶体、引发剂、步骤3)中的湿果胶按体积比1:0.05:0.5的比例混合，在温度为55-60℃下搅拌反应，使其完成二次聚合反应，得到凝水剂，其中的引发剂由浓度为0.001mol/L的过硫酸钾水溶液与0.002mol/L的亚硫酸氢钠水溶液按照体积比为2:1的比例混合；

(2)锁水增效剂的制备：

1)取1000mL污泥于容器中第一次离心过滤，倒掉上层清液，得到污泥沉淀物C1，向污泥沉淀物加入500mL生理盐水，进行第一次超声处理，第二次离心后将上层清液Q1和沉淀物C2备用；

2)向沉淀物C2中加入500mL生理盐水，第二次超声后在温度为75-80℃下加热25min，然后第三次离心分离取上层清液Q2；

3)将上层清液Q1和上层清液Q2混合，采用孔径为2.0-3.0微米的滤纸过滤，过滤后的液体为污泥胞外多聚物提取液，即锁水增效剂；

(3)保水模块凝胶的制备：

将上述步骤(1)制得的凝水剂和步骤(2)制得的锁水增效剂按照体积比为2:1的比例混合，搅拌后制得软果冻状保水模块凝胶；

(4)脱水污泥的制备：

脱水污泥采用改良型A²O工艺污水厂的脱水污泥；

(5)K营养基质的制备：

所述的K营养基质由厨余垃圾中的粥类残渣、淘米水、鱼虾类残渣发酵产生的液体构成；

(6)营养模块胶体的制备：

将脱水污泥与K营养基质按照体积比为1:2的比例混合，在搅拌转速为120r/min，搅拌时间为20min的条件下搅拌制成营养模块胶体；

(7)保水营养凝胶的制备：

将步骤(3)制得的保水模块凝胶、步骤(6)制得的营养模块胶体、丙烯酰胺水溶液与丙烯酸水溶液按照体积比为65-68:17-20:5-7:8-10的比例混合，在温度为62-65℃下先快速搅拌反应，再进行慢速搅拌反应，完成第三阶段聚合反应，形成新的凝胶体，经过切割、造粒，制得球状保水营养凝胶；

所述（1）凝水剂的制备中步骤1)的丙烯酰胺水溶液与丙烯酸水溶液搅拌反应的时间为30min，步骤4)中丙烯酰胺—丙烯酸初级聚合胶体、引发剂、步骤3)中湿果胶混合溶液的搅拌时间为40min。

2.根据权利要求1所述的用污泥与厨余垃圾制备保水营养凝胶的方法，其特征在于：所述(1)凝水剂的制备中步骤1)的丙烯酰胺水溶液与丙烯酸水溶液搅拌反应的转速为60r/min；所述步骤2)中的果皮为苹果皮、橘皮或者香蕉皮中的任意一种或者质量比1:2:1的苹果皮、橘皮和香蕉的混合果皮，所述块状果皮的长和宽均为20mm，所述步骤2)中搅拌时的温度为85-88℃，时间为45min，转速为20r/min，所述步骤2)中抽滤温度大于30℃。