[发明专利]一种水解和炭化餐厨垃圾制备生物炭的方法

说明书

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。

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；