[发明专利]一种高效增热型堆肥自热颗粒及其制备方法和应用

说明书

一种高效增热型堆肥自热颗粒及其制备方法和应用，属于垃圾处理技术领域，解决传统好氧堆肥法发酵高温期持续时间短、发酵周期长的技术问题，解决方案为：自热颗粒由内向外依次为芯部多孔陶瓷球核、壳层和膜层，自热颗粒的组成及其配比如下：铷铁硼磁粉、生物炭、胶结剂、嗜温菌剂、兼性嗜热菌剂、改性造孔剂、胶联剂、包膜材料和高岭土基材。并且，本发明还提供了自热颗粒的制备方法和应用，本发明充分利用垃圾物料中的有机物，增加了垃圾堆肥高温期时间，自热颗粒是在堆肥开始的时间段加入，自热颗粒中嗜热微生物活性增强，温度散失速度减缓，维持物料高温反应时间，加速垃圾物料中有机物的分解和矿化，压缩发酵周期，为垃圾堆肥提供了新思路。

技术领域

本发明属于垃圾处理技术领域，具体涉及一种高效增热型堆肥自热颗粒及其制备方法和应用。

背景技术

随着我国城镇化水平提高，垃圾产生量不断增加，“垃圾围城”现象越发明显，越来越多研究人员关注垃圾处理相关问题。现阶段垃圾处理的方法主要有厌氧堆肥法、好氧堆肥法、厌氧好氧联合堆肥法、热解法、焚烧法和卫生填埋法等。其中，好氧堆肥法具有处理成本低、操作简单等优点。但传统好氧堆肥法具有发酵高温期持续时间短、发酵周期长等缺点。

发明内容

本发明的目的在于克服背景技术部分所述的不足，本发明提供一种高效增热型堆肥自热颗粒及其制备方法和应用。

本发明通过以下技术方案予以实现。

一种高效增热型堆肥自热颗粒，其中：所述自热颗粒的组成及其重量配比如下：铷铁硼磁粉6-9份、生物炭90-135份、胶结剂2-3份、嗜温菌剂40-60份、兼性嗜热菌剂40-60份、改性造孔剂40-60份、胶联剂5-7份、包膜材料2-3份和高岭土基材8-11份。

进一步地，所述生物炭为污水厂剩余污泥经高温分解后的产物；生物炭通常是指农林废弃物、污水厂剩余污泥等生物质，在缺氧和一定温度条件下热解形成的富碳产物；

所述胶结剂为酸沉木质素和木醋液组成的混合溶液；

所述嗜温菌剂为经微波筛选的嗜温菌剂；

所述兼性嗜热菌剂为经微波筛选的兼性嗜热菌剂；兼性嗜热菌为超高温菌，是指一类在65℃以上、甚至超过100℃也能正常生长的极端微生物。兼性嗜热菌在发酵环境中代谢快、世代时间短、菌种活性高、酶热稳定性好，并且其生物化学反应过程产生的高温能够快速杀死堆肥物料中的虫卵及致病菌。此外，高温还能促进有机物质的快速腐熟，具有很大的应用空间；

所述改性造孔剂为改性微晶纤维素；

所述胶联剂为从污泥中提取的ESP胞外聚合物浓缩液；

所述包膜材料为半精炼石蜡与聚乙烯的复合物，其中半精炼石蜡与聚乙烯的重量比为3：120。

进一步地，所述半精炼石蜡为巴西棕榈蜡。

进一步地，所述自热颗粒的芯部为芯部多孔陶瓷球核，芯部多孔陶瓷球核的外部包裹壳层，壳层的外部涂覆膜层，自热颗粒的粒径为6-10mm。

一种高效增热型堆肥自热颗粒的制备方法，包括以下步骤：

S1、制备芯部多孔陶瓷球核：

S1-1、制备球状多孔陶瓷基体：

1)、3-氨丙基三乙氧基硅烷与乙醇混合，制得3-氨丙基三乙氧基硅烷-乙醇溶液，其中3-氨丙基三乙氧基硅烷的体积分数为7%；

2)、3-氨丙基三乙氧基硅烷-乙醇溶液中逐滴加入盐酸溶液，直至3-氨丙基三乙氧基硅烷-乙醇溶液恰好变为澄清，即表示到达APTES的水解反应终点；其中，盐酸溶液用于降低3-氨丙基三乙氧基硅烷-乙醇溶液的pH值；

3)、造孔剂改性处理：将步骤2)制得的3-氨丙基三乙氧基硅烷-乙醇溶液与造孔剂混合，60℃水浴加热180min；其中，3-氨丙基三乙氧基硅烷-乙醇溶液与造孔剂的质量体积比为1.0g：100mL；