本发明专利技术公开了一种提高有机固废厌氧发酵效率的制剂及其制备方法与应用，属于有机固废处理技术领域。所述的提高有机固废厌氧发酵效率的制剂，包括固定生物酶与共代谢营养物质和有机高分子。利用有机固废组成和结构特点，采用固定酶的形式提高酶的活性及稳定性，将污泥中的大分子转变化为小分子，再通过共代谢营养，促进污泥中的厌氧微生物的生命活动，降解难分解的有机物，最后通过有机高分子的絮凝架桥，提高污泥群落稳定性及反应体系污泥的稳定性，从而实现有机固废资源化和减量化的目标。从而实现有机固废资源化和减量化的目标。从而实现有机固废资源化和减量化的目标。
【技术实现步骤摘要】
一种提高有机固废厌氧发酵效率的制剂及其制备方法与应用
[0001]本专利技术属于有机固废处理
，尤其涉及一种提高有机固废厌氧发 酵效率的制剂及其制备方法与应用。
技术介绍
[0002]近年来，随着经济的发展，有机固废产量持续增加。有机固废成分相对 复杂，包括市政污泥、工业污泥、厨余垃圾、秸秆等，同时具有资源属性和 污染属性。若有机固废得到妥善处理，将变废为宝，反之将带来二次污染。
[0003]申请号为201010580486.2，专利技术名称为：亚临界水处理城乡有机固废生 产有机肥及设备的中国专利技术专利，采用亚临界水处理厨余垃圾和秸秆，制备 有机肥，该方法可调控肥料成分，肥料活性高。但是亚临界的反应条件在 180～230℃和1.55～3.0MPa，运行能耗较高，再加上亚临界水热过程中容易产 生有毒气体，造成二次污染或需要配备尾气处理设备，因此在市场上很难大 规模应用。
[0004]申请号为201811172817.1，专利技术名称为：一种提高有机废弃物高固厌氧 发酵产甲烷效率的方法的中国专利技术专利，其通过添加生物炭提高有机废弃物 高固厌氧发酵产甲烷的效率，生物炭的多孔结构和导电性有利于厌氧产酸并 提高产甲烷菌群落稳定性，从而提高厌氧发酵效率，然而生物炭的用量较大， 经济价值有待提升。
[0005]申请号为201410841735.7，专利技术名称为：利用餐厨垃圾生产短链挥发性 脂肪酸的方法及短链挥发性脂肪酸的中国专利技术专利公开了一种将活性污泥接 种到餐厨垃圾发酵系统中，并利用生物表面活性剂提高微生物的生命活动， 从而生产短链挥发性脂肪酸，实现餐厨垃圾的减量化、资源化和无害化处理， 具有运行成本低廉，收益高、短链挥发性脂肪酸产率高等优势。但是该方法 适应范围较窄。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供了一种提高有 机固废厌氧发酵效率的制剂。本专利技术的具体原理为采用固定生物酶和共代谢 营养激发有机固废本土微生物的快速繁殖，通过有机高分子的絮凝架桥，提 高厌氧颗粒污泥群落稳定性，从而实现有机固废无害化、资源化和减量化。
[0007]本专利技术的另一个目的在于提供上述提高有机固废厌氧发酵效率的制剂的 制备方法。
[0008]本专利技术的再一目的在于提供上述提高有机固废厌氧发酵效率的制剂的应 用。
[0009]本专利技术的上述目的通过如下技术方案实现：
[0010]一种提高有机固废厌氧发酵效率的制剂，包括固定生物酶与共代谢营养 物质和有机高分子。
[0011]所述的共代谢营养物质包括但不限于葡萄糖、乙醇、蔗糖和乙酸钠中的 至少一种；更优选为葡萄糖和乙酸钠中的至少一种。
[0012]所述的有机高分子包括但不限于聚丙烯酰胺(PAM)、壳聚糖、环糊精 和支链淀粉中的至少一种；优选为：分子量为800万～2000万的聚丙烯酰胺 (PAM)和粘度为200～600mPa.s的壳聚糖中的至少一种；更优选为分子量为 1400万的聚丙烯酰胺和粘度为400mPa.s的壳聚糖中的至少一种。
[0013]所述的固定生物酶与共代谢营养物质和有机高分子优选按质量比 0.05～0.40:0.5～1:0.001计算。
[0014]所述的固定生物酶通过如下制备方法制备得到：
[0015]S1.将Fe3O4@SiO2‑
NH2分散于溶液1中，超声分散，得到分散的混合物， 然后向其中加入戊二醛，洗涤磁选出固体；
[0016]S2.将上述固体用溶液2溶解，然后加入生物酶反应，洗涤磁选后，冷冻 干燥即得固定生物酶。
[0017]步骤S1中，所述的Fe3O4@SiO2‑
NH2的制备方法包括如下步骤：
[0018]1)Fe3O4NPs的制备：FeCl3分散于乙二醇中，超声分散至呈砖红色后向 其中加入二水合柠檬酸钠和乙酸钠，搅拌混匀至黄褐色后进行水热反应，磁 分离，然后用1/10磁分离所得固体体积的0.1M稀硝酸快速清洗，超声，再 依次用乙醇、水洗涤，所得固体经冷冻干燥即得粉末状Fe3O4NPs；
[0019]2)Fe3O4@SiO2‑
NH2的制备：将Fe3O4NPs分散到乙醇和水的混合液中， 水浴搅拌均匀，向其中滴加氨水和TEOS，继续反应、磁分离后冷冻干燥，即 得粉末状Fe3O4@SiO2；
[0020]3)Fe3O4@SiO2‑
NH2的制备：向Fe3O4@SiO2中加入乙醇，超声处理、水 浴条件下混匀后，分别滴加氨水和3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷，反应，洗涤至中 性，冷冻干燥即得Fe3O4@SiO2‑
NH2。
[0021]具体地，所述的Fe3O4@SiO2‑
NH2的制备方法包括如下步骤：
[0022]1)Fe3O4NPs的制备：将1.3g FeCl3分散于40.0mL乙二醇中，超声分散 10～60min，使其充分溶解成砖红色，加入0.48g二水合柠檬酸钠和2.40g乙 酸钠，300～600r/min机械搅拌20～60min，充分溶解成黄褐色，然后倒入高 压反应釜中的聚四氟乙烯内衬中，200℃高温反应10h后，磁分离，然后按体 积比磁分离固体:0.1M稀硝酸＝10:1的比例加入0.1M稀硝酸，超声10min后 依次用乙醇和去离子水洗涤，然后分散于去离子水中，
‑
70℃冷冻12h，冷冻 干燥后即为粉末状Fe3O4NPs；
[0023]2)Fe3O4@SiO2‑
NH2的制备：取0.05g Fe3O4NPs分散到100mL乙醇和水 的混合液(体积比乙醇:水＝4:1)中，在40℃水浴，300～600r/min搅拌下，依 次滴速加入1mL 28％(v/v)氨水和2.0mL正硅酸乙酯(TEOS)，连续反应 6h，磁分离清洗，
‑
70℃冷冻12h，冷冻干燥即得粉末状Fe3O4@SiO2；
[0024]3)在圆底烧瓶中加入1g Fe3O4@SiO2和60mL无水乙醇，超声处理 10～30min，在50～90℃水浴，300～600r/min搅拌下，分别滴速加入6.0mL 28％ (v/v)氨水和4mL 3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)，连续反应8h，洗涤 至中性，冷冻干燥即得Fe3O4@SiO2‑
NH2。
[0025]步骤S1中所述的溶液1优选为磷酸盐缓冲液；进一步优选为：pH为 7.5～8.5的磷酸盐缓冲液；更优选为：pH为7.8的磷酸盐缓冲液。
[0026]步骤S1中所述的Fe3O4@SiO2‑
NH2与溶液1按质量g体积mL比1:50～150 计算；更优选按质量g体积mL比1:90计算。
[0027]步骤S1中所述的超声处理的条件优选为：时间5～30分钟，功率100～300 W；更优选为：时间10分钟，功率200W。
[0028]步骤S1中所述的戊二醛优选为50％(v/v)的戊二醛。
[0029]步骤S1中所述的溶液1与戊二醛优本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种提高有机固废厌氧发酵效率的制剂，其特征在于，包括固定生物酶与共代谢营养物质和有机高分子。2.根据权利要求1所述的制剂，其特征在于，所述的共代谢营养物质包括但不限于葡萄糖、乙醇、蔗糖和乙酸钠中的至少一种；所述的有机高分子包括但不限于聚丙烯酰胺、壳聚糖、环糊精和支链淀粉中的至少一种；所述的固定生物酶与共代谢营养物质和有机高分子按质量比0.05～0.40:0.5～1:0.001计算。3.根据权利要求2所述的制剂，其特征在于，所述的共代谢营养物质为葡萄糖和乙酸钠中的至少一种；所述的有机高分子为分子量为800万～2000万的聚丙烯酰胺和粘度为200～600mPa.s的壳聚糖中的至少一种。4.根据权利要求1所述的制剂，其特征在于，所述的固定生物酶通过如下制备方法制备得到：S1.将Fe3O4@SiO2‑
NH2分散于溶液1中，超声分散，得到分散的混合物，然后向其中加入戊二醛，洗涤磁选出固体；S2.将上述固体用溶液2溶解，然后加入生物酶反应，洗涤磁选后，冷冻干燥即得固定生物酶。5.根据权利要求4所述的制剂，其特征在于，步骤S1中，所述的Fe3O4@SiO2‑
NH2的制备方法包括如下步骤：1)Fe3O
4 NPs的制备：FeCl3分散于乙二醇中，超声分散至呈砖红色后向其中加入二水合柠檬酸钠和乙酸钠，搅拌混匀至黄褐色后进行水热反应，磁分离，然后用1/10磁分离所得固体体积的0.1M稀硝酸快速清洗，超声，再依次用乙醇、水洗涤，所得固体经冷冻干燥即得粉末状Fe3O
4 NPs；2)Fe3O4@SiO2‑
NH2的制备：将Fe3O
4 NPs分散到乙醇和水的混合液中，水浴搅拌均匀，向其中滴加氨水和TEOS，继续反应、磁分离后冷冻干燥，即得粉末状Fe3O4@SiO2；3)Fe3O4@SiO2‑
NH2的制备：向Fe3O4@SiO2中加入乙醇，超声处理、水浴条件下混匀后，分别滴加氨水和3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷，反应，洗涤至中性，冷冻干燥即得Fe3O4@SiO2‑
NH2；步骤S1中所述的Fe3O4@SiO2‑
NH2与溶液1按质量g体积mL比1:50～150计算；步骤S1中所述的溶液1为磷酸盐缓冲液；步骤S2中所述的Fe3O4@SiO2‑
NH2与溶液2按质量g体积mL比1:100～300计算；步骤S2中所述的溶液2为磷酸盐缓冲液...
【专利技术属性】
技术研发人员：宿新泰，万娟娟，张丽娟，李筱琴，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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