一种附铁炭粉剂及其制备方法和工程化应用技术

本申请涉及餐厨和厨余垃圾处理技术领域，具体涉及一种附铁炭粉剂及其制备方法和工程化应用，包括以下步骤：(1)取沼渣，将沼渣进行加热烘干处理，将烘干后的沼渣进行研磨，得到沼渣颗粒；(2)将所述沼渣颗粒进行加热炭化得到原生炭材料；(3)将所述原生炭材料进行冷却，然后将铁盐附着到原生炭材料上，得到混合物；(4)将混合物加热活化，待冷却后研磨成粉，得到附铁炭粉剂。本申请附铁炭粉剂的制备方法能够降提高沼渣废弃物的资源化利用，降低附铁炭材料制备成本，同时制备的附铁炭能够用于提高餐厨、厨余厌氧消化产沼效率，解决附铁炭材料难以工程化应用的难题。以工程化应用的难题。以工程化应用的难题。

【技术实现步骤摘要】
一种附铁炭粉剂及其制备方法和工程化应用


[0001]本申请涉及餐厨和厨余垃圾处理
，尤其是涉及一种附铁炭粉剂及其制备方法和工程化应用。

技术介绍

[0002]餐厨和厨余垃圾都是城市生活垃圾的重要组成部分，餐厨和厨余垃圾由于含水率高、有机物含量高、油脂高、盐分含量高的特点，会滋生大量致病微生物和蚊蝇害虫，倘若处理不恰当，将会污染土壤、地表水和地下水，破坏生态环境，也会危害人体健康。厌氧消化技术因其“处理效率高、经济效益高、二次污染相对较少、可生产清洁能源”等诸多优势成为目前处理餐厨和厨余垃圾的主要途径。
[0003]但是厌氧消化技术应用于实际工程中还存在一些问题，比如：酸化速率过快引起的酸抑制、大量含氮有机物降解引起的氨抑制等问题，这些问题会造成厌氧消化系统失稳、运行效率低、甲烷品质下降，厌氧消化周期延长。近几年，许多研究者发现在厌氧消化反应器中加入附铁炭材料可以有效解决上述问题。一方面，铁元素作为厌氧消化微生物生长繁殖所必须的微量元素，既是构成微生物的重要结构组分，又是酶促反应中重要的辅助因子，可改变生物种群结构，促进胞外聚合物分泌，强化餐厨、厨余等厌氧消化中的纤维素、半纤维素的降解。另一方面，炭材料具有巨大比表面积、丰富孔隙结构和官能团，可迅速吸附消化液中的有机物和氨氮，也可为厌氧微生物生长、繁殖提供了良好的载体和降解有机物的条件。此外，附铁炭材料可凭借其优良的导电性能、可作为微生物交换电子管路性能，促进微生物之间的直接种间电子传递(DIET)来强化餐厨和厨余的厌氧消化效率。
[0004]现有的附铁炭材料大多为将椰壳等作为原材料，原料会受到季节性、地区性产生等限制，数量难以长期满足，且运输、购买费用较高。此外，较多制备工艺是将炭材料与铁盐或铁粉混合，无高温固定步骤，易出现部分含铁物质没有负载到炭材料上，造成含铁物质的浪费，或是含铁物质在混合过程中出现集中聚集，使含铁物质无法均匀分散到炭材料上，使附铁炭粉剂的效果降低。该方法制备成本较高，材料利用率低，增加了处理餐厨、厨余垃圾的成本。
[0005]目前，附铁炭材料强化厌氧消化产沼技术均处于实验室研发阶段，国内外未出类似工程化应用案例，将附铁炭材料进行厌氧消化的工程化应用仍是需要克服的难题。

技术实现思路

[0006]为了高沼渣资源化利用，降低附铁炭粉剂的制备成本，强化餐厨、厨余厌氧消化效率，解决附铁炭炭材料难以工程化应用的难题，本申请提供一种附铁炭粉剂及其制备方法和应用。
[0007]本申请提供的一种附铁炭粉剂及其制备方法和应用采用如下的技术方案：
[0008]第一方面，本申请提供一种附铁炭粉剂的制备方法，包括以下步骤：
[0009](1)取沼渣，将沼渣进行加热烘干处理，将烘干后的沼渣进行研磨，得到沼渣颗粒；
[0010](2)将所述沼渣颗粒进行加热炭化得到原生炭材料；
[0011](3)将所述原生炭材料进行冷却，然后将铁盐附着到原生炭材料上，得到混合物；
[0012](4)将混合物加热活化，待冷却后研磨成粉，得到附铁炭粉剂。
[0013]本申请将厌氧消化产生的沼渣进行烘干、研磨炭化，从而得到原生炭材料，将餐厨或厨余垃圾厌氧消化产生沼气的废渣(沼渣)作为原生炭材料的制备原料，从而大幅降低了制备原生炭材料的成本，充分利用了厌氧消化过程中的副产物，降低了附铁炭粉剂的制备成本。
[0014]优选的，所述步骤(1)中，所述将沼渣进行加热烘干处理为：将沼渣烘干至含水率为8％～12％。
[0015]含水率为8％～12％能够防止沼渣在炭化过程中出现热分解过快，使沼渣的炭化效果更好。
[0016]优选的，所述沼渣颗粒的粒径为1～10mm。
[0017]优选的，所述步骤(2)中，所述加热炭化包括：以3～10℃/min的加热速度升温，升温至300℃～700℃后保持60min～120min。
[0018]优选的，所述步骤(3)中，将所述原生炭材料进行冷却为：将所述原生炭材料冷却至70℃～80℃。
[0019]优选的，所述将铁盐附着到原生炭材料上包括：将铁盐溶液喷洒到所述原生炭材料上，喷洒3～5次；所述铁盐溶液中铁元素质量与所述原生炭材料的质量比为1:(2～5)。
[0020]通过将铁盐溶液喷洒到原生炭材料上的方式，能够使铁盐溶液与原生炭之间更加充分接触，同时也能够铁盐溶液分散得更加均匀，减少了铁盐溶液中的铁离子出现集中沉积，使附铁炭粉剂效果降低的可能。而且，多余的铁盐溶液渗漏到原生炭材料下方，能够收集再次使用，提升了材料的利用率。
[0021]优选的，所述铁盐溶液为七水硫酸亚铁溶液和碱液的混合物；所述碱液可以为氢氧化钠溶液或碳酸氢钠溶液中的一种或两种混合。
[0022]优选的，所述步骤(4)中，所述加热活化包括：在加热温度为800℃～900℃下，以铁盐溶液作为活化剂，活化60～120min。
[0023]本专利技术的第二方面，提供一种附铁炭粉剂，由上述制备方法制得。
[0024]本专利技术的第三方面，将所述附铁炭粉剂投放到均质罐或厌氧消化反应器的进水管道中，投放量为8～20g/L。
[0025]本申请具有以下有益技术效果：
[0026]1、本申请将厌氧消化产生的沼渣进行烘干、研磨炭化，从而得到原生炭材料，将餐厨或厨余垃圾厌氧消化产生沼气的废渣(沼渣)作为原生炭材料的制备原料，将原本属于厌氧消化废弃物的沼渣进行资源化利用，从而大幅降低了制备原生炭材料的成本，充分利用了厌氧消化过程中的副产物，降低了附铁炭粉剂的制备成本。
[0027]2、通过将铁盐溶液喷洒到原生炭材料上的方式，能够使铁盐溶液与原生炭之间更加充分接触，同时也能够铁盐溶液分散得更加均匀，减少了铁盐溶液中的铁离子出现集中沉积，使附铁炭粉剂效果降低的可能。而且，多余的铁盐溶液渗漏到原生炭材料下方，能够收集再次使用，提升了材料的利用率。
[0028]3、投入到厌氧消化反应器中的附铁炭粉剂在使用后能够随着消化液一同流出，因
附铁炭粉剂不溶于水，经固液分离后，富集在脱水后沼渣内，该沼渣干化后作为新的附铁炭材料原料再次使用，进一步降低成本，提升经济效益；并且克服了附铁炭炭材料难以工程化应用的难题。
附图说明
[0029]图1是本申请附铁炭粉剂制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
[0030]下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
[0031]下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0032]采用附铁炭粉剂能够有效提升餐厨或厨余垃圾的厌氧消化速率，产出更多的甲烷，甲烷可作为燃料或化学制剂，带来经济效益，以此降低处理餐厨或厨余垃圾的成本。但是现有的附铁炭粉剂制备成本较高，不利于工业化应用。专利技术人在研究中发现，餐厨或厨余垃圾厌氧消化后残余的消化液脱水后形成沼渣，将沼渣再经过脱水、烘干、炭化后能够作为制备附铁炭粉剂的炭材料，充分利用处理餐厨或厨余垃圾的所有材料，以此提升本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种附铁炭粉剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)取沼渣，将沼渣进行加热烘干处理，将烘干后的沼渣进行研磨，得到沼渣颗粒；(2)将所述沼渣颗粒进行加热炭化得到原生炭材料；(3)将所述原生炭材料进行冷却，然后将铁盐附着到原生炭材料上，得到混合物；(4)将混合物加热活化，待冷却后研磨成粉，得到附铁炭粉剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述将沼渣进行加热烘干处理为：将沼渣烘干至含水率为8％～12％。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述沼渣颗粒的粒径为1～10mm。4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述加热炭化包括：以3～10℃/min的加热速度升温，升温至300℃～700℃后保持60min～120min。5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，将所述原生炭材料进行冷却...

【专利技术属性】
技术研发人员：童裳慧，李莲，
申请(专利权)人：中晶城康资源再生利用技术有限公司，
类型：发明
国别省市：