餐廚垃圾有機酸發酵液淋洗去除土壤重金屬



北極星環境修復網訊:摘 要:餐廚垃圾發酵產生的大量酸性發酵液可淋洗去除土壤重金屬。為增加餐廚垃圾發酵液中的揮發性有機酸產量, 并探討發酵液淋洗去除土壤重金屬的效果,研究了控制pH、添加酵母菌和醋酸菌以及預處理3種手段對發酵過程產酸 的影響网上网投正规靠谱平台真人线上城。結果表明:添加酵母菌和醋酸菌可有效提高乙酸的產量,添加 5% 時乙酸產量為 7.32 g · L-1,添加 10% 時為 15.06 g · L-1;持續調控pH為6.00和堿預處理可增加發酵液中乙酸的比例。在5種預處理條件下网上网投正规靠谱平台真人线上城,堿預處理對反應的促 進作用最大,乙酸產量可提高到18.29 g · L-1。小型批實驗中,采用最佳預處理條件發酵液對土壤重金屬進行去除,Cd 去除率為 92.9%网上网投正规靠谱平台真人线上城、Cu 去除率為 78.8%、Pb 去除率為 34.5%网上网投正规靠谱平台真人线上城、Zn 去除率為 52.2%网上网投正规靠谱平台真人线上城、Ni 去除率為 61.2%。在柱淋洗實驗中, 發現 Cd、Cu网上网投正规靠谱平台真人线上城、Zn、Ni的去除效果較好,Pb的去除效果稍差。發酵液的重金屬淋洗效果相比醋酸提高了 20%~52%。有 機酸發酵液是一種具有應用前景的土壤重金屬淋洗劑。

關鍵詞 土壤重金屬;土壤淋洗网上网投正规靠谱平台真人线上城;發酵液;重金屬淋洗劑;有機酸

我國對餐廚垃圾的處理問題直到近幾年才引起廣泛關注。2015年,我國城市垃圾產生量達1.86 × 108 t,其中餐廚垃圾占 37% ~ 62%,可見其已成為影響城市健康綠色發展不可忽視的頑疾之一[1]网上网投正规靠谱平台真人线上城。餐廚 垃圾厭氧發酵仍是目前的主流處理技術,垃圾中的淀粉、油脂和蛋白質等在厭氧條件下首先水解,隨 后在酶的作用下變成丙酮酸,丙酮酸進一步轉化為乙醇或甲烷[2]网上网投正规靠谱平台真人线上城,從而實現無害化和資源化的目的。 但是,有研究發現,由于發酵體系中酸性物質的積累网上网投正规靠谱平台真人线上城,導致發酵液pH較低,從而抑制了產甲烷菌的活 性,使甲烷的產率較低,限制了該技術的大規模應用[3]。同時,隨著排放標準的提高,厭氧發酵產生 的大量發酵液亦急需有效處理网上网投正规靠谱平台真人线上城,也使得該技術面臨較大挑戰[4]网上网投正规靠谱平台真人线上城。

餐廚垃圾發酵液表觀顏色呈棕黃色网上网投正规靠谱平台真人线上城,為酸性、高懸浮物、高濃度有機廢液,氮磷含量高,碳氮比 高网上网投正规靠谱平台真人线上城。李夢琪等[5] 發現网上网投正规靠谱平台真人线上城,發酵液中金屬元素和無機陰離子以 K+、Na+、Cl-、SO42- 等食品中常見的離子為 主。有機垃圾發酵廢液中的有機物種類以芳香族蛋白質類似物質為主,約占有機物含量的80%,揮發 性有機物質中以揮發酸及醇類物質為主。目前,此類發酵液往往采用生化處理達標后排放。由于發酵 液中含有較多的小分子有機物和無機離子,具有資源利用的可能网上网投正规靠谱平台真人线上城。如何開發利用其中的有效資源,逐漸成為近幾年關注的熱點問題。

程喆等[6] 發現,以發酵液中小分子物質作為碳源网上网投正规靠谱平台真人线上城网上网投正规靠谱平台真人线上城,可有效提高污水處理反硝化段中的C/N比,提高 反硝化效率[7]网上网投正规靠谱平台真人线上城。DACERA 等[8] 認為發酵液具有弱酸性,是天然螯合劑网上网投正规靠谱平台真人线上城,可把重金屬從土壤中轉移出來。 同時网上网投正规靠谱平台真人线上城,發酵液中的某些成分具有氧化還原性,可改變重金屬的存在形態,降低其生態毒性网上网投正规靠谱平台真人线上城。餐廚垃圾 發酵產生的有機酸對重金屬Cd有一定的絡合效果网上网投正规靠谱平台真人线上城,同時發酵液中的有機質和鉀、鈣元素,可改變土壤 的理化性質、提高肥力[9]。由于傳統的螯合劑、無機酸和表面活性劑成本較高,發酵液用于替代傳統 的有機酸淋洗劑具有可行性。

為進一步提高有機酸發酵液中的乙酸含量,本研究采用預處理和外加菌種的手段提高發酵液中的 揮發性脂肪酸(VFA)含量。采用實驗室批實驗和土柱模擬實驗研究了發酵液對土壤中 5 種典型重金屬 Cd、Cu、Pb、Zn、Ni的淋洗效果,為后續的發酵液淋洗重金屬工藝選擇提供基礎网上网投正规靠谱平台真人线上城。

1.材料與方法

1.1 實驗原料

餐廚垃圾;安琪高活性干酵母(固體网上网投正规靠谱平台真人线上城,湖北安琪酵母股份有限公司)网上网投正规靠谱平台真人线上城;滬釀 1.01號醋酸菌(固體,上 海佳民釀造食品有限公司釀造一廠)网上网投正规靠谱平台真人线上城;5種重金屬鹽:Cd网上网投正规靠谱平台真人线上城、Cu网上网投正规靠谱平台真人线上城、Pb、Zn、Ni;HCl、NaOH网上网投正规靠谱平台真人线上城、HNO3、HF、 HClO4均為分析純。

1.2 實驗裝置

電攪拌機;恒溫水浴鍋网上网投正规靠谱平台真人线上城;離心機;氣相色譜儀 Agilent 6890N(FID氫火焰離子化檢測器,美國安捷 倫公司);COD消解儀;pH計(PHS-3C,上海雷磁)网上网投正规靠谱平台真人线上城;馬弗爐;精密分析天平;電感耦合等離子發射光譜 儀Agilent 72OES。

1.3 餐廚垃圾有機酸發酵液制備

實驗發酵所用餐廚垃圾取自上海市某學校食堂,該餐廚垃圾包含米飯网上网投正规靠谱平台真人线上城、蔬菜、肉、蛋等,經過簡 單壓榨,人工剔除骨頭、紙張网上网投正规靠谱平台真人线上城、塑料等雜質,置于4 ℃環境下防止預酸化。與自來水按重量1∶1混合 并用電攪拌機攪碎网上网投正规靠谱平台真人线上城,得到餐廚垃圾漿液后備用。該餐廚垃圾的基本理化性質見表1网上网投正规靠谱平台真人线上城。





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