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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 的影響金利彩票。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種預處理條件下金利彩票,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%金利彩票、Cu 去除率為 78.8%、Pb 去除率為 34.5%金利彩票、Zn 去除率為 52.2%金利彩票、Ni 去除率為 61.2%。在柱淋洗實驗中, 發現 Cd、Cu金利彩票、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;土壤淋洗金利彩票;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]金利彩票。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]金利彩票,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金利彩票,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金利彩票,也使得該技術面臨較大挑戰[4]金利彩票。

餐廚垃圾發酵液表觀顏色呈棕黃色金利彩票,為酸性、高懸浮物、高濃度有機廢液,氮磷含量高,碳氮比 高金利彩票。李夢琪等[5] 發現金利彩票,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金利彩票。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金利彩票金利彩票,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]金利彩票。DACERA 等[8] 認為發酵液具有弱酸性,是天然螯合劑金利彩票,可把重金屬從土壤中轉移出來。 同時金利彩票,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,降低其生態毒性金利彩票。餐廚垃圾 發酵產生的有機酸對重金屬Cd有一定的絡合效果金利彩票,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金利彩票。

1.材料與方法

1.1 實驗原料

餐廚垃圾;安琪高活性干酵母(固體金利彩票,湖北安琪酵母股份有限公司)金利彩票;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)金利彩票;5種重金屬鹽:Cd金利彩票、Cu金利彩票、Pb、Zn、Ni;HCl、NaOH金利彩票、HNO3、HF、 HClO4均為分析純。

1.2 實驗裝置

電攪拌機;恒溫水浴鍋金利彩票;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)金利彩票;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金利彩票、蔬菜、肉、蛋等,經過簡 單壓榨,人工剔除骨頭、紙張金利彩票、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 并用電攪拌機攪碎金利彩票,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金利彩票。





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