[發明專利]一種用于有機廢水厭氧發酵提高沼氣產量的方法

無效

• 申請號: 200710131990.2
• 申請日: 2007-09-11
• 公開（公告）號: CN101157937A
• 公開（公告）日: 2008-04-09
• 發明（設計）人: 陳堅;李秀芬;趙陽;堵國成
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C12P5/02
• 分類號: C12P5/02;C02F11/04
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所
• 代理人: 時旭丹;劉品超

技術領域

一種用于有機廢水尤其是化工廢水厭氧發酵提高沼氣產量的方法，涉及一種通過在厭氧反應器中添加產甲烷菌必需的微量金屬元素鈷和金屬離子螯合劑促進有機廢水中的有機物最大限度轉化為甲烷的新方法，屬于廢水生物處理技術領域。

背景技術

甲烷(methane)是當今世上公認的清潔燃料，也是一種優質的化工原料。在環境污染日益嚴重，化石能源日趨短缺的今天，利用厭氧生物法產甲烷具有降解廢棄物和制取能源的雙重作用，越來越受到人們的關注。

在厭氧生物處理系統中，產甲烷菌是其中最關鍵的一種細菌，因為產甲烷菌本身的世代周期很長，生長緩慢，對環境條件的微小變化很敏感，而且在整個厭氧系統中，產甲烷菌處于整個食物鏈的末端，如果產甲烷細菌生長不好，其活性得不到充分的發揮，就會導致整個厭氧消化過程無法進行。

報道認為，產甲烷菌的主要營養物質有氮、磷、鉀和硫，生長所必需的少量元素有鈣、鎂、鐵，微量金屬元素有鎳、鈷、鉬、鋅、錳、銅等。其中，微量元素鈷與酶的活性密切相關，或者是作為酶的活性基成分，或者是作為酶的激活劑，鈷的存在不僅有利于產甲烷微生物細胞的合成，還可促進酶的合成或激活在生化反應中起催化作用的酶，相反，鈷元素的缺乏不僅對產甲烷菌的生長不利，而且會影響細菌的活力，并影響整個厭氧反應器的運行效果和穩定性。

然而，厭氧反應器中的鈷易以碳酸鹽、磷酸鹽和硫化物沉淀的形式存在，而沉淀形式的鈷無法被產甲烷菌所利用，因此在厭氧反應器中維持一定量的生物可用的微量金屬元素鈷是十分重要的。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于有機廢水尤其是化工廢水厭氧發酵提高沼氣產量的方法，通過改善反應器中產甲烷菌必需的微量金屬元素鈷的生物有效度，促使廢水及廢棄物中的生物質能最大限度的以甲烷的形式回收，進而消除其對水體環境的污染。

本發明的技術方案：改善厭氧反應器中產甲烷菌必需的微量金屬元素鈷的生物有效度是促進甲烷產量的關鍵。本發明是在厭氧反應器中，添加必需的微量金屬元素鈷及適宜的金屬離子螯合劑，最大限度地提高微量金屬元素鈷的生物有效度，從而促進厭氧產甲烷過程。在處理有機廢水的厭氧反應器中，調整運行條件，為厭氧微生物創造適宜的碳氮比和微量元素等營養條件以及污泥停留時間、水力停留時間、pH值等環境條件。通過添加微量金屬元素鈷和金屬離子螯合劑改善厭氧反應器中的微量元素的生物有效度，促進產甲烷菌的生長及其活性，從而提高系統的甲烷產量，以模擬有機廢水或實際化工廢水為反應器進水，具體水質如下：COD濃度大于1000mg/L，COD∶N∶P為200∶5∶1，pH值為6.8-8.0；

所述添加的微量金屬元素和金屬離子螯合劑分別為鈷和絲氨酸，添加量均為2-10μmol/L；

或所述添加的微量金屬元素和金屬離子螯合劑分別為鈷和賴氨酸，添加量均為2-10μmol/L。

本發明的有益效果：本發明通過添加產甲烷菌必需的微量金屬元素鈷及螯合劑，提高反應器中微量金屬元素的生物有效度，可以大大提高厭氧發酵的甲烷產量。本發明的關鍵點是通過添加產甲烷菌必需的微量金屬元素鈷及金屬離子螯合劑促進厭氧產甲烷，理論依據充分，大大改善了廢水中有機物的轉化率，消減了污染物的排放量。與未添加微量金屬元素鈷和螯合劑的普通厭氧產甲烷過程對照實驗相比，甲烷產量提高75-84％。

具體實施方式

對照實例

處理同類廢水的普通厭氧發酵的產甲烷量為82mL。

實施例1

厭氧反應器進水為模擬有機廢水，水質如下：COD濃度為3000mg/L，COD∶N∶P為200∶5∶1，pH值為7.0，鈷和絲氨酸螯合劑的添加量均為2μmol/L。在相同的實驗條件下，采用堿液吸收法測得最大甲烷產量比對照樣提高了84％，為151mL。

實施例2

厭氧反應器進水為模擬有機廢水，水質如下：COD濃度為5000mg/L，COD∶N∶P為200∶5∶1，pH值為8.0，鈷和絲氨酸螯合劑的添加量均為10μmol/L。在相同的實驗條件下，采用堿液吸收法測得最大甲烷產量比對照樣提高了75％，為144mL。

實施例3

厭氧反應器進水為模擬有機廢水，水質如下：COD濃度為5000mg/L，COD∶N∶P為200∶5∶1，pH值為6.8，鈷和賴氨酸螯合劑的添加量均為2μmol/L。在相同的實驗條件下，采用堿液吸收法測得最大甲烷產量比對照樣提高了81％，為148mL。