[發明專利]一種提高有機廢棄物厭氧過程中甲烷產出效率的方法

有效

• 申請號: 201010594638.4
• 申請日: 2010-12-17
• 公開（公告）號: CN102140001A
• 公開（公告）日: 2011-08-03
• 發明（設計）人: 陳天虎;何光亞;姚墩璠;楊燕
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: C02F11/04
• 分類號: C02F11/04;C12M1/107
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 何梅生

一、技術領域

本發明涉及有機廢棄物的可再生能源利用和廢棄物的資源化利用，具體地說是一種提高有機廢棄物厭氧過程中甲烷產出效率的方法。

二、背景技術

我國每年生產數十億噸的各種可生物降解的有機廢棄物，主要包括秸稈類物質、集約化養殖場糞尿廢物、農林產品加工廢棄物、果蔬廢棄物、城市生活垃圾、城市污水處理廠污泥。這些有機廢棄物在厭氧環境下產生沼氣部分轉化為可再生能源。隨著全球變化加劇，可再生能源成為全球關注的焦點?？缮锝到獾挠袡C廢棄物厭氧消化產生甲烷，不僅可以妥善處理處置有機廢棄物，而且能夠獲得可再生能源，實現有機廢棄物的資源化，因此，有機廢棄物厭氧消化產甲烷具有很大發展前景。

有機廢棄物厭氧消化產甲烷是一種傳統的工藝。幾十年來我國一直在農村大力推廣沼氣技術。近年來隨著城市垃圾處理量的劇增和技術進步，在大型垃圾填埋場也普遍實行了填埋場沼氣回收發電措施。隨著我國畜禽養殖走向集約化，畜禽糞便處理也正在向大型沼氣池方向發展。

但是在有機物厭氧消化產甲烷以及甲烷利用系統中，甲烷菌的代謝活性一直是制約有機廢棄物沼氣化利用的瓶頸。甲烷的活性受到消化系統溫度、pH值、營養元素及微量營養元素等影響。提高消化系統溫度在適當的范圍有利于提高產甲烷菌活性，低pH值有利于生物質大分子水解為小分子，提高有機物的轉化率，但是會抑制產甲烷菌的活性。厭氧消化系統高硫化氫濃度、氨濃度等也會抑制產甲烷菌的活性，系統中低微量營養元素和低營養元素同樣會抑制甲烷菌活性。目前普遍存在的問題是有機廢棄物厭氧消化產甲烷的速度慢，處理周期長，效率低。

如何實施調控，在有機物厭氧消化生化系統中，創造一個有利于產甲烷菌代謝的最佳條件，從而提高有機物厭氧消化系統產甲烷效率，對生物質可再生能源沼氣化利用是十分重要的。

專利公開號為CN101319230、CN101157937和CN101157938的發明專利通過在厭氧反應器中添加微量金屬元素螯合劑，使微量金屬與絡合劑形成可溶性的螯合物，從而避免反應器中硫酸鹽還原產生的硫化氫與金屬離子形成沉淀，改善產甲烷菌必需的微量金屬元素的生物有效度，促進產甲烷菌的生長及其活性，從而提高系統的甲烷產量和污染物質的轉化率。

也有一些學者在厭氧消化系統中添加產甲烷菌所需的主要營養物質N、P、S及微量刺激金屬元素Fe、Co、Ni以提高營養缺乏型制藥廢水的產氣效率。但是上述添加劑屬于人工合成化合物，不僅價格昂貴，而且這些化合物屬于易溶鹽類，加入消化系統，會分解轉化為金屬離子，并且金屬離子濃度波動很大，影響生化系統穩定性。

三、發明內容

本發明為了避免上述現有技術的不足之處，提供一種簡單高效的提高有機廢棄物厭氧過程中甲烷產出效率的方法。

本發明解決技術問題采用如下技術方案：

本發明一種提高有機廢棄物厭氧過程中甲烷產出效率的方法的特點在于：將含游離三價鐵氧化物不小于15％的粉體與有機廢棄物混合后加入到產出甲烷的厭氧生化系統中；

所述有機廢棄物是指可生物降解的有機物，例如城市生活垃圾、城市污水處理廠剩余污泥、集約化養殖廠的畜禽糞便、農產品加工有機廢棄物、秸稈等。；

所述粉體的加入量以Fe₂O₃計，為所述有機廢棄物質量的0.5-5％。

本發明一種提高有機廢棄物厭氧過程中甲烷產出效率的方法的特點也在于：所述粉體為紅土、硫酸燒渣、褐鐵礦礦石、工業純三氧化鐵、赤鐵礦礦石或鋼鐵廠煙塵處理產生的富鐵污泥。

本發明一種提高有機廢棄物厭氧過程中甲烷產出效率的方法的特點也在于：所述粉體的粒徑為200-320目。

本發明利用了微生物與礦物交互作用的原理。在有機物厭氧消化系統中，厭氧微生物與游離三價鐵氧化物交互作用，厭氧微生物緩慢還原分解游離三價鐵氧化物，導致Fe³⁺及其與游離三價鐵氧化物共存的微量金屬離子如Co²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺等緩慢地釋放到消化液中，這些金屬離子在固定消化液中硫離子的同時，還有足夠過量的金屬離子可以提高纖維素水解菌、甲烷菌等厭氧微生物的代謝活性，從而促進有機廢棄物水解，提高產甲烷效率。