[發明專利]廢棄油脂厭氧消化產沼氣的方法

有效

• 申請號: 201410235535.7
• 申請日: 2014-05-30
• 公開（公告）號: CN103966302A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 賀靜;張敏;李強;陳涇濤;鄧雅月;周正;鄧宇
• 申請（專利權）人: 農業部沼氣科學研究所
• 主分類號: C12P39/00
• 分類號: C12P39/00;C12P5/02;C12R1/22;C12R1/01
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 毛光軍

技術領域

本發明涉及廢棄油脂處理技術領域，尤其是涉及一種利用厭氧發酵技術對廢棄油脂進行厭氧發酵產沼氣的方法。

背景技術

餐飲業、屠宰場、肉/奶制品加工廠等產生的廢水中富含易生物降解的有機物和難生物降解的油脂，其中餐廚廢棄中富含各種動植物油脂，油脂含量一般約占餐廚垃圾總量的8-10%。 在利益的驅動下，一些不法商販非法販賣由廢棄餐廚油脂制成的“地溝油”，致其回流餐桌，嚴重危害人們身體健康。 因此，安全妥善地解決餐廚垃圾及油脂問題具有重大意義。研究表明，油脂與糖類、蛋白質等相比具有更高的產甲烷潛力，是一種較為理想的發酵底物。因此，探索一種行之有效的廢棄油脂處理技術方法，不但可以減少“地溝油”回流餐桌的幾率，減少油脂對厭氧消化反應系統的抑制，還可以保護環境、回收資源和能源，具有重大的社會、環境和經濟效益。

目前，國內外對廢棄油脂資源化利用的方式主要有兩種：一是將其從餐廚垃圾中分離后提煉成生物柴油，但是，生物柴油生產工藝繁瑣、流程復雜，應用中難以推廣；二是直接與餐廚垃圾一起轉化成生物氣。例如中國專利號“201110406910.6”公開了一種餐廚垃圾提取油脂及沼氣發酵的處理方法，公開日為2012-06-13，該方法通過固液分離、液相油脂提取、垃圾破碎和強化勻漿與固相油脂提取等步驟有機配合實現對餐廚垃圾中的油脂提取。

直接厭氧發酵產沼氣因其流程簡單而受到越來越多的關注，但是直接厭氧發酵由于油脂的水溶性差，易于造成發酵周期長；油脂代謝的中間產物長鏈脂肪酸（LCFA）常常會在系統內累積，對厭氧微生物產生抑制效應，特別是UASB厭氧消化反應器中，易于造成厭氧消化系統崩潰。

發明內容

本發明的目的在于克服現有廢棄油脂處理方法存在的上述問題，提供一種廢棄油脂厭氧消化產沼氣的方法。本發明通過添加微生物并馴化形成厭氧發酵菌種來增加反應體系中降解脂肪的活性，添加無機介質增加微生物與油脂的附著和接觸面積，將廢棄油脂轉化成沼氣。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種廢棄油脂厭氧消化產沼氣的方法，其特征在于，由如下步驟組成：

（1）制備厭氧發酵菌種：將厭氧消化污泥、脂肪降解菌添加至基礎培養基中，作為厭氧發酵菌種；厭氧消化污泥、脂肪降解菌和基礎培養基的質量比為100-300：1-2：1000；

（2）添加無機介質：在厭氧消化前，在厭氧發酵菌種中添加無機介質，無機介質與厭氧發酵菌種的質量比為1-12：100；

（3）啟動厭氧消化：在反應裝置中依次加厭氧發酵菌種、廢棄油脂和添加劑。厭氧發酵菌種、廢棄油脂和添加劑的質量百分比為100：1-2：0.1-0.15，均勻混合后，進行厭氧發酵產沼氣。

所述步驟（1）中，取正常產沼氣的厭氧消化器中的厭氧消化污泥，添加至基礎培養基中， 再添加脂肪降解菌，35℃培養馴化，作為厭氧發酵菌種。

所述步驟（1）中的基礎培養基為：尿素0.1-1 g/L氯化鎂2-3 g/L，磷酸二氫鉀 1-2 g/L，磷酸氫二鉀 5-6g/L，氯化鈣0.1-0.3 g/L，硫酸亞鐵 1-2 mg/L，橄欖油或菜籽油2-20g/L。

所述步驟（1）中的脂肪降解菌為產酸克雷伯氏菌（K. ooxytca）和洋蔥伯克霍爾德氏菌（Burkholderia.cepacia）按質量比1：1的混合物，均購自中國工業微生物菌種保藏管理中心（CICC）。

所述步驟（2）中，無機介質包括石英砂、玻璃珠和砂粒按任意比例的二種或三種，介質粒徑為1-5mm。

所述步驟（3）中，廢棄油脂和添加劑加入后混勻，30—40℃下，厭氧發酵產沼氣。

所述步驟（3）中，所述添加劑包括Zn、Mn、Co和Ni，含量為Zn：3～6g/L，Mn：3～6 g/L，Co：1～2 g/L，Ni：1～2 g/L。

所述發酵的方式包括分批發酵、補料-分批發酵或半連續發酵。

采用本發明的優點在于：

一、本發明中，采用的厭氧發酵菌種中添加了產酸克雷伯氏菌（K. ooxytca）和洋蔥伯克霍爾德氏菌（Burkholderia.cepacia），且是按質量比1：1的混合物，具有良好和高效的產脂肪酶活性和產酸特性，提高了厭氧發酵菌種的脂肪降解效率，有利于油脂的降解，為產甲烷菌群提供了良好的碳源，促進了產沼氣過程的持續和穩定，提高了產氣速率和轉化率，如果不采用質量比1：1，則產氣速率和轉化率均會受到影響。