[發明專利]一種提高厭氧發酵產甲烷效率及沼氣中甲烷含量的方法

在審

• 申請號: 201710216894.1
• 申請日: 2017-04-05
• 公開（公告）號: CN106929540A
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 郭榮波;付善飛;許曉輝;王琳;戴萌
• 申請（專利權）人: 中國科學院青島生物能源與過程研究所
• 主分類號: C12P5/02
• 分類號: C12P5/02;C02F11/04
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司21002
• 代理人: 李穎,周秀梅

技術領域

本發明屬于有機固體廢棄物厭氧發酵制沼氣領域，具體是一種提高厭氧發酵產甲烷效率及沼氣中甲烷含量的方法。

背景技術

世界范圍內，每年產生大量的農作物秸稈、畜禽糞便、餐廚垃圾等有機固體廢棄物。所產生廢棄物的合理處置是可持續發展的一項難題。厭氧發酵技術是處理農作物秸稈、畜禽糞便等有機廢棄物的理想手段，通過厭氧發酵技術不僅可以產生可再生能源-沼氣，并且其發酵剩余物也可以作為有機肥等用于農業。因此厭氧發酵作在世界范圍內越來越受到關注。

但是在農作物秸稈等有機廢棄物厭氧發酵過程中，底物的水解步驟往往被認為是厭氧發酵的限速步驟。并且由于秸稈碳氮比過高，在發酵過程中很容易導致酸化的問題。中國專利CN 103436440 A提出對秸稈進行微好氧預處理，然后進行氫沼聯合發酵，但是其需要在原有發酵設備基礎上添加秸稈預處理裝置，增加了成本投入。相似的，在中國專利CN105152506 A也公開了一種有機污泥高溫微好氧-厭氧發酵的方法，在其專利中同樣也需要微好氧發酵裝置，同時也需要對微好氧過程產出的污泥進行pH調節增加了前期成本投入及工藝的復雜性。中國專利CN103880259 A提出利用過氧化鈣促進污泥水解并提高污泥厭氧消化效果，其主要是通過過氧化鈣與水反應生成的過氧化氫和羥基自由基的氧化作用分解污泥，進而提高厭氧發酵效率。并且也需要在原有設備基礎上增加過氧化鈣預處理罐，其主要針對的底物是污泥等易降解有機物質，對于在厭氧發酵過程中連續投加過氧化鈣提高秸稈等纖維類底物厭氧發酵效率仍缺少相關的研究。

發明內容

本發明目的在于提供一種提高厭氧發酵產甲烷效率及沼氣中甲烷含量的方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種提高厭氧發酵產甲烷效率及沼氣中甲烷含量的方法，利用向固體廢棄物發酵原料中加入CaO₂，形成微好氧的環境,進而固定一部分CO₂從而提高厭氧發酵產甲烷效率及沼氣中甲烷含量。

具體是：將固體濃度可在4-20％之間的有機廢棄物原料與CaO₂混合，使加入的CaO₂與體系內水緩慢反應產生氧氣形成微好氧的環境，進一步水解進而提高體系沼氣中甲烷含量并提高穩定性；其中，CaO₂用量為0.032-0.064g/g VS底物。

所述CaO₂為直徑1mm左右的顆粒物。

所述厭氧發酵過程中原料為農作物秸稈廢棄物、糞便或餐廚垃圾。

本發明是直接對有機廢棄物厭氧發酵產沼氣過程(厭氧發酵過程中固體濃度可在4-20％之間)中加入少量的CaO₂(所添加CaO₂直徑1mm左右的顆粒物，CaO₂用量為0.032-0.064g/g VS底物)。利用CaO₂與水緩慢反應產生的氧氣而形成微好氧的環境(氧氣釋放太快，會造成生成的氧氣不能被充分利用，并且過量的氧氣會對厭氧菌產生抑制；氧氣釋放太慢不足以支撐兼性厭氧菌的生長，進而促進水解的效果不明顯)，增加有機廢棄物的水解速度。生成的Ca(OH)₂可以和沼氣中的CO₂進一步反應生成CaCO₃，從而固定一部分CO₂，進而提高體系沼氣中甲烷含量。生成的CaCO₃可以作為體系pH緩沖物質提高有機廢棄物干發酵系統的穩定性。該工藝主要應用于秸稈、糞便等有機廢棄物厭氧發酵制沼氣領域，通過對反應體系添加少量的CaO₂可以提高厭氧發酵的水解速率，增加沼氣中甲烷含量，并提高發酵體系的穩定性。