[發明專利]一種含鎘生物質厭氧發酵的方法

有效

• 申請號: 201711267086.4
• 申請日: 2017-12-05
• 公開（公告）號: CN107815471B
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 張化永;田永蘭;韓曉茜;郝和;王中玉;黃海
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: C12P5/02
• 分類號: C12P5/02;C02F11/04;C02F3/28;B09C1/10;C02F101/20
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 陳波

本發明公開了屬于生物質厭氧發酵技術領域的一種含鎘生物質厭氧發酵的方法。本發明為了克服含鎘農作物秸稈產氣效率低、產氣過程不穩定的難題，在厭氧發酵開始前向包括含鎘生物質的發酵體系中添加適量鎳離子，調整鎘和鎳的質量比為(0.5～1.5):(1.5～2.5)，提高發酵液的pH值，避免過度酸化，達到提高發酵過程穩定性和產氣量的目的；將環境整治和生物能源產出結合在一起，技術簡單快捷，成本低，運行維護方便，使用范圍廣，可應用于受重金屬污染河流、庫塘、濕地和土壤的生物質資源化中。

技術領域

本發明屬于生物質厭氧發酵技術領域，具體涉及一種含鎘生物質厭氧發酵的方法。

背景技術

環境污染物，事實上是在不正確時間和地方放置不正確量的資源。在眾多環境污染修復技術中，生態修復因其低成本和環境友好而被認為是一種切實可行的環境治理技術，尤其適用于發展中國家。生態修復技術在水體和土壤重金屬污染修復領域的重要性日漸突出，然而修復過程產生的生物質材料的處理和處置是一個重要的問題，限制了生態修復技術的推廣。利用這些重金屬污染的植物進行厭氧發酵，一方面可以產出生物能源，另一方面又可以避免植物營養體分解造成的二次污染問題。

對于厭氧發酵過程，產甲烷過程是最富含金屬的酶路徑之一，產甲烷菌的活性可以被多種重金屬促進，但是所有的產甲烷菌都需要鈷、鎳和鐵，對于微量金屬元素，例如鎘對厭氧發酵過程微生物和酶的影響的研究和認識則非常少。鎘已經被報道為全球向土壤中散布最廣的金屬，由于工業生產、農業灌溉以及其他的人類活動，大面積的土壤被重金屬污染，不僅危害植物和微生物的生存和正常生長，通過食物鏈富集危害動物，同時這一現象已經危害到了生態系統的健康和人類自身。

有關含鎘厭氧發酵過程的影響報道很少。Zhang等人報道了含鎘油菜、玉米、燕麥、小麥和甜高粱具有一定的生物能源能力(H.Zhang,Y.Tian,L.Wang,L.Zhang,L.Dai,Ecophysiological characteristics and biogas production of cadmium-contaminated crops,Bioresour.Technol.146(2013)628–636.)；等人的研究結果表明，鎘污染的玉米對厭氧發酵過程沒有抑制作用(M.J.P.Máchal,T.M.E.et al.,Biogas production of phytoremediationplants contaminated with cadmium,НАУЧНИТРУДОВЕНАРУСЕНСКИЯУНИВЕРСИТЕТ.53(2014)174–174.)；鎘可以激活海洋古菌乙酸甲烷八疊球菌屬(Methanosarcina acetivorans)的產甲烷過程(E.Lira-Silva,M.G.Santiago-Martínez,V.Hernández-Juárez,R.García-Contreras,R.Moreno-Sánchez,R.Jasso-Chávez,etal.,Activation of methanogenesis by cadmium in the marine archaeonMethanosarcina acetivorans.,PLoS One.7(2012)5225–5235.)。現有報道整體體現出含鎘生物質厭氧發酵過程穩定性有待提高，產氣量有待提高的問題。

截至目前，對含鎘生物質厭氧發酵過程穩定性的調控以及提高產氣量的技術尚未見報道。

發明內容

本發明的目的是提出一種含鎘生物質厭氧發酵的方法，具體技術方案為：

一種含鎘生物質厭氧發酵的方法包括如下步驟：向包括含鎘生物質的發酵體系中添加鎳，然后進行厭氧發酵。

所述鎳以鎳鹽形式添加。

所述發酵體系中鎘與鎳的質量比為(0.5～1.5):(1.5～2.5)，且鎘的質量濃度不超過1.0mg/L；優選地，發酵體系中鎘與鎳的質量比為1:2。