[發(fā)明專利]一種增強(qiáng)高固體厭氧發(fā)酵系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810070050.5
• 申請日: 2018-01-24
• 公開（公告）號: CN108277235A
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣建國;徐一雯;高語晨;楊夢
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: C12P5/02
• 分類號: C12P5/02;C12M1/36;C12M1/02
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 趙天月

本發(fā)明涉及提高高固體厭氧發(fā)酵效率的方法。該方法包括：將物料進(jìn)行厭氧發(fā)酵處理，所述物料的C/N比為(20～30)：1，進(jìn)料量為5?10kgVSm^?3d^?1，所述厭氧發(fā)酵處理是在壓力為0.5～0.8atm的條件下進(jìn)行的。當(dāng)厭氧發(fā)酵系統(tǒng)中有機(jī)負(fù)荷較高而導(dǎo)致酸化時(shí)，該方法可以使厭氧發(fā)酵的pH降低速度緩慢，產(chǎn)甲烷速率受影響程度較小，pH恢復(fù)迅速，振動(dòng)幅度小，系統(tǒng)的穩(wěn)定性好，同時(shí)單位TS甲烷的產(chǎn)率高，厭氧發(fā)酵的效率高，可以有效實(shí)現(xiàn)基質(zhì)營養(yǎng)成分的互補(bǔ)，中和、均化有毒有害的組分，優(yōu)化微生物生長繁殖的環(huán)境。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及固體廢棄物資源化處理技術(shù)領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及提高高固體厭氧發(fā)酵效率的方法和厭氧發(fā)酵系統(tǒng)。

背景技術(shù)

有機(jī)廢棄物含有大量可降解物質(zhì)，被認(rèn)為是最易獲得的用于厭氧發(fā)酵的原料。

然而，提高有機(jī)廢棄物厭氧發(fā)酵效率的方法還有待進(jìn)一步研究。

發(fā)明內(nèi)容

本申請是基于發(fā)明人對以下事實(shí)和問題的發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識作出的：

厭氧發(fā)酵中的產(chǎn)甲烷菌對pH的變化非常敏感，產(chǎn)甲烷菌在pH為6.8-7.2的范圍內(nèi)時(shí)活性最高，不在此范圍時(shí)活性下降。有機(jī)廢棄物(如：廚余垃圾、果蔬垃圾)具有產(chǎn)酸快的特點(diǎn)，當(dāng)厭氧發(fā)酵系統(tǒng)中的有機(jī)負(fù)荷增大到一定程度時(shí)，會(huì)導(dǎo)致厭氧發(fā)酵的pH大幅度降低，產(chǎn)甲烷菌活性下降，產(chǎn)甲烷速率降低，并且pH恢復(fù)速度緩慢，振動(dòng)幅度大，系統(tǒng)的穩(wěn)定性差，厭氧發(fā)酵的效率低。基于上述問題的發(fā)現(xiàn)，發(fā)明人通過在降低厭氧發(fā)酵的壓力的同時(shí)控制有機(jī)物料的C/N比，使厭氧發(fā)酵的pH降低速度減慢，產(chǎn)甲烷速率受影響程度較小，pH恢復(fù)迅速，振動(dòng)幅度小，系統(tǒng)的穩(wěn)定性好，同時(shí)有效提高了單位TS(固體含量)甲烷的產(chǎn)率，提高了厭氧發(fā)酵的效率，實(shí)現(xiàn)了基質(zhì)營養(yǎng)成分的互補(bǔ)，中和、均化了有毒有害的組分，優(yōu)化了微生物生長繁殖的環(huán)境。

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。

在本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提出了一種提高高固體厭氧發(fā)酵效率的方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述方法包括：將物料進(jìn)行厭氧發(fā)酵處理，所述物料的C/N比為(20～30)：1，所述物料的進(jìn)料量為5-10kgVSm^-3d^-1，所述厭氧發(fā)酵處理是在壓力為0.5～0.8atm的條件下進(jìn)行的。當(dāng)厭氧發(fā)酵系統(tǒng)中的有機(jī)負(fù)荷高達(dá)5-10kgVS m^-3d^-1而出現(xiàn)酸化時(shí)，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法，厭氧發(fā)酵的pH降低速度緩慢，產(chǎn)甲烷速率受影響程度較小，pH恢復(fù)迅速，振動(dòng)幅度小，系統(tǒng)的穩(wěn)定性好，同時(shí)單位TS甲烷的產(chǎn)率高，厭氧發(fā)酵的效率高，可以有效實(shí)現(xiàn)基質(zhì)營養(yǎng)成分的互補(bǔ)，中和、均化有毒有害的組分，優(yōu)化微生物生長繁殖的環(huán)境。其中，有機(jī)負(fù)荷指物料進(jìn)料量。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，上述方法還可進(jìn)一步包括如下附加技術(shù)特征至少之一：

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述物料包括選自廚余垃圾、果蔬垃圾以及農(nóng)業(yè)秸稈的至少之一。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過合理設(shè)置所述物料的配比，可以有效控制物料的C/N比，進(jìn)而，在保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性的同時(shí)提高單位TS甲烷的產(chǎn)率，提高厭氧發(fā)酵的效率，進(jìn)一步有效實(shí)現(xiàn)基質(zhì)營養(yǎng)成分的互補(bǔ)，中和、均化有毒有害的組分，優(yōu)化微生物生長繁殖的環(huán)境。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述廚余垃圾、果蔬垃圾和農(nóng)業(yè)秸稈的質(zhì)量比為(0～1)：(0～1)：(0～0.5)。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，所述物料可以更加有效地控制物料的C/N比，進(jìn)而，在保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性的同時(shí)提高單位TS甲烷的產(chǎn)率，提高厭氧發(fā)酵的效率，進(jìn)一步有效實(shí)現(xiàn)基質(zhì)營養(yǎng)成分的互補(bǔ)，中和、均化有毒有害的組分，優(yōu)化微生物生長繁殖的環(huán)境。可以理解的是，廚余垃圾、果蔬垃圾和農(nóng)業(yè)秸稈的質(zhì)量不能同時(shí)為0。