[發(fā)明專利]一種餐廚垃圾干式厭氧發(fā)酵快速啟動及穩(wěn)定運行方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910582356.3
• 申請日: 2019-07-01
• 公開（公告）號: CN110257437B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設計）人: 祁光霞;孟偉;查金;張思夢;任連海
• 申請（專利權）人: 北京工商大學
• 主分類號: C12P5/02
• 分類號: C12P5/02
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 耿小強

本發(fā)明公開了一種餐廚垃圾干式厭氧發(fā)酵快速啟動及穩(wěn)定運行方法，屬于有機固體廢物資源化利用技術領域，包括以下步驟：(1)工業(yè)廢酵母或活性飼料酵母的活化；(2)厭氧接種污泥和餐廚垃圾之間的接種，接種比0.8～1.5，以VS計；(3)厭氧處理：根據(jù)反應器容積，用氮氣或沼氣吹掃3～30分鐘，厭氧發(fā)酵溫度為33?38℃。本發(fā)明的餐廚垃圾干式厭氧發(fā)酵快速啟動及穩(wěn)定運行方法，啟動時間縮短(20天)，有助于實驗室快速開展極易酸化的餐廚垃圾、有機生活垃圾等有機固體廢物的干式厭氧發(fā)酵機理和相關微生物群落結構及功能變化，也有助于進一步降低極易酸化的餐廚垃圾、有機生活垃圾等有機固體廢物的干式厭氧實際工程的啟動難度，并且提高反應器的穩(wěn)定性和甲烷產率。

技術領域

本發(fā)明涉及一種在餐廚垃圾干式厭氧發(fā)酵快速啟動及穩(wěn)定運行方法，屬于有機固體廢物資源化利用技術領域。

背景技術

厭氧發(fā)酵技術是一種能將有機質轉變?yōu)榍鍧嵞茉吹募夹g，能實現(xiàn)餐廚垃圾、秸稈等有機質的資源化利用。與傳統(tǒng)濕式厭氧發(fā)酵相比，干式厭氧發(fā)酵(TS 20％-40％)具有許多優(yōu)勢：(1)發(fā)酵原料為固態(tài)，用水量少，基本不產生沼液，無沼液處理問題；(2)沼渣含水率低，做成有機肥料可產生經(jīng)濟效益；(3)有機負荷高，反應器體積小，可節(jié)省占地面積。

然而，干式厭氧發(fā)酵由于反應器物料含固率高，傳質擴散效率差，干式厭氧發(fā)酵產生的中間代謝產物極易發(fā)生累積，如揮發(fā)性脂肪酸和氨氮，造成局部“酸積累”和“氨抑制”，對產甲烷菌造成抑制，處理效率和產氣速率均低于傳統(tǒng)濕式厭氧發(fā)酵。另外，當利用餐廚垃圾、廚余垃圾作為發(fā)酵底物，其高有機質含量、易腐敗酸化等特點，進一步降低了干式厭氧系統(tǒng)發(fā)酵效率，導致餐廚垃圾干式厭氧發(fā)酵系統(tǒng)啟動時間長，高負荷時難以啟動以及啟動后運行不穩(wěn)定等問題。

2015年11月11日公開的，專利申請?zhí)枮镃N201510489806，發(fā)明名稱為“生活垃圾干式厭氧發(fā)酵系統(tǒng)的啟動用組合物及啟動方法”的中國發(fā)明專利申請公開了一種生活垃圾干式厭氧發(fā)酵系統(tǒng)的啟動用組合物及啟動方法，用于啟動大型生活垃圾干式厭氧發(fā)酵系統(tǒng)。在所述發(fā)酵罐中，添加固體活性污泥作為發(fā)酵接種物提供發(fā)酵過程所需各類菌群，添加熟化堆肥或秸稈和/或木屑作為營養(yǎng)結構物使發(fā)酵罐內快速達到適合厭氧菌種繁殖的條件，縮短菌種馴化和適應周期，從而實現(xiàn)快速啟動。該專利主要利用結構營養(yǎng)物中的好氧微生物快速消耗其中氧氣并營造厭氧條件從而實現(xiàn)快速啟動，然而該過程要求啟動用組合物在的裝填量需達到發(fā)酵罐有效容積的40～80％，另外需在啟動階段嚴格控制濕度25～35％、pH 7～8，啟動三周以后才可實現(xiàn)5～6kg V天M/m3/天的滿負荷處理生活垃圾。然而生活垃圾含水率大，極易酸化，因而在啟動階段的濕度控制需要大量鼓風，pH控制需要添加大量的堿，同時啟動用組合物裝填量過大，在實際工程的干式厭氧反應器啟動中容易出現(xiàn)啟動用組合物供給不足的現(xiàn)象，很難進行推廣應用。

2016年7月20日公開的專利申請?zhí)枮镃N201610282232X的中國發(fā)明專利申請公開了一種利用瘤胃微生物提高干式厭氧發(fā)酵有機固體廢物資源化利用率的方法，屬于有機固體廢物資源化處理領域；首先利用沼液等氨化劑對纖維素類生物質進行預處理，預處理后的纖維素類生物質與禽畜養(yǎng)殖廢棄物按C/N為20-30：1的比例進行混合配料，混合過程添加瘤胃微生物菌劑，調節(jié)pH為6.5-7.5，利用瘤胃微生物高效水解和產甲烷的特性進行厭氧發(fā)酵。該技術方案的缺點在于：主要是針對禽畜養(yǎng)殖廢棄物和纖維素類生物質聯(lián)合干式厭氧發(fā)酵提出的提高兩類物質厭氧產氣效率和發(fā)酵殘渣肥效并同時避免發(fā)酵沼液的處理難題。但該集成工藝只適用于針對特定的廢物類型組合(必須含有纖維素類生物質)，需要輔助調節(jié)及控制pH，同時瘤胃微生物接種菌劑的體外馴化培養(yǎng)步驟繁瑣且時間長達25-35天，需要配置大量化學組成復雜的緩沖液實現(xiàn)微生物菌劑的擴培。另外，脫水瘤胃微生物接種菌劑的接種量大(達到纖維素類生物質和禽畜養(yǎng)殖廢棄物總干重5～50％)，在極易酸化的餐廚垃圾以及有機生活垃圾的干式厭氧消化實際工程中難以應用。