[發明專利]一種電化學耦合厭氧發酵處理奶牛養殖廢物的方法

在審

• 申請號: 201910781567.X
• 申請日: 2019-08-23
• 公開（公告）號: CN110498587A
• 公開（公告）日: 2019-11-26
• 發明（設計）人: 瞿廣飛;鄧繼加;李軍燕;寧平;梁率鈺;潘科衡
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C02F11/04
• 分類號: C02F11/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種電化學耦合厭氧發酵處理奶牛養殖廢物的方法，該方法是利用電化學和Fe?C微電解促進奶牛養殖廢物產甲烷的方法，同時還能高效利用多金屬鐵尾礦；本發明不僅解決了現有牛糞厭氧發酵產沼氣存在發酵啟動慢、效率低、周期長、底物不能完全處理且甲烷產量低的問題，而且通過電化學加Fe?C微電解的雙重作用進一步提升對于難降解纖維素底物的利用，具有明顯的社會、經濟和生態效益。

技術領域

本發明涉及環境、生物質能源和電化學領域，具體涉及一種電化學耦合厭氧發酵在Fe-C微電解輔助作用下高效利用奶牛養殖廢物產甲烷的方法。

背景技術

農村奶牛養殖發展日益蓬勃，但是發展的同時也帶來一定的環境污染問題。現今農村個體養殖戶和散養戶大都人?；炀?，奶牛糞便隨意堆放，產生惡臭氣味，并導致滋生病菌與蚊蠅；且在雨季來臨時，未經處理的養殖廢水流入附近流域，其中含有的大量有機質、氮、磷等營養物質以及致病菌和病害蟲卵，很容易隨暴雨或者地表徑流進入附近河流及流域，造成奶牛養殖廢物氮磷流失，嚴重時會造成水體富營養污染，而近年來，養殖業的迅速發展產生的大量養殖廢物已經成為我國地下水以及地表水體污染的主要來源之一。

養殖廢物能源化處理是現今世界經濟、環境與資源共同發展的一個契機，養殖廢物資源化不僅能解決其帶來的面源污染問題，同時也能產生較大的經濟效益并為當前能源緊張提供一條解決路徑。養殖廢物能源化利用在解決農村能源短缺和環境污染方面有重要價值。鑒于養殖廢物含水率偏高的特點，發展厭氧發酵制沼氣是最具發展前途的一種方法。將養殖廢物進行厭氧發酵工藝處理，不僅能提供清潔能源---沼氣，也能解決養殖廢物污染問題，同時產生的沼液能作液體肥，沼渣制作有機肥。

但當前對于奶牛養殖廢物的能源化處理面對的問題有（1）厭氧發酵系統啟動很慢；（2）整個處理周期過長；（3）產甲烷效率很低；（4）牛糞中含量很高的木質纖維素很難降解造成了生物質能的浪費，導致原料轉化率低。這些問題嚴重的限制該技術的進一步發展。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種電化學耦合厭氧發酵處理奶牛養殖廢物的方法，通過電化學耦合厭氧發酵的方法，利用外電場對于微生物的強化作用，通過直接供能刺激微生物代謝活動促進產甲烷菌群生長，加快厭氧發酵系統的啟動，同時加入鐵尾礦或鐵粉與C的混合物，在系統中形成微電解反應不僅可以加速整個反應的進行，還可以大幅促進木質纖維素的降解，鐵尾礦中所含有的其他金屬元素可以大幅促進相關微生物的生長，提升對底物的利用率且加速甲烷產率，具體實施方式如下:

（1）對新鮮牛糞或干牛糞進行粉碎處理，將其用水稀釋成發酵料液；

所述以絕干牛糞的質量計，發酵料液中牛糞質量濃度為8%-20%；

（2）在牛糞中添加來自沼氣池的沼液，在30-40℃條件下進行厭氧發酵3-5天后，將發酵液添加到新的牛糞中在30-40℃條件下再厭氧發酵3-5天，收集發酵液再重復上述過程一次，得到接種物，其中沼液的添加量為牛糞質量的10-20%；

（3）將發酵料液、接種物、40-60目鐵尾礦粉或鐵粉、碳粉混合充分攪拌均勻后，置于反應器中密封，使反應物處于中溫的嚴格厭氧環境中，反應物在低電壓作用下進行厭氧發酵，收集發酵產物；

所述發酵料液、接種物、40-60目鐵尾礦粉或鐵粉、碳粉質量比為（100-200）:（10-20）:（3-15）:（15-20）；

所述鐵尾礦是鐵礦石經選出精礦后剩余的固體廢棄物。

所述中溫為25-35℃；

所述低電壓為0.3-0.8V。