[發(fā)明專利]一種生物炭固體酸強(qiáng)化的兩相厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010073502.2
• 申請(qǐng)日: 2020-01-22
• 公開（公告）號(hào): CN111118066B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉婉玉;麥裕良;陳佳志
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東省石油與精細(xì)化工研究院
• 主分類號(hào): C12P5/02
• 分類號(hào): C12P5/02;C02F11/04
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 林德強(qiáng)

本發(fā)明提供一種生物炭固體酸強(qiáng)化的兩相厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的方法，包括如下步驟：(1)將城市污泥濃縮至固含量為10％～12％，然后與果蔬廢棄物混合，并加入生物炭固體酸，發(fā)酵至混合體系固體去除率達(dá)到50％；(2)從混合體系中分離出發(fā)酵液，進(jìn)行產(chǎn)氣反應(yīng)。本發(fā)明采用兩相厭氧消化，將水解產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷兩個(gè)過(guò)程分開進(jìn)行，避免果蔬廢棄物在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量有機(jī)酸抑制產(chǎn)甲烷階段反應(yīng)，同時(shí)生物炭固體酸可促進(jìn)果蔬廢棄物和城市污泥中木質(zhì)纖維素快速降解，縮短城市污泥水解產(chǎn)酸階段反應(yīng)時(shí)間，提升反應(yīng)器的處理能力和效率，同時(shí)提高果蔬廢棄物與城市污泥的資源化利用率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于固體廢棄物治理和利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種生物炭固體酸強(qiáng)化的兩相厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的方法。

背景技術(shù)

果蔬廢棄物在日常生活中生產(chǎn)量大，產(chǎn)地相對(duì)集中，同時(shí)具有含水率大、有機(jī)含量和營(yíng)養(yǎng)物高等特性，采用最適宜的厭氧消化工藝，能有效的進(jìn)行果蔬廢棄物的減量化處理，減少對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)其他固體垃圾處理的影響，同時(shí)產(chǎn)生沼氣，實(shí)現(xiàn)資源化。城市污泥作為污水處理廠不可避免的副產(chǎn)物，容易對(duì)環(huán)境造成二次污染，大大降低污水處理設(shè)施的環(huán)境效益，但同時(shí)城市污泥主要由微生物構(gòu)成，其中含有大量的有機(jī)物，可通過(guò)厭氧消化產(chǎn)生甲烷、氫氣等高附加值產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)了污泥資源化利用。

厭氧消化處理果蔬廢棄物和城市污泥具有很大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和廣闊的應(yīng)用前景，但由于技術(shù)發(fā)展和工藝水平的限制，實(shí)際中果蔬廢棄物的厭氧消化仍處于研究階段，并未被廣泛地商業(yè)化運(yùn)作。高效穩(wěn)定的厭氧消化工藝需要保證水解產(chǎn)酸過(guò)程和產(chǎn)乙酸產(chǎn)甲烷過(guò)程之間的平衡，因?yàn)楫a(chǎn)甲烷菌對(duì)有機(jī)酸的耐受濃度較低，累積濃度到13000mg/L時(shí)就會(huì)完全抑制產(chǎn)甲烷活性。果蔬廢棄物的主要成份為多糖、淀粉、膳食纖維、蛋白質(zhì)和脂類，它們屬于容易水解酸化的物質(zhì)，在厭氧消化過(guò)程中水解產(chǎn)酸速率較快，與之相比，產(chǎn)甲烷過(guò)程是整個(gè)厭氧消化過(guò)程的限速步驟，導(dǎo)致果蔬廢棄物的厭氧消化容易形成有機(jī)酸抑制。同時(shí)，我國(guó)污水處理廠主要采用的厭氧消化工藝由于污泥細(xì)胞壁的慢速水解，厭氧消化效率低、基建費(fèi)用較高。此外，水解酸化菌和產(chǎn)甲烷菌對(duì)營(yíng)養(yǎng)、生理性和環(huán)境條件(pH、溫度)的需求和敏感程度不同，常引起厭氧反應(yīng)器酸化，導(dǎo)致產(chǎn)甲烷過(guò)程失敗。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有利用果蔬廢棄物和城市污泥產(chǎn)沼氣過(guò)程中，產(chǎn)甲烷過(guò)程受到產(chǎn)酸過(guò)程制約的問(wèn)題，提供一種生物炭固體酸強(qiáng)化的兩相厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的方法。

本發(fā)明的一種生物炭固體酸強(qiáng)化的兩相厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的方法包括如下步驟：

(1)將城市污泥濃縮至固含量為10％～12％，然后與果蔬廢棄物混合，并加入生物炭固體酸，發(fā)酵至混合體系固體去除率達(dá)到50％；

(2)從混合體系中分離出發(fā)酵液，進(jìn)行產(chǎn)氣反應(yīng)。

進(jìn)一步，所述生物炭固體酸由生物質(zhì)依次經(jīng)碳化和磺化而得。

進(jìn)一步，所述碳化溫度為250～450℃，所述磺化溫度為120～160℃。在實(shí)際制備中，可將生物質(zhì)在250～450℃下碳化1h左右，隨后用濃硫酸在120～160℃下磺化6～12h，即得生物炭固體酸。

進(jìn)一步，所述城市污泥與果蔬廢棄物的干質(zhì)量比為1：1～3：1。

進(jìn)一步，所述城市污泥和果蔬廢棄物的混合物料與生物炭固體酸的體積比為1：1～1：3。

進(jìn)一步，所述發(fā)酵溫度為35～55℃。

進(jìn)一步，所述發(fā)酵時(shí)間為5～7天。

進(jìn)一步，所述發(fā)酵液pH為6～8。

進(jìn)一步，所述發(fā)酵液固含量≤50％。

進(jìn)一步，所述發(fā)酵液中丙酸含量≥80％。