[發明專利]改善餐廚垃圾乙醇型兩相厭氧消化系統性能的方法

在審

• 申請號: 202010509546.5
• 申請日: 2020-06-05
• 公開（公告）號: CN111763628A
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 汪群慧;馬欣欣;于淼;吳川福;高明;關偉杰;章爽
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C12N1/16
• 分類號: C12N1/16;C12P5/02;C02F11/04;C12R1/645
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發明提供一種改善餐廚垃圾乙醇型兩相厭氧消化系統性能的方法，屬于固體廢棄物資源化技術領域。該方法首先使用葡萄糖溶液活化酵母，然后將餐廚垃圾底物和酵母活化液以及回流的沼液共同加入至第一相形成產酸產醇相，第二相為產甲烷相，每天取第二相出料體積的2/5?3/5回流至第一相，同時取與第二相出料體積相同的第一相的物料進入第二相，形成沼液回流的餐廚垃圾乙醇型兩相半連續厭氧消化系統。本發明操作簡單、易行，在甲烷相有機負荷2～5g?VS·L^?1·d^?1時，相對于傳統餐廚垃圾兩相半連續厭氧消化系統可以提高甲烷產量29.0～83.4％，同時可將甲烷相有機負荷提升至6g?VS·L^?1·d^?1而穩定運行，可有效提高餐廚垃圾資源化利用率。

技術領域

本發明涉及固體廢棄物資源化技術領域，特別是指一種改善餐廚垃圾乙醇型兩相厭氧消化系統性能的方法。

背景技術

餐廚垃圾是居民日常生活及食品加工、飲食服務、單位供餐等活動中產生的垃圾，包括丟棄的菜葉、剩菜、剩飯等，其主要來源為家庭廚房、餐廳、食堂、及其他與食品加工有關的行業，是城市生活垃圾的一部分。我國是餐廚垃圾產生的大國，我國許多發達城市每天產生生活垃圾量在3000t以上，其中餐廚垃圾約占50％甚至更高。餐廚垃圾的常規處理方法有粉碎直排法、填埋法、焚燒法等，但這些方法可能造成環境二次污染，增加處理成本。

厭氧消化是一種被廣泛用于餐廚垃圾處理的技術，采用厭氧發酵技術處理餐廚垃圾，能夠大批量處理餐廚垃圾，并能將其轉化成甲烷、氫氣等可再生能源，在經濟上和環境上具有很大優勢。但餐廚垃圾厭氧消化過程中容易發生酸累積，造成pH下降和系統穩定性失衡，對產甲烷古細菌的活性產生影響，通過兩相分離技術可以達到對水解酸化和甲烷化最優反應條件的調控，提高各自反應器中微生物的活性，并提高整個反應系統的穩定性和處理效果。

本課題組在研究中發現，通過接種酵母菌構建以第一相為開放式產乙醇發酵為主同時又有底物自身的產酸細菌發酵為特征的產酸產醇相，并與后續的產甲烷相串聯組成乙醇型兩相厭氧消化系統(簡稱乙醇型兩相)，與傳統兩相厭氧消化系統相比可以提高甲烷產率，保持甲烷相pH值及厭氧消化系統的穩定，有效減少第一相的水力停留時間。然而乙醇型兩相厭氧消化系統僅僅在第一相引入酵母，隨著半連續發酵的進行，水解產物的不斷增加，第一相的pH值逐漸減低，抑制水解酸化菌的活性。鑒于此，本發明采用沼液回流的方式來調節水解酸化相的pH值，提高水解酸化效率，強化乙醇型水解酸化相的工藝條件。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種改善餐廚垃圾乙醇型兩相厭氧消化系統性能的方法，該方法可調節水解酸化相的pH值，提高乙醇型兩相厭氧消化系統的水解酸化效率、有機負荷及甲烷產率，強化該系統的工藝條件及系統穩定性，為實現餐廚垃圾厭氧消化處理高效穩定運行提供一定參考。

該方法首先使用葡萄糖溶液活化酵母，然后將餐廚垃圾底物和酵母活化液以及回流的沼液共同加入至第一相形成產酸產醇相，第二相為產甲烷相，每天取第二相出料體積的2/5-3/5回流至第一相，同時取與第二相出料體積相同的第一相的物料進入第二相，形成沼液回流的餐廚垃圾乙醇型兩相半連續厭氧消化系統。

具體包括步驟如下：

(1)將干酵母在葡萄糖溶液中活化后得酵母活化液；

(2)餐廚垃圾使用前初步分揀粉碎，按照系統有機負荷的要求稱取濕餐廚垃圾作為底物；

(3)餐廚垃圾底物和酵母活化液共同加入到第一相中，每天出料一次，后接種餐廚垃圾底物和酵母活化液，水力停留時間為2-5天；

(4)第二相接種厭氧消化污泥，每天出料一次，后將第一相的出料加入第二相，水力停留時間為15-30天；

(5)第二相的出料液經離心后的上清液作為回流所用沼液，回流的沼液與底物混合，在每天進料時加入到第一相中。