[發(fā)明專利]一種提高有機廢水厭氧消化效率的方法及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110346733.0
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN113044978B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張玉鵬;劉鳳琴;劉紅恩;盧凱歌;李暢;袁志良;陳云
• 申請（專利權(quán)）人: 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C02F3/28
• 分類號: C02F3/28;C12P5/02
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 趙曉琳

本發(fā)明提供了一種提高有機廢水厭氧消化效率的方法及其應(yīng)用，屬于有機廢水厭氧消化技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過在有機廢水厭氧消化體系中添加十二烷基二甲基甜菜堿，大幅度提高了厭氧消化體系內(nèi)產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌和產(chǎn)甲烷菌的活性，從而提高了丙酸和乙酸降解速率，有助于厭氧消化體系從酸化中恢復(fù)，在厭氧消化中提高產(chǎn)甲烷速率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有機廢水厭氧消化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種提高有機廢水厭氧消化效率的方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)化和城市化進(jìn)程的推進(jìn)，能源危機和環(huán)境污染已成為我國面臨的主要問題。有機廢水的厭氧消化不僅能經(jīng)濟有效地去除污染物，同時能回收氫氣和甲烷等可再生能源，因而受到廣泛地關(guān)注和應(yīng)用。復(fù)雜的有機物經(jīng)過水解發(fā)酵菌群、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌群和產(chǎn)甲烷菌群共同作用后，生成甲烷和二氧化碳。不同類群微生物之間相互配合、相互制約。厭氧消化過程的穩(wěn)定進(jìn)行，是其中各類群微生物代謝活性平衡、協(xié)調(diào)作用的結(jié)果。產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌群的生態(tài)位處于水解發(fā)酵菌群和產(chǎn)甲烷菌群之間，在厭氧消化工藝中起著承上啟下的關(guān)鍵作用。但是由于產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸反應(yīng)受到熱力學(xué)限制，不能自發(fā)進(jìn)行，必需通過和嗜氫產(chǎn)甲烷菌互營共生，才能完成丙酸的厭氧降解。并且產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸反應(yīng)和產(chǎn)甲烷反應(yīng)生成的能量較少，使得這兩類微生物的生長速率慢、代謝活性低。水解發(fā)酵菌群的生長代謝速率遠(yuǎn)高于產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌群和產(chǎn)甲烷菌群，所以其代謝產(chǎn)物，如丙酸和丁酸等揮發(fā)酸(VFAs)常在厭氧消化系統(tǒng)中積累。VFAs的積累會進(jìn)一步抑制產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌群和產(chǎn)甲烷菌群的活性，造成厭氧消化系統(tǒng)的“酸敗”。因此，欲提高厭氧消化系統(tǒng)的處理效能，關(guān)鍵是提高產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌群的活性。

雖然已有關(guān)于提高厭氧消化系統(tǒng)中產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸活性技術(shù)的報道，但是投加的菌種需要購買或利用專門的厭氧設(shè)備進(jìn)行培養(yǎng)，亦或投加導(dǎo)電材料馴化厭氧污泥。這些措施前期準(zhǔn)備工作較大，馴化時間較長，在厭氧消化系統(tǒng)發(fā)生酸化時，不能經(jīng)濟有效的提高丙酸的降解速率。因此，如何開發(fā)一種可以強化產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌群功能的高效厭氧消化技術(shù)成為本領(lǐng)域迫切需要解決的一個技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種提高有機廢水厭氧消化效率的方法及其應(yīng)用，可以有效提高產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌和/或產(chǎn)甲烷菌的活性，進(jìn)而提高丙酸厭氧降解速率和產(chǎn)甲烷速率。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種提高有機廢水厭氧消化效率的方法，包括在有機廢水厭氧消化體系中添加十二烷基二甲基甜菜堿。

優(yōu)選的，所述十二烷基二甲基甜菜堿在厭氧消化體系中的添加量為1～50mg/L。

優(yōu)選的，所述有機廢水厭氧消化體系中含有厭氧活性污泥和丙酸厭氧培養(yǎng)基。

優(yōu)選的，將厭氧活性污泥接種到含有十二烷基二甲基甜菜堿的丙酸厭氧培養(yǎng)基中進(jìn)行厭氧消化。

優(yōu)選的，厭氧活性污泥的接種量為丙酸厭氧培養(yǎng)基體積的5～10％。

優(yōu)選的，所述厭氧活性污泥經(jīng)厭氧消化體系進(jìn)行2～3次重復(fù)培養(yǎng)。

優(yōu)選的，所述厭氧活性污泥取自厭氧消化反應(yīng)器。

優(yōu)選的，所述厭氧消化溫度為30～40℃。

優(yōu)選的，所述厭氧消化在140～150rpm的恒溫?fù)u床中進(jìn)行。

本發(fā)明還提供了上述方法在產(chǎn)甲烷中的應(yīng)用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

本發(fā)明通過厭氧消化體系中添加的十二烷基二甲基甜菜堿在菌體細(xì)胞膜外層的吸附，調(diào)節(jié)細(xì)胞表面的親水親脂性能，從而促進(jìn)微生物的凝集過程和底物的吸收，大幅度提高氫/甲酸的傳遞速率和厭氧消化體系內(nèi)產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌、產(chǎn)甲烷菌活性，從而提高丙酸和乙酸降解速率，有助于厭氧消化體系從酸化中恢復(fù)，提高產(chǎn)甲烷速率。