[发明专利]一种提高有机废弃物厌氧过程中甲烷产出效率的方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及有机废弃物的可再生能源利用和废弃物的资源化利用，具体地说是一种提高有机废弃物厌氧过程中甲烷产出效率的方法。

二、背景技术

我国每年生产数十亿吨的各种可生物降解的有机废弃物，主要包括秸秆类物质、集约化养殖场粪尿废物、农林产品加工废弃物、果蔬废弃物、城市生活垃圾、城市污水处理厂污泥。这些有机废弃物在厌氧环境下产生沼气部分转化为可再生能源。随着全球变化加剧，可再生能源成为全球关注的焦点。可生物降解的有机废弃物厌氧消化产生甲烷，不仅可以妥善处理处置有机废弃物，而且能够获得可再生能源，实现有机废弃物的资源化，因此，有机废弃物厌氧消化产甲烷具有很大发展前景。

有机废弃物厌氧消化产甲烷是一种传统的工艺。几十年来我国一直在农村大力推广沼气技术。近年来随着城市垃圾处理量的剧增和技术进步，在大型垃圾填埋场也普遍实行了填埋场沼气回收发电措施。随着我国畜禽养殖走向集约化，畜禽粪便处理也正在向大型沼气池方向发展。

但是在有机物厌氧消化产甲烷以及甲烷利用系统中，甲烷菌的代谢活性一直是制约有机废弃物沼气化利用的瓶颈。甲烷的活性受到消化系统温度、pH值、营养元素及微量营养元素等影响。提高消化系统温度在适当的范围有利于提高产甲烷菌活性，低pH值有利于生物质大分子水解为小分子，提高有机物的转化率，但是会抑制产甲烷菌的活性。厌氧消化系统高硫化氢浓度、氨浓度等也会抑制产甲烷菌的活性，系统中低微量营养元素和低营养元素同样会抑制甲烷菌活性。目前普遍存在的问题是有机废弃物厌氧消化产甲烷的速度慢，处理周期长，效率低。

如何实施调控，在有机物厌氧消化生化系统中，创造一个有利于产甲烷菌代谢的最佳条件，从而提高有机物厌氧消化系统产甲烷效率，对生物质可再生能源沼气化利用是十分重要的。

专利公开号为CN101319230、CN101157937和CN101157938的发明专利通过在厌氧反应器中添加微量金属元素螯合剂，使微量金属与络合剂形成可溶性的螯合物，从而避免反应器中硫酸盐还原产生的硫化氢与金属离子形成沉淀，改善产甲烷菌必需的微量金属元素的生物有效度，促进产甲烷菌的生长及其活性，从而提高系统的甲烷产量和污染物质的转化率。

也有一些学者在厌氧消化系统中添加产甲烷菌所需的主要营养物质N、P、S及微量刺激金属元素Fe、Co、Ni以提高营养缺乏型制药废水的产气效率。但是上述添加剂属于人工合成化合物，不仅价格昂贵，而且这些化合物属于易溶盐类，加入消化系统，会分解转化为金属离子，并且金属离子浓度波动很大，影响生化系统稳定性。

三、发明内容

本发明为了避免上述现有技术的不足之处，提供一种简单高效的提高有机废弃物厌氧过程中甲烷产出效率的方法。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明一种提高有机废弃物厌氧过程中甲烷产出效率的方法的特点在于：将含游离三价铁氧化物不小于15％的粉体与有机废弃物混合后加入到产出甲烷的厌氧生化系统中；

所述有机废弃物是指可生物降解的有机物，例如城市生活垃圾、城市污水处理厂剩余污泥、集约化养殖厂的畜禽粪便、农产品加工有机废弃物、秸秆等。；

所述粉体的加入量以Fe₂O₃计，为所述有机废弃物质量的0.5-5％。

本发明一种提高有机废弃物厌氧过程中甲烷产出效率的方法的特点也在于：所述粉体为红土、硫酸烧渣、褐铁矿矿石、工业纯三氧化铁、赤铁矿矿石或钢铁厂烟尘处理产生的富铁污泥。

本发明一种提高有机废弃物厌氧过程中甲烷产出效率的方法的特点也在于：所述粉体的粒径为200-320目。

本发明利用了微生物与矿物交互作用的原理。在有机物厌氧消化系统中，厌氧微生物与游离三价铁氧化物交互作用，厌氧微生物缓慢还原分解游离三价铁氧化物，导致Fe³⁺及其与游离三价铁氧化物共存的微量金属离子如Co²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺等缓慢地释放到消化液中，这些金属离子在固定消化液中硫离子的同时，还有足够过量的金属离子可以提高纤维素水解菌、甲烷菌等厌氧微生物的代谢活性，从而促进有机废弃物水解，提高产甲烷效率。