[发明专利]一种提高厌氧发酵产甲烷效率及沼气中甲烷含量的方法

说明书

技术领域

本发明属于有机固体废弃物厌氧发酵制沼气领域，具体是一种提高厌氧发酵产甲烷效率及沼气中甲烷含量的方法。

背景技术

世界范围内，每年产生大量的农作物秸秆、畜禽粪便、餐厨垃圾等有机固体废弃物。所产生废弃物的合理处置是可持续发展的一项难题。厌氧发酵技术是处理农作物秸秆、畜禽粪便等有机废弃物的理想手段，通过厌氧发酵技术不仅可以产生可再生能源-沼气，并且其发酵剩余物也可以作为有机肥等用于农业。因此厌氧发酵作在世界范围内越来越受到关注。

但是在农作物秸秆等有机废弃物厌氧发酵过程中，底物的水解步骤往往被认为是厌氧发酵的限速步骤。并且由于秸秆碳氮比过高，在发酵过程中很容易导致酸化的问题。中国专利CN 103436440 A提出对秸秆进行微好氧预处理，然后进行氢沼联合发酵，但是其需要在原有发酵设备基础上添加秸秆预处理装置，增加了成本投入。相似的，在中国专利CN105152506 A也公开了一种有机污泥高温微好氧-厌氧发酵的方法，在其专利中同样也需要微好氧发酵装置，同时也需要对微好氧过程产出的污泥进行pH调节增加了前期成本投入及工艺的复杂性。中国专利CN103880259 A提出利用过氧化钙促进污泥水解并提高污泥厌氧消化效果，其主要是通过过氧化钙与水反应生成的过氧化氢和羟基自由基的氧化作用分解污泥，进而提高厌氧发酵效率。并且也需要在原有设备基础上增加过氧化钙预处理罐，其主要针对的底物是污泥等易降解有机物质，对于在厌氧发酵过程中连续投加过氧化钙提高秸秆等纤维类底物厌氧发酵效率仍缺少相关的研究。

发明内容

本发明目的在于提供一种提高厌氧发酵产甲烷效率及沼气中甲烷含量的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种提高厌氧发酵产甲烷效率及沼气中甲烷含量的方法，利用向固体废弃物发酵原料中加入CaO₂，形成微好氧的环境,进而固定一部分CO₂从而提高厌氧发酵产甲烷效率及沼气中甲烷含量。

具体是：将固体浓度可在4-20％之间的有机废弃物原料与CaO₂混合，使加入的CaO₂与体系内水缓慢反应产生氧气形成微好氧的环境，进一步水解进而提高体系沼气中甲烷含量并提高稳定性；其中，CaO₂用量为0.032-0.064g/g VS底物。

所述CaO₂为直径1mm左右的颗粒物。

所述厌氧发酵过程中原料为农作物秸秆废弃物、粪便或餐厨垃圾。

本发明是直接对有机废弃物厌氧发酵产沼气过程(厌氧发酵过程中固体浓度可在4-20％之间)中加入少量的CaO₂(所添加CaO₂直径1mm左右的颗粒物，CaO₂用量为0.032-0.064g/g VS底物)。利用CaO₂与水缓慢反应产生的氧气而形成微好氧的环境(氧气释放太快，会造成生成的氧气不能被充分利用，并且过量的氧气会对厌氧菌产生抑制；氧气释放太慢不足以支撑兼性厌氧菌的生长，进而促进水解的效果不明显)，增加有机废弃物的水解速度。生成的Ca(OH)₂可以和沼气中的CO₂进一步反应生成CaCO₃，从而固定一部分CO₂，进而提高体系沼气中甲烷含量。生成的CaCO₃可以作为体系pH缓冲物质提高有机废弃物干发酵系统的稳定性。该工艺主要应用于秸秆、粪便等有机废弃物厌氧发酵制沼气领域，通过对反应体系添加少量的CaO₂可以提高厌氧发酵的水解速率，增加沼气中甲烷含量，并提高发酵体系的稳定性。