[发明专利]一种含镉生物质厌氧发酵的方法

说明书

本发明公开了属于生物质厌氧发酵技术领域的一种含镉生物质厌氧发酵的方法。本发明为了克服含镉农作物秸秆产气效率低、产气过程不稳定的难题，在厌氧发酵开始前向包括含镉生物质的发酵体系中添加适量镍离子，调整镉和镍的质量比为(0.5～1.5):(1.5～2.5)，提高发酵液的pH值，避免过度酸化，达到提高发酵过程稳定性和产气量的目的；将环境整治和生物能源产出结合在一起，技术简单快捷，成本低，运行维护方便，使用范围广，可应用于受重金属污染河流、库塘、湿地和土壤的生物质资源化中。

技术领域

本发明属于生物质厌氧发酵技术领域，具体涉及一种含镉生物质厌氧发酵的方法。

背景技术

环境污染物，事实上是在不正确时间和地方放置不正确量的资源。在众多环境污染修复技术中，生态修复因其低成本和环境友好而被认为是一种切实可行的环境治理技术，尤其适用于发展中国家。生态修复技术在水体和土壤重金属污染修复领域的重要性日渐突出，然而修复过程产生的生物质材料的处理和处置是一个重要的问题，限制了生态修复技术的推广。利用这些重金属污染的植物进行厌氧发酵，一方面可以产出生物能源，另一方面又可以避免植物营养体分解造成的二次污染问题。

对于厌氧发酵过程，产甲烷过程是最富含金属的酶路径之一，产甲烷菌的活性可以被多种重金属促进，但是所有的产甲烷菌都需要钴、镍和铁，对于微量金属元素，例如镉对厌氧发酵过程微生物和酶的影响的研究和认识则非常少。镉已经被报道为全球向土壤中散布最广的金属，由于工业生产、农业灌溉以及其他的人类活动，大面积的土壤被重金属污染，不仅危害植物和微生物的生存和正常生长，通过食物链富集危害动物，同时这一现象已经危害到了生态系统的健康和人类自身。

有关含镉厌氧发酵过程的影响报道很少。Zhang等人报道了含镉油菜、玉米、燕麦、小麦和甜高粱具有一定的生物能源能力(H.Zhang,Y.Tian,L.Wang,L.Zhang,L.Dai,Ecophysiological characteristics and biogas production of cadmium-contaminated crops,Bioresour.Technol.146(2013)628–636.)；等人的研究结果表明，镉污染的玉米对厌氧发酵过程没有抑制作用(M.J.P.Máchal,T.M.E.et al.,Biogas production of phytoremediationplants contaminated with cadmium,НАУЧНИТРУДОВЕНАРУСЕНСКИЯУНИВЕРСИТЕТ.53(2014)174–174.)；镉可以激活海洋古菌乙酸甲烷八叠球菌属(Methanosarcina acetivorans)的产甲烷过程(E.Lira-Silva,M.G.Santiago-Martínez,V.Hernández-Juárez,R.García-Contreras,R.Moreno-Sánchez,R.Jasso-Chávez,etal.,Activation of methanogenesis by cadmium in the marine archaeonMethanosarcina acetivorans.,PLoS One.7(2012)5225–5235.)。现有报道整体体现出含镉生物质厌氧发酵过程稳定性有待提高，产气量有待提高的问题。

截至目前，对含镉生物质厌氧发酵过程稳定性的调控以及提高产气量的技术尚未见报道。

发明内容

本发明的目的是提出一种含镉生物质厌氧发酵的方法，具体技术方案为：

一种含镉生物质厌氧发酵的方法包括如下步骤：向包括含镉生物质的发酵体系中添加镍，然后进行厌氧发酵。

所述镍以镍盐形式添加。

所述发酵体系中镉与镍的质量比为(0.5～1.5):(1.5～2.5)，且镉的质量浓度不超过1.0mg/L；优选地，发酵体系中镉与镍的质量比为1:2。