[发明专利]一种提高有机废弃物高固厌氧发酵产甲烷效率的方法

说明书

本发明的方法不仅大幅度降低了活性炭介导厌氧发酵强化过程中活性炭的使用量(活性炭添加量可低至4g/L)，也明显的提高了厌氧发酵产甲烷(甲烷产量最高可达150mL/g VS)、沼气(沼气产量最高可达193mL/g VS)的效率；并且，本发明无需对原反应器进行改造，实施难度低，经济节约，可直接应用于沼气工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种提高有机废弃物高固厌氧发酵产甲烷效率的方法，属于废物资源化技术领域。

背景技术

厌氧发酵技术是指有机废弃物在厌氧条件下，通过多种微生物的协同作用，利用有机底物生产甲烷的技术，在有机废弃物资源化处理领域发挥着重要作用。厌氧发酵技术不仅能够用于产生生物燃气，如甲烷等能源；还能够去除并利用有机废弃物中的碳水化合物、蛋白质和脂肪等有机成分，达到减少有机废弃物污染的效果；另外，厌氧发酵过程中产生的残余物富含氮磷等成分，是一种理想的有机肥原料。

厌氧发酵是一个由多种微生物参与的复杂生物化学过程，其涉及的微生物总体来说可以分为三大种群，即水解酸化菌、产氢产乙酸菌以及产甲烷菌，但是，由于产甲烷菌生长速率低，厌氧发酵产甲烷过程需要发酵菌和产甲烷菌两大类微生物形成“互营”才能完成，并且，即使使用了发酵菌和产甲烷菌两大类微生物形成“互营”，由于发酵菌与产甲烷菌之间低的种间电子传递效率，厌氧发酵的产甲烷阶段效率也十分低下，这导致了厌氧发酵存在发酵周期长、产甲烷效率低的问题。

目前，常通过外源添加电子导体提高种间电子传递效率，例如：活性炭。

活性炭是一种黑色多孔炭，具有很强的吸附能力以及一定的导电能力。已经有研究表明，在厌氧发酵体系添加活性炭能够固定化一部分微生物从而提高系统稳定性，并且能够提高种间电子传递效率，并最终提高厌氧发酵的甲烷产量。中国专利CN107338273A就公开了一种采用活性炭促进金针菇菇脚厌氧发酵产沼气的方法，发现活性炭添加能够明显提高金针菇菇脚厌氧发酵产沼气量。

然而，上述方法的活性炭使用量很高，活性炭在整个厌氧发酵体系中的添加量达到了16-20g/L，造成了投入成本大的问题。因此，急需找到一种既可以大幅度降低活性炭使用量，又不影响厌氧发酵产甲烷效率的方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种提高有机废弃物高固厌氧发酵产甲烷效率的方法。此方法将活性炭通过过氧化氢进行改进，并将改性过的活性炭添加至待厌氧发酵的有机废弃物中；此方法不仅大幅度降低了厌氧发酵产甲烷过程中活性炭的使用量(活性炭添加量可低至4g/L)，也成功的提高了厌氧发酵产甲烷(甲烷产量最高可达150mL/g VS)、沼气(沼气产量最高可达193mL/g VS)的效率。

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种提高有机废弃物高固厌氧发酵产甲烷效率的方法，所述方法为先在有机废弃物中添加水以及发酵剂，得到固含量在8～15％的高固培养液，然后在高固培养液中添加活性炭进行高固厌氧发酵产甲烷；所述活性炭为由过氧化氢进行过改性的活性炭；所述改性为将活性炭与过氧化氢溶液混合后，于25～30℃、40～60w下超声0.5～1h；所述活性炭与过氧化氢溶液的固液比为1:8～12(g/mL)；所述活性炭与过氧化氢溶液中过氧化氢的质量比为1:(0.04～0.08)。

所述有机废弃物是指在生产、生活和其他活动中产生的丧失原有利用价值或者虽未丧失利用价值但被抛弃或者放弃的固态、液态或者气态的有机类物品和物质。

根据形态划分，有机废物主要包括有机固体废物、有机废水和有机废气。