[发明专利]改性生物炭负载微生物的复合体及其在强化厌氧发酵中的应用

说明书

本发明涉及厌氧发酵技术领域，特别是涉及改性生物炭负载微生物的复合体及其在强化厌氧发酵中的应用。制备所述改性生物炭的方法包括以下步骤：1）将生物炭和改性剂混合，加热搅拌3~5h，静置12~24h后过滤；2）将过滤所得生物炭清洗至滤液呈中性，得到所述改性生物炭；所述改性剂包括HCl溶液、NaOH溶液和K₂CO₃溶液中的一种或两种以上溶液。本发明通过适宜的方法制备得到的改性生物炭可以提高生物炭的比表面积和孔隙度，从而使改性后的生物炭更有利于微生物的繁殖和栖息，还可以增加微生物群落的多样性和数量并保持其生物活性，进而提高微生物对有机物的降解能力，提高产气效率和气体品质。

技术领域

本发明涉及厌氧发酵技术领域，特别是涉及改性生物炭负载微生物的复合体及其在强化厌氧发酵中的应用。

背景技术

近年来随着农业的不断发展，由农业废弃物带来的环境污染问题日趋严重，但秸秆含有大量的有机养分，若将其合理利用即可变废为宝，实现废弃物的资源化利用。秸秆属于高碳水底物，可为厌氧发酵微生物提供丰富的能源，因此利用厌氧发酵技术将秸秆等农业废弃物转化为沼气具有巨大的潜力。另外，将秸秆作为热解炭化或水热炭化的底物用于生产生物炭是一条秸秆高值化利用的有效途径。

生物炭作为一种生物相容的导电多孔固体材料，具有来源广泛、价格低廉、可再生、呈碱性、高度芳香化、较大的比表面积、丰富的孔隙结构和官能团（如羧基、内酯型羧基、酚羟基和羰基等）等特性，目前在强化厌氧发酵领域已多有应用。尽管厌氧发酵技术已有悠久的研究历史，但目前仍存在一些不容忽视的瓶颈问题，如产气效率低和气体组分不够理想等。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了改性生物炭负载微生物的复合体及其在强化厌氧发酵中的应用。本发明提供的改性生物炭可以强化厌氧发酵，提高产气效率和气体品质。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供了一种改性生物炭，制备所述改性生物炭的方法包括以下步骤：

1）将生物炭和改性剂溶液混合，加热3~5h，静置12~24h后过滤；

2）将过滤所得生物炭清洗至滤液呈中性，得到所述改性生物炭；

所述改性剂溶液包括HCl溶液、NaOH溶液和K₂CO₃溶液中的一种或两种以上溶液；

当改性剂为两种以上溶液时，所述步骤1）为：

11）生物炭与其中一种改性剂溶液混合，加热3~5h，静置12~24h后过滤；

12）更换改性剂溶液的种类，将所述步骤11）过滤后的固体重复步骤11）直至所有改性剂溶液处理完全。

优选的，所述HCl溶液、NaOH溶液和K₂CO₃溶液的浓度分别为1~3mol/L。

优选的，所述生物炭和任意一种改性剂的质量比为1：5。

优选的，所述生物炭的制备原料包括农作物秸秆。

优选的，所述生物炭的制备方法包括水热炭化或热解炭化；

所述水热炭化的温度为180~200℃，炭化时间为1~3h；

所述热解炭化的温度为600~1000℃，炭化时间为0.5~2h。

优选的，所述生物炭的制备原料的粒径为2~20mm。

本发明还提供了一种改性生物炭负载微生物的复合体，包括改性生物炭和复合菌液；所述改性生物炭包括上述方案中所述的改性生物炭；

所述改性生物炭和复合菌液的质量比为（5~15）：1；