一種用于提高生物質(zhì)原料厭氧消化產(chǎn)甲烷產(chǎn)量的方法
【專利摘要】一種用于低劣生物質(zhì)原料厭氧消化提高甲烷產(chǎn)量的方法，屬于農(nóng)業(yè)廢棄物處理【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明以各種廢棄低劣生物質(zhì)原料為處理對(duì)象，通過在厭氧反應(yīng)器中添加微量的電子載體血晶素或維生素K2，改善沼氣厭氧發(fā)酵整個(gè)發(fā)酵體系的還原力水平，進(jìn)而促進(jìn)厭氧消化過程中水解酸化菌的及產(chǎn)甲烷菌的生長及其活性，從而提高反應(yīng)系統(tǒng)的水解效率，縮短厭氧消化時(shí)間、提高甲烷產(chǎn)量及低劣生物質(zhì)原料的轉(zhuǎn)化率。由于微量血晶素及維生素K2的添加量極其微量，且工業(yè)級(jí)的血晶素及維生素K2對(duì)于本發(fā)明同樣適用，因此，本發(fā)明方法不僅操作簡(jiǎn)便和高效，而且成本低，可望在工程實(shí)踐中得到廣泛運(yùn)用。
【專利說明】一種用于提高生物質(zhì)原料厭氧消化產(chǎn)甲烷產(chǎn)量的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)廢棄物處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于提高生物質(zhì)原料厭氧消 化提高甲烷產(chǎn)量的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 利用可再生生物質(zhì)資源生產(chǎn)可替代化石能源的生物質(zhì)能源受到日益關(guān)注。目前生 物質(zhì)能利用技術(shù)包括固化成型、熱化學(xué)轉(zhuǎn)化、厭氧發(fā)酵等多種方式，其中以產(chǎn)甲烷發(fā)酵為代 表的厭氧發(fā)酵技術(shù)，主要是利用厭氧微生物將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為CH 4、C02或者H2。CH4具有較高 的燃燒熱值（802.3 kj/mol)，是理想的能源物質(zhì)。厭氧發(fā)酵技術(shù)由于可以在生產(chǎn)清潔能源 的同時(shí)實(shí)現(xiàn)環(huán)境凈化，并且發(fā)酵剩余物還可以作為有機(jī)肥料，兼具能源、環(huán)保和生態(tài)三方面 效益，是解決當(dāng)前的能源、環(huán)境問題的切實(shí)可行手段，因此具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0003] 目前沼氣工程應(yīng)用現(xiàn)狀還是主要集中在對(duì)不同原料的預(yù)處理方式以及混合原料 厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷的研究，對(duì)厭氧發(fā)酵體系自身的代謝調(diào)節(jié)及產(chǎn)能機(jī)制上研究較少。在混合 原料厭氧發(fā)酵制備甲烷方面，國外普遍采用混合原料，而國內(nèi)大型沼氣工程以動(dòng)物糞便為 主，采用結(jié)桿為原料的很少；容積產(chǎn)氣率國外1.5 m3/m3*d，國內(nèi)0. 8 m3/m3*d。我國農(nóng)作 物秸桿資源豐富，全國每年可收集利用的秸桿量約7億噸，在民間，焚燒掉的秸桿導(dǎo)致了嚴(yán) 重的環(huán)境污染和社會(huì)問題，將秸桿最大程度的收集并高效產(chǎn)甲烷成為研究的熱點(diǎn)。
[0004] 厭氧發(fā)酵過程只能通過中間代謝產(chǎn)物將還原力NADH再生，在厭氧合成體系存在 還原力NADH不平衡現(xiàn)象。生物質(zhì)厭氧消化產(chǎn)甲烷作為一種典型的厭氧發(fā)酵過程，也同樣存 在還原力供應(yīng)不足的現(xiàn)象，導(dǎo)致甲烷的產(chǎn)值較低，但是鮮有報(bào)道針對(duì)活性污泥厭氧發(fā)酵體 系還原力調(diào)控發(fā)酵過程的研究。因此，在厭氧消化產(chǎn)甲烷條件下維持反應(yīng)系統(tǒng)合適的還原 力將能從厭氧呼吸強(qiáng)化方面提高沼氣中甲烷含量以及甲烷自身代謝中合成更多的甲烷，達(dá) 到廣甲燒的商效、可控生廣，為提商結(jié)桿能源化利用效率提供新的思路。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種用于提高低劣生物質(zhì)原料厭氧消化產(chǎn)甲烷能力的方法， 通過添加血晶素或維生素 K2，改善厭氧消化過程中還原力匱乏現(xiàn)象，加速厭氧消化過程中 水解速率，縮短發(fā)酵周期，并提高產(chǎn)甲烷菌活性，進(jìn)而提高甲烷產(chǎn)量。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，采取如下技術(shù)方案： 一種用于提高生物質(zhì)原料厭氧消化產(chǎn)甲烷產(chǎn)量的方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 將生物質(zhì)原料干物質(zhì)切碎為l~5cm的小段，備用； (2) 取接種物備用； (3) 在厭氧消化器中，加入上述（1)的生物質(zhì)原料干物質(zhì)以及上述（2)的接種物，調(diào)整 C/N比，加入血晶素或維生素1(2，最后用水補(bǔ)至整個(gè)厭氧消化器中所有物料為反應(yīng)容器有效 容積的80% (v/v)，并調(diào)整初始pH ;其中，生物質(zhì)原料干物質(zhì)占上述80%有效容積的6?10% (g/100mL)，接種物占上述80%有效容積的60% (g/100mL)。
[0007] (4)封閉厭氧消化，反應(yīng)溫度控制在35±2°C，發(fā)酵過程中通過搖動(dòng)或攪拌方式使 物料反應(yīng)均勻，24~36h內(nèi)開始產(chǎn)生甲烷，并開始計(jì)算平均日產(chǎn)氣量，當(dāng)發(fā)酵進(jìn)行到日產(chǎn)氣量 低于平均日產(chǎn)氣量的25%時(shí)，反應(yīng)即可結(jié)束，進(jìn)行新一輪投料或接種。該發(fā)酵過程中通過 靜置培養(yǎng)，每天一次混合消化器中的物料使物料反應(yīng)均勻，防止物料分層，使低劣生物質(zhì)原 料與接種物均勻接觸；或者在發(fā)酵過程中通過攪拌裝置，時(shí)物料反應(yīng)均勻。
[0008] 優(yōu)選的，所述的生物質(zhì)原料為秸桿原料或廚余垃圾；其中，所述的秸桿原料為麥秸 桿、水稻秸桿、玉米秸桿、薯類秸桿、油料秸桿、棉花秸桿、甘蔗渣、蔬菜秸桿、水葫蘆一種或 幾種混合。本發(fā)明方法適用于各種低劣的生物質(zhì)原料，尤其是秸桿原料，充分利用了我國資 源豐富的農(nóng)作物秸桿。
[0009] 本發(fā)明所述的接種物適用于任一產(chǎn)甲烷菌或復(fù)合菌(菌劑)。為了凸顯本明在生產(chǎn) 清潔能源的同時(shí)實(shí)現(xiàn)環(huán)境凈化，并且發(fā)酵剩余物還可以作為有機(jī)肥料，兼具能源、環(huán)保和生 態(tài)三方面效益，優(yōu)選的，所述的接種物為、厭氧污泥或動(dòng)物糞便。
[0010] 優(yōu)選的，所述的厭氧污泥為老沼氣池的沼渣、腐敗河泥或城市污水處理廠的厭氧 消化污泥中的一種或多種。
[0011] 優(yōu)選的，所述的動(dòng)物糞便為豬糞、牛糞、雞糞一種或幾種混合。
[0012] 優(yōu)選的，所述步驟（3)中C/N比調(diào)節(jié)至25: f 30:1，pH調(diào)節(jié)至7. (Γ7. 6。
[0013] 優(yōu)選的，所述步驟（3)中血晶素或維生素 K2的添加量為lmg/L~50mg/L，優(yōu)選的添 加量為 lmg/L"!〇mg/L。
[0014] 優(yōu)選的，所述的厭氧消化發(fā)酵產(chǎn)甲烷的方式為分批培養(yǎng)發(fā)酵、補(bǔ)料分批培養(yǎng)發(fā)酵 或連續(xù)培養(yǎng)發(fā)酵。
[0015] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明通過在生物質(zhì)原料厭氧消化體系中添加微量的血晶素 或維生素1( 2，來強(qiáng)化厭氧發(fā)酵過程中呼吸鏈強(qiáng)度，提高厭氧效果過程中反應(yīng)體系的還原力， 使NADH/NAD+維持在最佳的范圍，從而促進(jìn)水解及厭氧產(chǎn)甲烷過程，改善厭氧消化過程中還 原力匱乏現(xiàn)象，加速厭氧消化過程中水解速率，縮短發(fā)酵周期，并提高產(chǎn)甲烷菌活性，進(jìn)而 大大提高厭氧發(fā)酵甲烷的產(chǎn)量。促使農(nóng)業(yè)廢棄物中的秸桿生物質(zhì)及廚余垃圾能高效的以甲 烷的形式回收，進(jìn)而消除秸桿原料為代表的農(nóng)業(yè)廢棄物的焚燒給環(huán)境帶來的污染。厭氧消 化過程中添加的血晶素或維生素 K2量為lmg/L~50mg/L時(shí)，與未添加的普通農(nóng)業(yè)廢棄物及 廚余垃圾厭氧消化產(chǎn)甲烷相比，生物氣的總產(chǎn)氣量提高了 15%以上，生物氣中有效成分甲 烷的平均含量提高10%以上。
[0016] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但并不因此限制本發(fā)明的內(nèi) 容。
[0017] 本發(fā)明中調(diào)整C/N比的方法為：測(cè)定秸桿原料和接種底物的碳氮比，然后用一定 量的尿素調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的C/N比至25:1~30:1。
[0018] 實(shí)施例1本發(fā)明說明提高生物質(zhì)原料厭氧消化產(chǎn)甲烷產(chǎn)量的方法 具體步驟如下： (1) 將麥秸原料切碎為3cm的小段，備用； (2) 老沼氣池的沼渣作為接種物，備用； (3) 在有效容積為5L的厭氧消化器中，加入上述（1)的生物質(zhì)原料干物質(zhì)以及上述 (2)的接種物，調(diào)整C/N比至25:1，按每L有效容積lmg的量添加血晶素或維生素 K25mg，最 后用水補(bǔ)至整個(gè)厭氧消化器中所有物料為4L，并調(diào)整初始pH至7. Ο ;其中，上述4L中，生物 質(zhì)原料干重為240g，接種物為2. 4kg。
[0019] (4)封閉厭氧消化器，反應(yīng)溫度控制在35±2°C，發(fā)酵過程中通過靜置培養(yǎng)，至少每 天一次搖動(dòng)消化器中的物料，防止物料分層，使秸桿原料與厭氧污泥均勻接觸；24h開始產(chǎn) 甲烷，當(dāng)日產(chǎn)氣量低于平均日產(chǎn)氣量的25%時(shí)，反應(yīng)即可結(jié)束，進(jìn)行新一輪投料或接種。
[0020] 厭氧消化過程中添加血晶素或維生素 K2與同等條件下未添加的普通農(nóng)業(yè)廢棄物 厭氧消化產(chǎn)甲烷相比，生物氣的總產(chǎn)氣量提高了 28. 3%和26. 2%，生物氣中有效成分甲烷的 平均含量分別提高24. 5%和18. 7%。
[0021] 實(shí)施例2本發(fā)明說明提高生物質(zhì)原料厭氧消化提高甲烷產(chǎn)量的方法 具體步驟如下： (1) 將水稻結(jié)桿原料切碎為5cm的小段，備用； (2) 取腐敗河泥作為接種物，備用； (3) 在有效容積為5L的厭氧消化器中，加入上述（1)的生物質(zhì)原料干物質(zhì)以及上述 (2)的接種物，調(diào)整C/N比至30:1，按每L有效容積10mg的量添加血晶素或維生素 K250mg， 最后用水補(bǔ)至整個(gè)厭氧消化器中所有物料為4L，并調(diào)整初始pH至7. 6 ;其中，上述4L中，含 有生物質(zhì)原料400g，接種物為2. 4kg。
[0022] (4)封閉厭氧消化器，反應(yīng)溫度控制在35±2°C，發(fā)酵過程中通過靜置培養(yǎng)，至少每 天一次搖動(dòng)消化器中的物料，防止物料分層，使秸桿原料與厭氧污泥均勻接觸；28h開始產(chǎn) 生甲烷，當(dāng)日產(chǎn)氣量低于平均日產(chǎn)氣量的25%時(shí)，反應(yīng)即可結(jié)束，進(jìn)行新一輪投料或接種。
[0023] 厭氧消化過程中添加血晶素或維生素 K2與同等條件下未添加的普通農(nóng)業(yè)廢棄物 厭氧消化產(chǎn)甲烷相比，生物氣的總產(chǎn)氣量提高了 27. 6%和23. 5%，生物氣中有效成分甲烷的 平均含量分別提高23. 2%和16. 6%。
[0024] 實(shí)施例3本發(fā)明說明提高生物質(zhì)原料厭氧消化提高甲烷產(chǎn)量的方法 具體步驟如下： (1) 將玉米秸桿原料切碎為4cm的小段，備用； (2) 取城市污水處理廠的厭氧消化污泥作為接種物，備用； (3) 在有效容積為5L的厭氧消化器中，加入上述（1)的生物質(zhì)原料干物質(zhì)以及上述 (2)的接種物，調(diào)整C/N比至30: 1，按每L有效容積50mg的量添加血晶素或維生素 K2250mg， 最后用水補(bǔ)至整個(gè)厭氧消化器中所有物料為反應(yīng)容器有效容積的4L，并調(diào)整初始pH至 7. 6 ;其中，上述4L中，生物質(zhì)原料干重280g，接種物為2. 4kg。
[0025] (4)封閉厭氧消化器，反應(yīng)溫度控制在35±2°C，發(fā)酵過程中通過攪拌使物料反應(yīng) 均勻；36h內(nèi)即可產(chǎn)生甲烷，當(dāng)日產(chǎn)氣量低于平均日產(chǎn)氣量的25%時(shí)，反應(yīng)即可結(jié)束，進(jìn)行新 一輪投料或接種。
[0026] 厭氧消化過程中添加血晶素或維生素 K2與同等條件下未添加的普通廢棄物厭氧 消化產(chǎn)甲烷相比，生物氣的總產(chǎn)氣量分別提高了 16. 1%和15. 6%，生物氣中有效成分甲烷的 平均含量分別提高14. 2%和11. 3%。
[0027] 實(shí)施例4本發(fā)明說明提高生物質(zhì)原料厭氧消化提高甲烷產(chǎn)量的方法 本實(shí)施例所用的生物質(zhì)為薯類秸桿，本實(shí)施例中具體為甘薯、馬鈴薯、山藥、芋類作物 結(jié)桿。
[0028] 具體步驟如下： (1) 將薯類秸桿原料切碎為lcm的小段，備用； (2) 取豬糞接種物，備用； (3) 在有效容積為5L的厭氧消化器中，加入上述（1)的生物質(zhì)原料干物質(zhì)以及上述 (2)的接種物，調(diào)整C/N比至25:1，按每L有效容積lmg的量添加血晶素或維生素 K25mg，最 后用水補(bǔ)至整個(gè)厭氧消化器中所有物料為4L，并調(diào)整初始pH至7. 0 ;其中，在上述的4L，生 物質(zhì)原料干重為320g，接種物為2. 4kg。
[0029] (4)封閉厭氧消化器，反應(yīng)溫度控制在35±2°C，發(fā)酵過程中通過攪拌使物料反應(yīng) 均勻；30h開始產(chǎn)生甲烷，當(dāng)日產(chǎn)氣量低于平均日產(chǎn)氣量的25%時(shí)，反應(yīng)即可結(jié)束，進(jìn)行新一 輪投料或接種。
[0030] 厭氧消化過程中添加血晶素或維生素 K2與同等條件下未添加的普通廢棄物厭氧 消化產(chǎn)甲烷相比，生物氣的總產(chǎn)氣量分別提高了 28. 2%和25. 5%，生物氣中有效成分甲烷的 平均含量提高21. 3%和18. 7%。
[0031] 實(shí)施例5本發(fā)明說明提高生物質(zhì)原料厭氧消化提高甲烷產(chǎn)量的方法 本實(shí)施例所用的生物質(zhì)為油類秸桿，本實(shí)施例中具體為油菜、大豆、花生、芝麻、向日 葵、棉籽、蓖麻、蘇子、油用亞麻和大麻的秸桿。
[0032] 具體步驟如下： (1) 油類秸桿原料切碎為4cm的小段，備用； (2) 取老沼氣池的沼渣和腐敗河泥的混合物作為接種物，備用； (3) 在有效容積為5L的厭氧消化器中，加入上述（1)的生物質(zhì)原料干物質(zhì)以及上述 (2)的接種物，調(diào)整C/N比至25:1，按每L有效容積10mg的量添加血晶素或維生素 K250mg， 最后用水補(bǔ)至整個(gè)厭氧消化器中所有物料為4L，并調(diào)整初始pH至7. 0 ;其中，上述4L中，生 物質(zhì)原料干重為400g，接種物為2. 4kg。
[0033] (4)封閉厭氧消化器，反應(yīng)溫度控制在35±2°C，發(fā)酵過程中通過攪拌使物料反應(yīng) 均勻；25h開始產(chǎn)生甲烷，當(dāng)日產(chǎn)氣量低于平均日產(chǎn)氣量的25%時(shí)，反應(yīng)即可結(jié)束，進(jìn)行新一 輪投料或接種。
[0034] 厭氧消化過程中添加血晶素或維生素 K2與同等條件下未添加的普通廢棄物厭氧 消化產(chǎn)甲烷相比，生物氣的總產(chǎn)氣量分別提高了 17. 2%和18. 3%，生物氣中有效成分甲烷的 平均含量提高分別提高了 11. 4%和13. 1%。
[0035] 實(shí)施例6本發(fā)明說明提高生物質(zhì)原料厭氧消化提高甲烷產(chǎn)量的方法 具體步驟如下： (1) 棉花秸桿和甘蔗渣原料切碎為5cm的小段，備用； (2) 取城市污水處理廠的厭氧消化污泥和腐敗河泥的混合物作為接種物，備用； (3) 在有效容積為5L的厭氧消化器中，加入上述（1)的生物質(zhì)原料干物質(zhì)以及上述 (2)的接種物，調(diào)整C/N比至27:1，按每L有效容積20mg的量添加血晶素或維生素 K2100mg， 最后用水補(bǔ)至整個(gè)厭氧消化器中所有物料為4L，并調(diào)整初始pH至7. 0 ;其中，上述4L，生物 質(zhì)原料干重為400g，接種物為2. 4kg。
[0036] (4)封閉厭氧消化器，反應(yīng)溫度控制在35±2°C，發(fā)酵過程中通過攪拌使物料反應(yīng) 均勻；28h開始產(chǎn)生甲烷，當(dāng)日產(chǎn)氣量低于平均日產(chǎn)氣量的25%時(shí)，反應(yīng)即可結(jié)束，進(jìn)行新一 輪投料或接種。
[0037] 厭氧消化過程中添加血晶素或維生素 K2與同等條件下未添加的普通廢棄物厭氧 消化產(chǎn)甲烷相比，生物氣的總產(chǎn)氣量分別提高了 16. 7%和15. 1%，生物氣中有效成分甲烷的 平均含量分別提高了 11. 7%和12. 1%。
[0038] 實(shí)施例7本發(fā)明說明提高生物質(zhì)原料厭氧消化提高甲烷產(chǎn)量的方法 本實(shí)施例所用的生物質(zhì)為蔬菜秸桿，本實(shí)施例中具體為葉菜類和瓜果類作物秸桿。
[0039] 具體步驟如下： (1) 蔬菜秸桿切碎為lcm的小段，備用； (2) 取城市污水處理廠的厭氧消化污泥作為接種物，備用； (3) 在有效容積為5L的厭氧消化器中，加入上述（1)的生物質(zhì)原料干物質(zhì)以及上述 (2)的接種物，調(diào)整C/N比至27: 1，按每L有效容積30mg的量添加血晶素或維生素 K2150mg， 最后用水補(bǔ)至整個(gè)厭氧消化器中所有物料為4L，并調(diào)整初始pH至7. 0 ;其中，上述4L中，生 物質(zhì)原料干重為400g，接種物為2. 4kg。
[0040] (4)封閉厭氧消化器，反應(yīng)溫度控制在35±2°C，發(fā)酵過程中通過攪拌使物料反應(yīng) 均勻；28h開始產(chǎn)生甲烷，當(dāng)日產(chǎn)氣量低于平均日產(chǎn)氣量的25%時(shí)，反應(yīng)即可結(jié)束，進(jìn)行新一 輪投料或接種。
[0041] 厭氧消化過程中添加血晶素或維生素 K2與同等條件下未添加的普通廢棄物厭氧 消化產(chǎn)甲烷相比，生物氣的總產(chǎn)氣量分別提高了 16. 7%和15. 6%，生物氣中有效成分甲烷的 平均含量分別提高了 13. 3%和11. 6%。
[0042] 實(shí)施例8本發(fā)明說明提高生物質(zhì)原料厭氧消化提高甲烷產(chǎn)量的方法 具體步驟如下： (1) 水葫蘆和麥秸桿切碎為lcm的小段，備用； (2) 取豬糞和牛糞的混合物作為接種物，備用； (3) 在有效容積5L的厭氧消化器中，加入上述（1)的生物質(zhì)原料干物質(zhì)以及上述（2) 的接種物，調(diào)整C/N比至30:1，按每L有效容積40mg的量添加血晶素或維生素 K2200mg，最 后用水補(bǔ)至整個(gè)厭氧消化器中所有物料為4L，并調(diào)整初始pH至7. 0 ;其中，上述4L，生物質(zhì) 原料干重為240g，接種物為2. 4kg (4) 封閉厭氧消化器，反應(yīng)溫度控制在35±2°C，發(fā)酵過程中通過攪拌使物料反應(yīng)均勻； 25h開始產(chǎn)生甲烷，當(dāng)日產(chǎn)氣量低于平均日產(chǎn)氣量的25%時(shí)，反應(yīng)即可結(jié)束，進(jìn)行新一輪投 料或接種。
[0043] 厭氧消化過程中添加血晶素或維生素 K2與同等條件下未添加的普通廢棄物厭氧 消化產(chǎn)甲烷相比，生物氣的總產(chǎn)氣量分別提高15. 6%和15. 1%，生物氣中有效成分甲烷的 平均含量分別提高了 10. 9%和11. 7%。
[0044] 實(shí)施例9本發(fā)明說明提生物質(zhì)厭氧消化提高甲烷產(chǎn)量的方法 具體步驟如下： (1) 將廚余垃圾切碎為2cm的小段，放入-20°c冰箱冷藏備用； (2) 取牛糞和雞糞的混合物作為接種物，備用； (3) 在有效容積5L 的厭氧消化器中，加入上述（1)的生物質(zhì)原料干物質(zhì)以及上述 (2)的接種物，調(diào)整C/N比至30:1，按每L有效容積lmg的量添加血晶素或維生素 K25mg，最 后用水補(bǔ)至整個(gè)厭氧消化器中所有物料為4L，并調(diào)整初始pH至7. 6 ;其中，上述4L中，生物 質(zhì)原料干重為400g，接種物為2. 4kg。
[0045] (4)封閉厭氧消化器，反應(yīng)溫度控制在35±2°C，發(fā)酵過程中通過靜置培養(yǎng)，至少 每天一次搖動(dòng)消化器中的物料，防止物料分層，使原料與接種物均勻接觸；26h開始產(chǎn)生甲 烷，當(dāng)日產(chǎn)氣量低于平均日產(chǎn)氣量的25%時(shí)，反應(yīng)即可結(jié)束，進(jìn)行新一輪投料或接種。
[0046] 厭氧消化過程中添加血晶素或維生素 K2與同等條件下未添加的廚余垃圾厭氧消 化產(chǎn)甲烷相比，生物氣的總產(chǎn)氣量分別提高了 26. 3%和21. 8%，生物氣中有效成分甲烷的平 均含量提高16. 2%和11. 1%應(yīng)系統(tǒng)的還原力是促進(jìn)。
[0047] 本發(fā)明中改善厭氧反應(yīng)器中低劣生物質(zhì)厭氧消化過程中整個(gè)反水解速率及甲烷 產(chǎn)量提高的關(guān)鍵。本發(fā)明是在厭氧反應(yīng)器中，添加適量的血晶素或維生素 Κ2，提高反應(yīng)系統(tǒng) 的還原力，使NADH/NAD+維持在最佳的范圍，從而促進(jìn)水解及厭氧產(chǎn)甲烷過程。在厭氧消化 器中調(diào)整運(yùn)行條件，為厭氧微生物創(chuàng)造適宜的碳氮比及污泥停留時(shí)間、水力停留時(shí)間、pH值 等環(huán)境條件。通過添加適量血晶素或維生素 K2改善厭氧反應(yīng)器中的還原力，促進(jìn)水解菌及 產(chǎn)甲烷菌的生長及其活性，從而加速厭氧消化速率及提高反應(yīng)系統(tǒng)甲烷的產(chǎn)量。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于提高生物質(zhì)原料厭氧消化產(chǎn)甲烷產(chǎn)量的方法，其特征在于，包括如下步 驟： (1) 將生物質(zhì)原料干物質(zhì)切碎為l~5cm的小段，備用； (2) 取接種物備用； (3) 在厭氧消化器中，加入上述（1)的生物質(zhì)原料干物質(zhì)以及上述（2)的接種物，調(diào)整 C/N比，加入血晶素或維生素1(2，最后用水補(bǔ)至整個(gè)厭氧消化器中所有物料為反應(yīng)容器有效 容積的80%，并調(diào)整初始pH ;其中，生物質(zhì)原料干物質(zhì)含量占上述80%有效容積的6~10%，接 種物占上述80%有效容積的60% ; (4) 封閉厭氧消化，反應(yīng)溫度控制在35±2°C，發(fā)酵過程中通過搖動(dòng)或攪拌方式使物料 反應(yīng)均勻，24~36h內(nèi)開始產(chǎn)生甲烷，并開始計(jì)算平均日產(chǎn)氣量，當(dāng)發(fā)酵進(jìn)行到日產(chǎn)氣量低于 平均日產(chǎn)氣量的25%時(shí)，反應(yīng)即可結(jié)束，進(jìn)行新一輪投料或接種。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的生物質(zhì)原料為秸桿原料或廚余垃 圾；其中，所述的秸桿原料為麥秸桿、水稻秸桿、玉米秸桿、薯類秸桿、油料秸桿、棉花秸桿、 甘蔗渣、蔬菜秸桿、水葫蘆一種或幾種混合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的接種物為厭氧污泥或動(dòng)物糞便。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述的厭氧污泥為老沼氣池的沼渣、腐敗 河泥或城市污水處理廠的厭氧消化污泥中的一種或多種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述的動(dòng)物糞便為豬糞、牛糞、雞糞一種 或幾種混合。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟（3)中C/N比調(diào)節(jié)至25:1~30:1， 初始pH調(diào)節(jié)至7. (Γ7. 6。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟（3)中血晶素或維生素 K2的添 加量為lmg/L~50mg/L，優(yōu)選的添加量為lmg/L~10mg/L。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7所述的方法，其特征在于，所述的厭氧消化發(fā)酵產(chǎn)甲烷的方式為 分批培養(yǎng)發(fā)酵、補(bǔ)料分批培養(yǎng)發(fā)酵或連續(xù)培養(yǎng)發(fā)酵。
【文檔編號(hào)】C12P5/02GK104152493SQ201410393473
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月12日
【發(fā)明者】奚永蘭, 常志州, 葉小梅, 徐蓉, 杜靜, 陳廣銀 申請(qǐng)人:江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院