一種提高餐廚垃圾高濃度厭氧消化產(chǎn)甲烷效率的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種提高餐廚垃圾高濃度厭氧消化產(chǎn)甲烷效率的方法，屬于餐廚垃圾處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]餐廚垃圾是城市生活垃圾的主要成分之一，餐飲業(yè)、居民家庭，以及果蔬批發(fā)市場(chǎng)都會(huì)產(chǎn)生大量的餐廚垃圾。有機(jī)質(zhì)含量高、易變質(zhì)腐臭、易滋生細(xì)菌和病原菌是餐廚垃圾的主要特點(diǎn)，若處理不當(dāng)會(huì)引發(fā)一系列環(huán)境和社會(huì)問(wèn)題。“地溝油”、“垃圾豬”等食品安全問(wèn)題，一度成為社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。相關(guān)統(tǒng)計(jì)表明，我國(guó)2014年餐廚垃圾生產(chǎn)量已超過(guò)9000萬(wàn)噸，并且增長(zhǎng)趨勢(shì)明顯。目前餐廚垃圾處理技術(shù)中(衛(wèi)生填埋、焚燒、好氧堆肥、厭氧消化)，以無(wú)害化處理和資源化利用為導(dǎo)向的厭氧消化技術(shù)被認(rèn)為是最有效的處理技術(shù)。餐廚垃圾以有機(jī)組分為主，其甲烷潛力通常在500mL/gVS左右，是生產(chǎn)沼氣的理想原料。
[0003]目前，對(duì)餐廚垃圾厭氧消化的研究大部分集中在低濃度條件下進(jìn)行(TS< 10% )，低濃度發(fā)酵時(shí)，底物消化更加徹底，反應(yīng)過(guò)程更易控制。但是，容積產(chǎn)氣率較低，經(jīng)濟(jì)效益較差，且發(fā)酵后會(huì)產(chǎn)生大量厭氧廢水，帶來(lái)嚴(yán)重的二次污染隱患。采用高濃度或固態(tài)發(fā)酵技術(shù)可以顯著提高容積產(chǎn)氣率，并減少?gòu)U水生成，但是餐廚垃圾水解速度快，在高濃度條件下容易酸化導(dǎo)致發(fā)酵失敗，不利于厭氧消化過(guò)程穩(wěn)定運(yùn)行。提高餐廚垃圾厭氧發(fā)酵接種比可以緩解酸化問(wèn)題，餐廚在體系中的比例變小，容積產(chǎn)氣率變小，設(shè)備利用率下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種提高餐廚垃圾高濃度厭氧消化產(chǎn)甲烷效率的方法，所采取的技術(shù)方案如下:
[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種提高餐廚垃圾高濃度厭氧消化產(chǎn)甲烷效率的方法，該方法是將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的餐廚垃圾粉碎后與厭氧活性污泥進(jìn)行混合，培養(yǎng)陰溝腸桿菌并獲得菌液，調(diào)配餐廚垃圾與厭氧活性污泥混合物的固體濃度和堿度，再添加陰溝腸桿菌菌液后混合均勻后進(jìn)行厭氧消化。
[0006]所述方法的步驟如下:
[0007]1)收集餐廚垃圾進(jìn)行瀝水后，剔除不能發(fā)酵物質(zhì)后粉碎并過(guò)篩，獲得餐廚垃圾粉碎物；
[0008]2)將步驟1)所得的餐廚垃圾粉碎物與厭氧活性污泥進(jìn)行混合，獲得餐廚垃圾混合物；
[0009]3)培養(yǎng)陰溝腸桿菌，獲得陰溝腸桿菌菌液；
[0010]4)調(diào)配步驟2)所得的餐廚垃圾混合物的固體濃度后，再調(diào)節(jié)堿度，獲得餐廚垃圾發(fā)酵物；
[0011]5)向步驟4)所得的餐廚垃圾發(fā)酵物中添加步驟3)獲得的陰溝腸桿菌菌液后，排除空氣后密封，進(jìn)行厭氧消化。
[0012]優(yōu)選地，步驟1)所述瀝水，控制餐廚垃圾水分含量<80%;所述過(guò)篩，是過(guò)<20目的篩子。
[0013]優(yōu)選地，步驟2)所述餐廚垃圾粉碎物與厭氧活性污泥進(jìn)行混合，是指按照總揮發(fā)物質(zhì)含量餐廚垃圾粉碎物:厭氧活性污泥=1:0.5-1的比例進(jìn)行混合。
[0014]優(yōu)選地，步驟3)所述陰溝腸桿菌，是陰溝腸桿菌DSM 16657，培養(yǎng)基為肉質(zhì)培養(yǎng)基，培養(yǎng)時(shí)間為8-24h ;所述陰溝腸桿菌菌液，0D > 1.0。
[0015]優(yōu)選地，步驟4)所述餐廚垃圾混合物的固體濃度，為10-13% ;所述調(diào)節(jié)堿度，是將體系的堿度調(diào)節(jié)至3000mg/CaC03/L。
[0016]更優(yōu)選地，所述餐廚垃圾混合物的固體濃度為11-13%。
[0017]優(yōu)選地，步驟5)所述添加步驟3)獲得的陰溝腸桿菌菌液，是在發(fā)酵開(kāi)始后0-9天添加濃度為5-20%的菌液。
[0018]優(yōu)選地，步驟5)所述厭氧消化，是利用氮?dú)饣驓鍤馀懦諝獠⒚芊夂?，?6-38°C的條件下厭氧消化30天，加入菌液后發(fā)酵過(guò)程中維持pH6.2-8.0。
[0019]所述的方法的具體步驟如下:
[0020]1)收集餐廚垃圾進(jìn)行瀝水，控制餐廚垃圾水分含量< 80%，將餐廚垃圾粉碎后過(guò)(20目的篩子，獲得餐廚垃圾粉碎物；
[0021]2)將步驟1)所得的餐廚垃圾粉碎物與厭氧活性污泥按照總揮發(fā)物質(zhì)含量餐廚垃圾粉碎物:厭氧活性污泥=1:0.5-1的比例進(jìn)行混合，獲得餐廚垃圾混合物；
[0022]3)利用肉質(zhì)培養(yǎng)基培養(yǎng)陰溝腸桿菌DSM 16657，培養(yǎng)時(shí)間為8_24h，獲得0D > 1.0的陰溝腸桿菌菌液；
[0023]4)調(diào)配步驟2)所得的餐廚垃圾混合物的固體濃度至9-13%，再將體系的堿度調(diào)節(jié)至3000mg/CaC03/L，獲得餐廚垃圾發(fā)酵物；
[0024]5)在發(fā)酵0-9d后向步驟4)所得的餐廚垃圾發(fā)酵物中添加濃度為5-20%的步驟
3)獲得的陰溝腸桿菌菌液，利用氮?dú)饣驓鍤馀懦諝夂竺芊猓?6-38°C的條件下厭氧消化30天，發(fā)酵過(guò)程中維持pH6.2-8.0。
[0025]本發(fā)明所指的餐廚垃圾來(lái)源為酒店、餐館或家庭，所述的不能發(fā)酵的物質(zhì)為骨頭、塑料等雜質(zhì)；所述的厭氧活性污泥可以為絮狀污泥或者顆粒污泥
[0026]本發(fā)明獲得的有益效果如下:
[0027]本發(fā)明添加陰溝腸桿菌(E.cloacae)DSM 16657，能夠保證餐廚垃圾在高濃度條件下發(fā)酵，同時(shí)獲得較高的容積產(chǎn)氣率。E.cloacae DSM 16657是一種產(chǎn)氫菌，在稻桿的沼氣發(fā)酵體系中添加該菌顯著提高了沼氣產(chǎn)量。E.cloacae DSM 16657能夠顯著提高餐廚垃圾厭氧消化效率，這是由于E.cloacae DSM 16657代謝產(chǎn)H2，為食氫產(chǎn)甲烷途徑提供了原料，提高了產(chǎn)甲烷菌的代謝活性。
[0028]本發(fā)明旨在促進(jìn)高餐廚垃圾厭氧消化產(chǎn)甲烷效率，保證餐廚垃圾在高濃度條件下發(fā)酵，同時(shí)獲得較高的容積產(chǎn)氣率。操作簡(jiǎn)單，效果顯著。
[0029]具體實(shí)施方法
[0030]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明不受實(shí)施例的限制。
[0031]以下實(shí)施例所用材料、試劑、方法和儀器，未經(jīng)特殊說(shuō)明，均為本領(lǐng)域常規(guī)材料、試劑、方法和儀器，本領(lǐng)域技術(shù)人員均可通過(guò)商業(yè)渠道獲得。
[0032]實(shí)施例1
[0033]1)將收集的餐廚垃圾進(jìn)行簡(jiǎn)單瀝水，使其含水率彡80%，剔除不能發(fā)酵的物質(zhì)。
[0034]2)將1)獲得的餐廚垃圾除雜并粉碎至< 20目。
[0035]3)將2)獲得的餐廚垃圾按照總揮發(fā)物質(zhì)(VS)含量比例1:1與厭氧活性污泥進(jìn)行混合。
[0036]4)用肉汁培養(yǎng)基培養(yǎng)E.cloacae DSM 16657，培養(yǎng)(λ 3天，獲得菌液0D>L 0。
[0037]5)將3)獲得的混合物調(diào)配成總TS含量11%，分裝至有效容積為400ml的發(fā)酵瓶中。
[0038]6)向5)中添加NaHC03至體系堿度為3000mg/CaC0 3/L，使厭氧發(fā)酵過(guò)程中pH維持6.0-8.2 之間。
[0039]7)在厭氧發(fā)酵第1天，向6)中添加10%的4)菌液，混合均勻。
[0040]8)向7)中通入惰性氣體排除裝置內(nèi)的空氣，密封。
[0041]9)控制溫度為37土TC進(jìn)行厭氧消化，發(fā)酵過(guò)程中間歇搖動(dòng)發(fā)酵瓶，起到攪拌作用。
[0042]10)厭氧消化30天，添加E.cloacae DSM 16657與空白組總甲烷產(chǎn)量分別為9000ml和7997ml，它們產(chǎn)氣量達(dá)到總產(chǎn)量80%的時(shí)間(T80)分別為18天和24天，按照Ts。計(jì)算容積產(chǎn)氣率，添加E.cloacae DSM 16657的實(shí)驗(yàn)組為1.25L/L/day，比空白提高了50.60%。
[0043]實(shí)施例2
[0044]1)將收集的餐廚垃圾進(jìn)行簡(jiǎn)單瀝水，使其含水率彡80%，剔除不能發(fā)酵的物質(zhì)。
[0045]2)將1)獲得的餐廚垃圾除雜并粉碎至< 20目。
[0046]3)將2)獲得的餐廚垃圾按照總揮發(fā)物質(zhì)(VS)含量比例1:0.5與厭氧活性污泥進(jìn)行混合。
[0047]4)用肉汁培養(yǎng)基培養(yǎng)E.cloacae DSM 16657，培養(yǎng)1天，獲得菌液0D>L 0。
[0048]5)3)獲得的混合物調(diào)配成總TS含量12%，分裝至有效容積為400ml的發(fā)酵瓶中。
[0049]5)向6)中添加NaHC03至體系堿度為30