一种提高厌氧发酵产气效率的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高厌氧发酵产气效率的方法，在厌氧发酵过程中，向固体发酵原料中加入电气石，调节微生物的生长环境，促进微生物的生长发育，从而提高厌氧发酵产气效率，其中：固体发酵原料中的固体浓度为4～20％；电气石用量为0.04～0.06g/g VS底物；电气石直径为50μm。本发明专利技术，利用电气石对微生物生长的促进作用和调节微环境的pH的功效，提高微生物的活力以及繁殖能力，增加有机废弃物的水解速度和产气速度，进而提高体系沼气中甲烷含量，电气石性质稳定，反应结束后随着沼渣一起外排，并且不造成二次污染。

A Method to Improve the Gas Production Efficiency of Anaerobic Fermentation

The invention discloses a method for improving the gas production efficiency of anaerobic fermentation. In the process of anaerobic fermentation, tourmaline is added to solid fermentation raw materials to regulate the growth environment of microorganisms and promote the growth and development of microorganisms so as to improve the gas production efficiency of anaerobic fermentation. The solid concentration of solid fermentation raw materials is 4-20%, and the amount of tourmaline is 0.04-0.06g/g VS substrate. The diameter of gas stone is 50 um. The invention utilizes the promoting effect of Tourmaline on the growth of microorganisms and the effect of adjusting the pH value of microenvironment, improves the vitality and reproductive capacity of microorganisms, increases the hydrolysis speed and gas production speed of organic wastes, and then improves the methane content in the biogas system. The properties of tourmaline are stable. After the reaction, the tourmaline is discharged together with the biogas residue, and does not cause secondary pollution.

【技术实现步骤摘要】
一种提高厌氧发酵产气效率的方法
本专利技术涉及厌氧发酵
，具体涉及一种提高厌氧发酵产气效率的方法。
技术介绍
厌氧发酵是指废弃物在厌氧条件下通过微生物的代谢活动而被稳定化，同时伴有甲烷和CO2产生的变化，液化阶段主要是发酵细菌起作用，包括纤维素分解菌和蛋白质水解菌。世界范围内，每年产生大量的生活垃圾、农作物秸秆、畜禽粪便、污水污泥、餐厨垃圾等有机固体废弃物，所产生废弃物的合理处置是可持续发展的一项难题。目前，处理有机固体废弃物的方法主要由卫生填埋、焚烧、堆肥(好氧发酵)以及厌氧发酵方法。卫生填埋的优点是填埋量大且成本较低，不足是浪费大量的土地资源，对于城市而言，可供填埋的土地越来越少；焚烧的优点是短时间内减量幅度大(达80％～90％)，同时可以收回部分能量，但是其初投资和运行成本较高，而且对环境污染严重；堆肥的资源化程度较高，但减量较少且堆肥过程中容易产生恶臭，影响空气质量，在发达国家受到严格的限制。相对于其他方法，有机垃圾的厌氧发酵处理正成为有机垃圾处理的一种新趋势，厌氧发酵方法处理有机垃圾是通过厌氧微生物的作用，将有机垃圾降解为甲烷、氢气和二氧化碳的生化过程，该方法最终产物恶臭味减小，并且产生的甲烷气体可以作为能源回收，同时达到减少垃圾容积，达到“减量化、资源化、无害化”的目的，具有巨大的经济效益和环境效益。通过厌氧发酵技术不仅可以产生可再生能源——沼气，并且其发酵剩余物也可以作为有机肥等用于农业。但是由于菌种对环境因素要求较高，反应过程中容易出现菌种失活的现象，导致发酵体系的稳定性差，有机废弃物的水解速度和产气速度缓慢，降低了体系沼气中甲烷含量以及甲烷的生产效率。有鉴于此，急需对现有的厌氧发酵方法进行改进，调节菌种生存环境，提高发酵体系的稳定性，进而增加体系沼气中甲烷含量以及甲烷的生产效率。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有的厌氧发酵方法存在菌种容易失活，导致有机废弃物的水解速度和产气速度缓慢，降低了体系沼气中甲烷含量以及甲烷的生产效率问题。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是提供一种提高厌氧发酵产气效率的方法，在厌氧发酵过程中，向固体发酵原料中加入电气石，调节微生物的生长环境，促进微生物的生产发育，从而提高厌氧发酵产气效率，其中：所述固体发酵原料中的固体浓度为4～20％；所述电气石用量为0.04～0.06g/gVS底物；所述电气石直径为50μm。在上述方案中，所述厌氧发酵过程在固态发酵反应器中进行，具体包括以下步骤：发酵开始前，用氮气曝气3min，去除厌氧发酵体系中的氧气；将所述电气石与所述固体发酵原料充分混合一次性加入到所述固态发酵反应器内。在上述方案中，所述电气石的化学式为NaR3Al6(Si6O18)(BO3)3(OH,F)4，其中R为Na，Mg,Fe,Mn,Li,Al几种元素中的一种。在上述方案中，向所述固体发酵原料中加入电气石，调节微生物生长环境的PH值，提高微生物的繁殖和活力。在上述方案中，所述电气石在反应过程中不发生变化，反应结束后随着沼渣一起外排。在上述方案中，所述电气石用于提高厌氧发酵体系的稳定性。在上述方案中，所述固体发酵原料包括农作物秸秆废弃物、粪便以及餐厨垃圾。在上述方案中，所述电气石取自花岗伟晶岩型及高温气成热液型矿床中。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：(1)利用电气石对微生物生长的促进作用和调节微环境的pH的功效，提高微生物的活力以及繁殖能力，增加有机废弃物的水解速度和产气速度，进而提高体系沼气中甲烷含量；(2)电气石性质稳定，反应结束后随着沼渣一起外排，并且不造成二次污染；(3)电气石作为固体物质，具有多空的结构，也就意味着拥有巨大的比表面积，菌种在反应器中，有电气石作为一个载体，可以给菌种提供一个稳定的生产环境，保证其顺利的生长发育；(4)电气石具有放射远红外线，其具有温暖细胞，促进物质交换循环，使新陈代谢顺畅，在细菌的生长繁殖中，可以刺激细胞的生长，使厌氧反应器中的菌种活性增强，保证反应器的运行更加稳定。附图说明图1为添加电气石和未添加电气石的固体发酵原料每日产气量的对比统计图；图2为用于检验厌氧发酵过程中产气量的装置的结构示意图。具体实施方式本专利技术提供了一种提高厌氧发酵产气效率的方法，在厌氧发酵过程中，向固体发酵原料中加入电气石，利用电气石对微生物生长的促进作用和调节微环境的pH的功效，提高微生物的活力以及繁殖能力，增加有机废弃物的水解速度和产气速度，进而提高体系沼气中甲烷含量。下面结合说明书附图和具体实施方式对本专利技术做出详细说明。本专利技术提供的一种提高厌氧发酵产气效率的方法为：在厌氧发酵过程中，向固体发酵原料中加入电气石，调节微生物的生长环境，促进微生物的生产发育，从而提高厌氧发酵产气效率。具体地，将固体浓度可在4～20％之间的固体发酵原料与电气石混合，使加入的电气石与体系内固体发酵原料混合均匀，经过水解酸化产气阶段进而提高体系沼气中甲烷含量并提高稳定性。其中，电气石用量为0.04～0.06g/gVS底物；电气石直径为50μm。固体发酵原料包括农作物秸秆废弃物、粪便、污水污泥以及餐厨垃圾，可以有效地这些废弃物降解为甲烷、氢气和二氧化碳，在减少垃圾容积的同时，能够产生作为能源回收的甲烷气体，达到“减量化、资源化、无害化”的目的。本专利技术在原有厌氧发酵的基础上，添加有一定体积、分量的电气石，利用电气石对微生物生长的促进作用和调节微环境的pH的功效，提高微生物的繁殖和活力，增加有机废弃物的水解速度和产气速度，进而提高体系沼气中甲烷含量。且电气石性质稳定，在反应过程中不发生变化，反应结束后随着沼渣一起外排，并且不造成二次污染，同时电气石可用于提高厌氧发酵体系的稳定性。本专利技术所用电气石(托玛琳)化学成分复杂，是以含硼为特征的铝、钠、铁、镁、锂的环状结构硅酸盐矿物。化学式为Na(Mg,Fe,Mn,Li,Al)3Al6(Si6O18)(BO3)3(OH,F)4或写成通式：NaR3Al6(Si6O18)(BO3)3(OH,F)4。一般产于花岗伟晶岩型及高温气成热液型矿床中，是一种典型高温气成矿物之一。电气石有诸多的益处，电气石作为硅酸铝盐含有多种复合的微量金属，在反应器的运行过程中，电气石对于微生物的作用效果主要表现在几个方面：第一个方面：电气石作为固体物质，具有多空的结构，也就意味着拥有巨大的比表面积，菌种在反应器中，有电气石作为一个载体，可以给菌种提供一个稳定的生产环境，保证其顺利的生长发育；第二个方面：电气石具有很好的控温性，菌种生存的环境十分苛刻，对环境稳定具有极其大的要求，微小的波动也能引起巨大的影响，轻则导致菌种大量死亡，严重时反应器马上死亡，反应器运行失败；第三个方面：电气石作为硅酸铝盐，含有多种微量金属，在诸多的文献中表面了电气石对微生物来说有极大的益处，对微生物来说有极大的刺激效果，可以促进微生物的生长发育，使菌种的数量明显上升；第四个方面：电气石具有放射远红外线，其具有温暖细胞，促进物质交换循环，使新陈代谢顺畅，在细菌的生长繁殖中，可以刺激细胞的生长，使厌氧反应器中的菌种活性增强，保证反应器的运行更加稳定。由于电气石本身的特殊性质，为微生物的生长发育起到了促进作用，提高微生物的活性，从而提高厌氧反应效率。本专利技术直接对厌氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高厌氧发酵产气效率的方法，其特征在于，在厌氧发酵过程中，向固体发酵原料中加入电气石，调节微生物的生长环境，促进微生物的生产发育，从而提高厌氧发酵产气效率，其中：所述固体发酵原料中的固体浓度为4～20％；所述电气石用量为0.04～0.06g/g VS底物；所述电气石直径为50μm。

【技术特征摘要】
1.一种提高厌氧发酵产气效率的方法，其特征在于，在厌氧发酵过程中，向固体发酵原料中加入电气石，调节微生物的生长环境，促进微生物的生产发育，从而提高厌氧发酵产气效率，其中：所述固体发酵原料中的固体浓度为4～20％；所述电气石用量为0.04～0.06g/gVS底物；所述电气石直径为50μm。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述厌氧发酵过程在发酵反应器中进行，具体包括以下步骤：发酵开始前，用氮气曝气3min，去除厌氧发酵体系中的氧气；将所述电气石与所述固体发酵原料充分混合一次性加入到所述固态发酵反应器内。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电气石的化学式为NaR3Al6(Si6O1...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾兰，周铎，丁慧琳，
申请(专利权)人：辽宁工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21