一种餐厨垃圾兼性厌氧发酵产挥发性脂肪酸的方法技术

本发明专利技术提供一种餐厨垃圾兼性厌氧发酵产挥发性脂肪酸的方法，该方法包括将餐厨垃圾粉碎至粒径为﹤3mm的颗粒，按菌种与餐厨垃圾体积比为1:1.5-2的比例加入菌种，调节接种后的餐厨垃圾含水量至88-91%，并充分混匀，将混匀后的餐厨垃圾在34-37℃条件下进行兼性厌氧发酵，并根据发酵浓度调整工艺参数。采用本发明专利技术的方法水解餐厨垃圾，时间短、VFA产率高，水解率高，水解后接厌氧消化制沼气等工艺可以实现餐厨垃圾的高效资源化利用。

【技术实现步骤摘要】
一种餐厨垃圾兼性厌氧发酵产挥发性脂肪酸的方法
本专利技术属于餐厨垃圾资源化处理领域，具体涉及一种餐厨垃圾兼性厌氧发酵产挥发性脂肪酸（VFA）的方法。
技术介绍
餐厨垃圾在我国城市生活垃圾中占有较大的比重，达到40%~60%，且随着社会的发展，餐厨垃圾的产量也逐年增加。餐厨垃圾具有含水率高、有机物含量高、容易腐败等特点，如处理不当，必然造成资源的浪费和环境的污染。因此，如何对餐厨垃圾进行减量化、无害化、资源化处理已成为普遍关注的问题。对餐厨垃圾的处理与资源化，国内外普遍采用填埋、堆肥、厌氧发酵、饲料化等技术途径。其中，厌氧消化产沼气技术因能够得到能源物质和有机肥料而被广泛应用。厌氧消化一般包括水解发酵、产氢产乙酸、产甲烷3个阶段。在水解发酵阶段，不溶性的大分子有机物首先被转化为能被细菌所利用的小分子有机物，之后在发酵细菌的作用下，转化为长链脂肪酸、糖类、氨基酸等物质，最终形成以短链挥发性有机酸(乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸等)、乙醇为主的末端。但现有技术中厌氧消化产挥发性脂肪酸存在着水解发酵时间长，一般不低于5天，脂肪酸产率还不够高，水解效率低等缺陷。如“提高厨余垃圾厌氧消化水解酸化阶段挥发性脂肪酸产率的技术研究，上海交通大学硕士学位论文.王琦”中公开VFA的产量最高为31.2g.L-1，其VFA日产量约为6.24g.Ld-1；该方法需要维持pH值=7，且为序批式发酵，工艺略繁琐。利用本方法VFA日产量约为6.5g.Ld-1，且不需控制pH值，本方法为连续发酵，工艺在工程中的应用更具操控性。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种降解时间短，挥发性脂肪酸产量高，水解效率高的餐厨垃圾兼性厌氧发酵产挥发性脂肪酸的方法。该方法是将餐厨垃圾粉碎至粒径为﹤3mm的颗粒，按菌种与餐厨垃圾体积比为1:1.5-2的比例加入菌种，调节接种后的餐厨垃圾含水量至88-91%，并充分混匀，将混匀后的餐厨垃圾在34-37℃条件下进行兼性厌氧发酵。本专利技术采取兼性厌氧发酵，间歇性的供氧能促进好氧水解菌群均衡地繁殖、产能，兼性厌氧菌能更高效的产生挥发性脂肪酸。而现有技术基本采用严格厌氧发酵，在厌氧条件下，厌氧菌群的产挥发性脂肪酸的效率低于好氧菌和兼性厌氧菌。采用本专利技术的方法降解餐厨垃圾，具有降解周期短，VFA产率高，水解率高等优点。优选地，所述餐厨垃圾为饭店、食堂或家庭提供的剩饭菜和/或菜叶。优选地，所述菌种为城市下水道和/或污水处理厂所取污泥。优选地，在所述兼性厌氧发酵过程中，当餐厨垃圾含水量为88-89％时，空气通入量为0.65-1m3/m2，通气周期为11-12min/h，搅拌速度为80-90r/min；当餐厨垃圾含水量为90-91％时，空气通入量为0.3-0.65m3/m2，通气周期为9-10min/h，搅拌速度为60-70r/min。此处所述的通气量是指每单位面积的餐厨垃圾通入的空气体积量，通气周期是指每小时向餐厨垃圾通入空气的时间。本专利技术的通入空气周期和通气量是较为合适的，适量的氧气能够满足好氧菌群的生长需要，促进菌群在有氧环境下进行有氧呼吸大量繁殖并产生较高能量；但是过多的供氧会导致利用挥发性脂肪酸的好氧菌群急速生长，造成挥发性脂肪酸产率低下，同时过多的供氧还会抑制兼性厌氧菌群的生长。本专利技术中采用的搅拌速度是较为合适的，低于设定速度时，搅拌不够充分，氧气不能与发酵液充分接触；当搅拌速度过快时，会破坏微生物菌群的“微生态平衡”，从而降低水解效率。优选地，所述兼性厌氧发酵周期为2-3d，发酵周期过短，水解不充分，加重后续处理的负担；周期过长会加重水解工艺负担，同时挥发性脂肪酸会被其他好氧菌降解，造成后期应用底物流失。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术进行具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只是用于对本专利技术进行进一步的说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述
技术实现思路
所做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本专利技术的保护范围。由于地区餐厨垃圾的构成差异，本实施例及对比实施例所采用的餐厨垃圾为四川省某中餐馆的餐厨垃圾为发酵原料。实施例1将餐厨垃圾粉碎至粒径为﹤3mm的颗粒，取城市下水道污泥作为菌种，按菌种与餐厨垃圾体积比为1:1.5的比例加入菌种，加水调节接种后的餐厨垃圾含水量为88%，并充分混匀，将混匀后的餐厨垃圾在34℃的条件下进行兼性厌氧发酵，发酵过程中，通入空气周期为11min/h，通气量为0.7m3/m2，一边通气一边搅拌，搅拌速度为80r/min，发酵周期为2d。实施例2将餐厨垃圾粉碎至粒径为﹤3mm的颗粒，取污水处理厂的污泥作为菌种，按菌种与餐厨垃圾体积比为1:1.5的比例加入菌种，加水调节接种后的餐厨垃圾含水量为89%，并充分混匀，将混匀后的餐厨垃圾在35℃的条件下进行兼性厌氧发酵，发酵过程中，通入空气周期为12min/h，通气量为0.9m3/m2，一边通气一边搅拌，搅拌速度为90r/min，发酵周期为2d。实施例3将餐厨垃圾粉碎至粒径为﹤3mm的颗粒，取污水处理厂的污泥作为菌种，按菌种与餐厨垃圾体积比为1:1.5的比例加入菌种，加水调节接种后的餐厨垃圾含水量为91%，并充分混匀，将混匀后的餐厨垃圾在37℃的条件下进行兼性厌氧发酵，发酵过程中，通入空气周期为10min/h，通气量为0.5m3/m2，一边通气一边搅拌，搅拌速度为70r/min，发酵周期为2.5d。实施例4将餐厨垃圾粉碎至粒径为﹤3mm的颗粒，取污水处理厂的污泥作为菌种，按菌种与餐厨垃圾体积比为1:1.5的比例加入菌种，加水调节接种后的餐厨垃圾含水量为92%，并充分混匀，将混匀后的餐厨垃圾在37℃的条件下进行兼性厌氧发酵，发酵过程中，通入空气周期为9min/h，通气量为0.3m3/m2，一边通气一边搅拌，搅拌速度为60r/min，发酵周期为2.5d。对比实施例1操作与实施例1的区别在于发酵过程中通气量为1.2m3/m2，通入空气周期为14min，搅拌速度为100r/min，其余步骤与实施例1相同。对比实施例2操作与实施例2的区别在于发酵过程中通气量为0.5m3/m2，通入空气周期为8min，搅拌速度为70r/min，其余步骤与实施例2相同。对比实施例3操作与实施例3的区别在于发酵过程中通气量为0.8m3/m2，通入空气周期为12min，搅拌速度为80r/min，其余步骤与实施例3相同。对比实施例4操作与实施例4的区别在于发酵过程中通气量为0.2m3/m2，通入空气周期为7min，搅拌速度为50r/min，其余步骤与实施例4相同。挥发性脂肪酸的测定：采用安捷伦7890A气相色谱仪测试。J&W123-3232毛细管柱，载气：N2，燃烧气：H2，程度升温80-180℃（1-7min）；进样口温度：250℃；检测器：FID，250℃；进样量：2μl。测试成份包括乙醇、乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸、异戊酸、戊酸。表1实施例1-4与对比实施例1-4挥发性脂肪酸产率对比组别实施例1实施例2实施例3实施例4对比实施例1对比实施例2对比实施例3对比实施例4VFA产率（g.Ld-1）6.317.256.516.755.823.984.764.01本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种餐厨垃圾兼性厌氧发酵产挥发性脂肪酸的方法，其特征在于：将餐厨垃圾粉碎至粒径为﹤3mm的颗粒，按菌种与餐厨垃圾体积比为1:1.5~2的比例加入菌种，调节接种后的餐厨垃圾含水量至88‑91%，并充分混匀，将混匀后的餐厨垃圾在34‑37℃的条件下进行兼性厌氧发酵。

【技术特征摘要】
1.一种餐厨垃圾兼性厌氧发酵产挥发性脂肪酸的方法，其特征在于：将餐厨垃圾粉碎至粒径为＜3mm的颗粒，按菌种与餐厨垃圾体积比为1:1.5～2的比例加入菌种，调节接种后的餐厨垃圾含水量至88-91％，并充分混匀，将混匀后的餐厨垃圾在34-37℃的条件下进行兼性厌氧发酵；所述兼性厌氧发酵过程中，当餐厨垃圾含水量为88-89％时，空气通入量为0.65-1m3/m2，通气周期为11-12min/h，搅拌速度为80-90r/min；当...

【专利技术属性】
技术研发人员：李强，尹小波，邓雅月，陈泾涛，张敏，邓宇，
申请(专利权)人：农业部沼气科学研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51