一种干湿耦合厌氧发酵快速产酸协同产气的方法技术

本发明专利技术涉及沼气发酵技术领域，特别是涉及一种干湿耦合厌氧发酵快速产酸协同产气的方法。本发明专利技术通过适宜的底物配比(碳氮比)和调节外源沼液pH值复合调控的方法，可有效避免微生物和代谢产物之间的抑制作用，强化产酸相快速产酸，提高底物降解程度，缩短水解产酸周期至3d，同时进一步强化产酸相(干法厌氧发酵)第3d的挥发酸产量；另外，将富含大量可溶性物质的酸化沼液送入产甲烷相(湿法厌氧发酵)高效产气，提高了厌氧发酵的产气效率，同时产甲烷相产生的沼液可回流喷淋至产酸相循环利用，提高底物利用率和出水质量，进而提高了农业废弃物资源化利用率。资源化利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种干湿耦合厌氧发酵快速产酸协同产气的方法


[0001]本专利技术涉及沼气发酵
，特别是涉及一种干湿耦合厌氧发酵快速产酸协同产气的方法。

技术介绍

[0002]中国是农业大国，每年生产大量的畜禽粪便和秸秆等农业废弃物，随着农村生活水平的提高，农村生产生活产生的有机废弃物产生量每年以8％～10％的速度增长，同时具有基数大、种类多、成分复杂等特点。厌氧发酵技术作为处理农业废弃物、生产清洁能源的重要方式之一，目前，湿法厌氧发酵技术处理农业废弃物(TS<15％)已得到了广泛的应用，技术较为成熟，但不适用于处理高含固率废弃物。干法厌氧发酵可以满足处理高含固率(TS>20％)有机废弃物的需求，但由于有机负荷高，传质、传热困难，易出现挥发性脂肪酸积累产生抑制作用，严重影响系统的产气效率。因此，需要探寻一种技术，能够避免中间产物抑制，提高厌氧发酵产气效率及农业废弃物资源化利用率。

技术实现思路

[0003]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种干湿耦合厌氧发酵快速产酸协同产气的方法。本专利技术提供的方法可有效避免微生物和代谢产物之间的抑制作用，同时提高厌氧发酵的产气效率及农业废弃物资源化利用率。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]本专利技术提供了一种干湿耦合厌氧发酵快速产酸协同产气的方法，包括以下步骤：
[0006]将原始发酵底物与外源沼液混合启动干法厌氧发酵；所述原始发酵底物的初始碳氮比为(20～30)：1；所述外源沼液的pH值为5.0～7.0；
[0007]将干法厌氧发酵产生的沼液取出作为底物与湿法厌氧发酵体系混合，同时将湿法厌氧发酵体系产生的沼液回流到干法厌氧发酵体系中，直至干法厌氧发酵结束。
[0008]优选的，所述外源沼液与发酵底物干重的质量比为(20～30)：100。
[0009]优选的，所述干法厌氧发酵产生的沼液与湿法厌氧发酵体系得到的沼液的体积相等。
[0010]优选的，所述回流的频率为1～2次/d。
[0011]优选的，所述发酵底物的初始含固率为20％～30％。
[0012]优选的，所述干法厌氧发酵包括序批式干法厌氧发酵。
[0013]优选的，所述干法厌氧发酵的温度为35～40℃，干法厌氧发酵的周期为15～20d。
[0014]优选的，所述干法厌氧发酵的原始发酵底物包括秸秆和粪便。
[0015]优选的，所述湿法厌氧发酵体系包括处于稳定产甲烷时期的湿法厌氧发酵体系。
[0016]优选的，所述湿法厌氧发酵体系的发酵温度为35～40℃。
[0017]有益效果：
[0018]本专利技术提供了一种干湿耦合厌氧发酵快速产酸协同产气的方法，包括以下步骤：
将原始发酵底物与外源沼液混合启动干法厌氧发酵；所述原始发酵底物的初始碳氮比为(20～30)：1；所述外源沼液的pH值为5.0～7.0；将干法厌氧发酵产生的沼液取出作为底物与湿法厌氧发酵体系混合，同时将湿法厌氧发酵体系产生的沼液回流到干法厌氧发酵体系中，直至干法厌氧发酵结束。本专利技术通过适宜的底物配比(碳氮比)和调节外源沼液pH值复合调控的方法，可有效避免微生物和代谢产物之间的抑制作用，强化产酸相快速产酸，提高底物降解程度，缩短水解产酸周期至3d，同时进一步强化产酸相(干法厌氧发酵)第3d的挥发酸产量；另外，将富含大量可溶性物质的酸化沼液送入产甲烷相(湿法厌氧发酵体系)高效产气，提高了厌氧发酵的产气效率，同时产甲烷相产生的沼液可回流喷淋至产酸相循环利用，提高底物利用率和出水质量，进而提高了农业废弃物资源化利用率。本专利技术通过适宜的底物配比(碳氮比)和调节外源沼液pH值复合调控的方法，可以使产酸相酸化率提高到55％以上，产酸峰值达3.0g/L
·
d以上，产甲烷相容积产气率最高达2.0L/L
·
d以上。
附图说明
[0019]图1为实施例1的工艺流程图。
具体实施方式
[0020]本专利技术提供了一种干湿耦合厌氧发酵快速产酸协同产气的方法，包括以下步骤：
[0021]将原始发酵底物与外源沼液混合启动干法厌氧发酵；所述原始发酵底物的初始碳氮比为(20～30)：1；所述外源沼液的pH值为5.0～7.0；
[0022]将干法厌氧发酵产生的沼液取出作为底物与湿法厌氧发酵体系混合，同时将湿法厌氧发酵体系产生的沼液回流到干法厌氧发酵体系中，直至干法厌氧发酵结束。
[0023]本专利技术将原始发酵底物与外源沼液混合启动干法厌氧发酵；所述原始发酵底物的初始碳氮比为(20～30)：1，优选为(22～28)：1，更优选为25：1；所述外源沼液的pH值为5.0～7.0，优选为5.2～6.0，更优选为5.5。在本专利技术中，所述外源沼液与发酵底物干重的质量比优选为(20～30)：100，更优选为30：100。本专利技术所述外源沼液的接种量优选为每次接种的质量；接种次数优选为4次/天；优选当干法厌氧发酵产生的沼液和湿法厌氧发酵产生的沼液能够循环利用时，停止外源沼液的接种。
[0024]在本专利技术中，所述原始发酵底物优选包括秸秆和粪便；所述粪便优选包括牛粪。本专利技术通过适宜的底物配比(碳氮比)和调节外源沼液pH值复合调控的方法，可有效避免微生物和代谢产物之间的抑制作用，强化产酸相快速产酸，提高底物降解程度，缩短水解产酸周期至3d，同时进一步强化产酸相(干法厌氧发酵)第3d的挥发酸产量。
[0025]在本专利技术中，所述干法厌氧发酵优选包括序批式干法厌氧发酵，所述序批式干法厌氧发酵优选为原始发酵底物启动厌氧发酵后至发酵结束不再补充底物，发酵结束后取出沼渣并补充新的原始发酵底物再次进行厌氧发酵；所述干法厌氧发酵的温度优选为35～40℃，更优选为38℃；所述干法厌氧发酵的周期优选为15～20d，更优选为18d；所述干法厌氧发酵周期为原始发酵底物进行干法厌氧发酵的时间，即序批式干法厌氧发酵从开始发酵到出料的时间。
[0026]在本专利技术中，所述原始发酵底物的初始含固率优选为20％～30％，进一步优选为22％～28％，更优选为25％。本专利技术提供的方法可对含固率为20％～30％的底物进行发酵，
在提高底物处理量的同时实现整个发酵系统协同高效产酸产甲烷。
[0027]启动干法厌氧发酵后，本专利技术将干法厌氧发酵产生的沼液取出作为底物与湿法厌氧发酵体系混合，同时将湿法厌氧发酵体系产生的沼液回流到干法厌氧发酵体系中，直至干法厌氧发酵结束。本专利技术通过取出干法厌氧发酵产生的沼液可以避免微生物和中间产物之间的抑制作用，强化产酸相快速产酸，提高底物降解程度。
[0028]在本专利技术中，所述取出优选包括将干法厌氧发酵产生的沼液收集在沼液池中；所述干法厌氧发酵产生的沼液与湿法厌氧发酵体系得到的沼液的体积优选相等；所述回流的频率优选为1～2次/d。
[0029]在本专利技术中，所述湿法厌氧发酵体系优选包括处于稳定产甲烷时期的湿法厌氧发酵体系；所述湿法厌氧发酵体系的发酵温度优选为3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种干湿耦合厌氧发酵快速产酸协同产气的方法，其特征在于，包括以下步骤：将原始发酵底物与外源沼液混合启动干法厌氧发酵；所述原始发酵底物的初始碳氮比为(20～30)：1；所述外源沼液的pH值为5.0～7.0；将干法厌氧发酵产生的沼液取出作为底物与湿法厌氧发酵体系混合，同时将湿法厌氧发酵体系产生的沼液回流到干法厌氧发酵体系中，直至干法厌氧发酵结束。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述外源沼液与原始发酵底物干重的质量比为(20～30)：100。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述干法厌氧发酵产生的沼液与湿法厌氧发酵体系得到的沼液的体积相等。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述回...

【专利技术属性】
技术研发人员：于佳动，赵立欣，冯晶，梁依，叶炳南，荆勇，
申请(专利权)人：农业农村部规划设计研究院，
类型：发明
国别省市：