提高餐厨垃圾厌氧产甲烷的方法技术

本发明专利技术公开一种提高餐厨垃圾厌氧产甲烷的方法，涉及有机固体废弃物处理技术领域。所述提高餐厨垃圾厌氧产甲烷的方法包括以下步骤：S10、将脂肪酶和餐厨垃圾混合，振荡反应后，得混合物；S20、向所述混合物中接种包括产甲烷菌的厌氧污泥，在密闭的厌氧环境中反应，并收集反应生成的甲烷。脂肪酶预处理可以提高油脂在水中的溶解度及其可生物利用性，加快油脂水解速率。预处理水解了部分油脂，使得被油脂包裹的部分有机物得到分解产生挥发性脂肪酸(VFAs)；并且预处理也加速了油脂的分解，为产甲烷菌提供了更多可利用的底物。甲烷菌提供了更多可利用的底物。甲烷菌提供了更多可利用的底物。

【技术实现步骤摘要】
提高餐厨垃圾厌氧产甲烷的方法


[0001]本专利技术涉及有机固体废弃物处理
，特别涉及一种提高餐厨垃圾厌氧产甲烷的方法。

技术介绍

[0002]餐厨垃圾是指餐厅、食品加工厂、家庭等对食物的加工、消费过程当中造成的下脚料和残羹剩饭等废弃物。其主要由米面、油、水、肉骨、瓜果蔬菜和一些废餐具等构成。餐厨垃圾有机物含量高，糖类、蛋白质等有机物在厌氧消化过程中可经水解、酸化、产氢产乙酸后被产甲烷菌利用产生CH4。国内外已经有很多学者对餐厨垃圾厌氧消化的产气效果进行研究，表明餐厨垃圾厌氧消化的甲烷产量在143～700mL/gVS范围内，因餐厨垃圾组成不同有较大差异。
[0003]含油量高是餐厨垃圾的特点之一，但油脂水溶性差，在厌氧消化过程中易浮于表面，形成泡沫浮渣层，这不仅阻碍了微生物经代谢产生的沼气的释放，还会携卷污泥上浮，造成污泥的流失。除此之外，油脂会包裹在微生物的表面减少微生物与有机物质的接触，降低厌氧消化处理效果。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的是提出一种提高餐厨垃圾厌氧产甲烷的方法，旨在提高餐厨垃圾厌氧消化的效果，提升甲烷产量。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提出一种提高餐厨垃圾厌氧产甲烷的方法，包括以下步骤：
[0006]S10、将脂肪酶和餐厨垃圾混合，振荡反应后，得混合物；
[0007]S20、向所述混合物中接种包含产甲烷菌的厌氧污泥，在密闭的厌氧环境中反应，收集反应生成的甲烷。
[0008]可选地，在步骤S10中，所述脂肪酶产自米曲霉。
[0009]可选地，所述米曲霉的酶活性为3000000u/g。
[0010]可选地，在步骤S10中，所述餐厨垃圾的总固体含量为15％～17％；
[0011]所述脂肪酶的质量为所述餐厨垃圾质量的0.1％～1.5％；
[0012]反应温度为30～40℃；
[0013]反应时间为20～25h。
[0014]可选地，步骤S20包括：向所述混合物中接种混合均匀并包含产甲烷菌的厌氧污泥和生物炭，在密闭的厌氧环境中反应，收集反应生成的甲烷。
[0015]可选地，所述生物炭的接种浓度为4～8g/L。
[0016]可选地，在步骤S20中，所述厌氧污泥与所述餐厨垃圾的体积之比为1：(8～12)。
[0017]可选地，在步骤S10之后，步骤S20之前，还包括：
[0018]S11、用所述餐厨垃圾将厌氧污泥进行驯化处理。
[0019]可选地，驯化处理温度为30～40℃。
[0020]可选地，在步骤S20中，反应温度为30～40℃。
[0021]本专利技术的技术方案中，脂肪酶预处理可以提高油脂在水中的溶解度及其可生物利用性，加快油脂水解速率。预处理水解了部分油脂，使得被油脂包裹的部分有机物得到分解产生挥发性脂肪酸(VFAs)；并且预处理也加速了油脂的分解，为产甲烷菌提供了更多可利用的底物。同时，生物炭不仅能够缓解脂肪酶预处理后引起的酸抑制，提高系统的稳定性；同时，生物炭具有较大的比表面积和丰富的孔隙结构，为产甲烷菌等微生物提供适宜的生长位点，促进产甲烷菌的生长繁殖，提高产甲烷菌的数量、改善菌群的群落结构。经脂肪酶预处理后的餐厨垃圾经厌氧消化甲烷产量明显提高。整个厌氧消化过程中，相对于未预处理组(536.63mL/g VS)，经不同浓度的脂肪酶预处理，餐厨垃圾厌氧消化的单位挥发性固体(VS)产甲烷量获得了3.84％～11.85％的显著提升。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0023]图1为本专利技术实施例5、对比例2、对比例3及对比例4的每日甲烷产量图；
[0024]图2为本专利技术实施例5、对比例2、对比例3及对比例4的累计甲烷产量图；
[0025]图3为本专利技术实施例5、对比例2、对比例3及对比例4的甲烷含量变化图；
[0026]图4为本专利技术实施例1至4及对比例1
‑
2的累计甲烷产量图；
[0027]图5为本专利技术实施例1至4及对比例1
‑
2的每日甲烷产量图；
[0028]图6为本专利技术实施例1、实施例2、实施例8、实施例9、实施例10及对比例5
‑
7的每日甲烷产量图；
[0029]图7为本专利技术实施例1、实施例2、实施例8、实施例9、实施例10及对比例5
‑
7的累计甲烷产量图。
[0030]本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0031]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]需要说明，若本专利技术实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、外、内
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0033]另外，若本专利技术实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特
征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。
[0034]餐厨垃圾是指餐厅、食品加工厂、家庭等对食物的加工、消费过程当中造成的下脚料和残羹剩饭等废弃物。其主要由米面、油、水、肉骨、瓜果蔬菜和一些废餐具等构成。餐厨垃圾有机物含量高，糖类、蛋白质等有机物在厌氧消化过程中可经水解、酸化、产氢产乙酸后被产甲烷菌利用产生CH4。国内外已经有很多学者对餐厨垃圾厌氧消化的产气效果进行研究，表明餐厨垃圾厌氧消化的甲烷产量在143～700mL/gVS范围内，因餐厨垃圾组成不同有较大差异。
[0035]含油量高是餐厨垃圾的特点之一，但油脂水溶性差，在厌氧消化过程中易浮于表面，形成泡沫浮渣层，这不仅阻碍了微生物经代谢产生的沼气的释放，还会携卷污泥上浮，造成污泥的流失。除此之外，油脂会包裹在微生物的表面减少微生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高餐厨垃圾厌氧产甲烷的方法，其特征在于，包括以下步骤：S10、将脂肪酶和餐厨垃圾混合，振荡反应后，得混合物；S20、向所述混合物中接种包含产甲烷菌的厌氧污泥，在密闭的厌氧环境中反应，收集反应生成的甲烷。2.如权利要求1所述的提高餐厨垃圾厌氧产甲烷的方法，其特征在于，在步骤S10中，所述脂肪酶产自米曲霉。3.如权利要求2所述的提高餐厨垃圾厌氧产甲烷的方法，其特征在于，所述米曲霉的酶活性为3000000u/g。4.如权利要求1所述的提高餐厨垃圾厌氧产甲烷的方法，其特征在于，在步骤S10中，所述餐厨垃圾的总固体含量为15％～17％；所述脂肪酶的质量为所述餐厨垃圾质量的0.1％～1.5％；反应温度为30～40℃；反应时间为20～25h。5.如权利要求1所述的提高餐厨垃圾厌氧产甲烷的方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：程群鹏，范国枝，张顺喜，李胜兰，宋光森，
申请(专利权)人：武汉轻工大学，
类型：发明
国别省市：