一种原位改性生物炭强化厌氧发酵制备甲烷的方法技术

本发明专利技术属于生物质利用技术领域，具体涉及一种原位改性生物炭强化厌氧发酵制备甲烷的方法。本发明专利技术通过在厌氧发酵水解酸化体系中添加生物炭，生物炭有助于增强种间电子传递能力（DIET），促进水解酸化的同时，利用厌氧发酵过程中自行产生的有机酸（乙酸和丁酸等）对生物炭进行原位改性，原位改性的生物炭能够促进厌氧发酵产甲烷产气提质，进而提升了产气量和产甲烷含量，同时简便高效地实现了酸化改性生物炭。本发明专利技术充分利用生物炭易于负载和改性的特性，结合厌氧发酵技术不同阶段的不同特点，实现对生物炭酸化原位改性并促进厌氧发酵产甲烷产气提质。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物质利用，具体涉及一种原位改性生物炭强化厌氧发酵制备甲烷的方法。

技术介绍

1、目前，国内生物质利用工程的典型方式之一，就是利用秸秆和畜禽粪污等农业废弃物厌氧发酵生产沼气，然后经提质纯化为符合标准的生物天然气，其甲烷浓度在97%以上，能够满足天然气的供应要求。这不仅处理了农村面源污染，又有利于能源的可持续绿色发展。

2、在上述厌氧发酵过程中，有机酸是重要的中间产物，比如乙酸和丁酸，可以作为碳源和能量源被微生物利用。通过乙酸、丁酸代谢途径（化学反应如式a和式b所示），将乙酸、丁酸转化为乙酰辅酶a（acetyl-coa）和氢气，进入tca循环，能够提供能量和前体物质。

3、ch3cooh→2h2+co2（式a）；

4、ch3ch2ch2cooh→2h2+2co2+c2h4（式b）。

5、这样可以降低发酵体系的ph值，提供有助于产氢菌生长（如产氢丁酸杆菌，clostridium butyricum）的酸性环境。但是，现有的厌氧发酵生产沼气的产气量并不理想，并且甲烷含量还有待提高。

<本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种原位改性生物炭强化厌氧发酵制备甲烷的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生物炭的添加量为厌氧发酵水解酸化体系的进料体积的5~10%。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述原位改性的pH值为5~5.5，温度为36~38 ℃，总改性时间为20~60 d；所述原位改性在搅拌条件中进行，所述搅拌为间隔搅拌，所述间隔搅拌的间隔时间和搅拌时间独立地为25~30 min；所述搅拌的转速为600~1000rpm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原位改性生物炭的微孔孔径为2~7nm，大孔孔...

【技术特征摘要】

1.一种原位改性生物炭强化厌氧发酵制备甲烷的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生物炭的添加量为厌氧发酵水解酸化体系的进料体积的5~10%。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述原位改性的ph值为5~5.5，温度为36~38 ℃，总改性时间为20~60 d；所述原位改性在搅拌条件中进行，所述搅拌为间隔搅拌，所述间隔搅拌的间隔时间和搅拌时间独立地为25~30 min；所述搅拌的转速为600~1000rpm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原位改性生物炭的微孔孔径为2~7nm，大孔孔径为50~300 nm，孔隙度为75~85%，比表面积为200~400m2/g，官能团接枝率为40~60%，多环芳烃结构接枝率为15~25%，石墨化程度为15~30%。

5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述原位改性生物炭与厌氧发酵产甲烷体系的进料量的质量比为5~10:10...

【专利技术属性】
技术研发人员：申瑞霞，刘杰，赵立欣，姚宗路，冯晶，于佳动，罗娟，
申请(专利权)人：中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，
类型：发明
国别省市：