[发明专利]一种沼气发酵的方法

说明书

技术领域

本发明涉及再生能源技术领域，具体的说是涉及一种沼气发酵的方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，人民生活水平不断升高，但随之而来的各种垃圾废弃物也不断增加，如工业废水、建筑垃圾、餐厨垃圾、作物秸秆、人畜家禽粪便等等，这些垃圾废弃物不但给环境带来了极大压力，而且也加大了处理成本。但是另一方面，部分垃圾废弃物如餐厨垃圾、作物秸秆、人畜家禽粪便等的有机物含量较高，能够利用生物方法对其进行资源化处理，以达到资源同收、变废为宝的目的、而厌氧消化技术就是一种应用较普遍的生物处理方法。

厌氧消化是指有机物质被微生物菌在厌氧条件下分解产生甲烷和二氧化碳的过程，人们常称之为沼气发酵或厌氧发酵。沼气是一种以甲烷为主的可燃性混合气体，属于一种清洁能源，由于这种气体最先是在沼泽中发现的，所以称为沼气。利用沼气发酵不仅能够获得沼气能源，而且这些废弃物被发酵后能够获得高质量的有机肥料和土壤改良剂。

目前，常规的沼气发酵的方法是先进行沼气接种物的驯化（又称为活性污泥的驯化），然后再将沼气接种物和发酵原料在一定的水分、温度和厌氧条件下发酵产气。现有的沼气发酵往往针对单一物料，但是单一物料的含水率、pH、碳氮比等变化范围很小，不能完全适应厌氧发酵产沼气，特别是单一物料厌氧发酵反应产物会对甲烷产生反馈抑制作用。例如餐厨垃圾，其碳氮比偏低，单独餐厨垃圾发酵容易导致氨氮的积累，如果超出氨氮抑制浓度会抑制产气，同时餐厨垃圾中的钠离子也会对产气造成一定影响；粪便发酵同样是氨氮浓度高，对产甲烷菌有抑制作用；作物秸秆富含纤维素、木质素，单独进行沼气发酵，纤维素尤其是木质素很难被分解，因此发酵时间较长，产气效率低下。如果针对各种废弃物分别建设发酵设施，则投资过大，无法形成规模，而且单一物料的抑制因素明显，物料调整难度较大。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种沼气发酵的方法，使得该方法能够提高沼气产气量，特别是甲烷的产气量。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种沼气发酵的方法，将沼气接种物驯化后和餐厨垃圾、干燥的秸秆混合进行厌氧发酵，所述餐厨垃圾以总固体含量计和干燥的秸秆的质量比为1.5-7:1。

其中，所述总固体含量指的是物料在105℃下烘干至恒重后残留下来的固体的重量，英文简写为TS，属本技术领域常用术语，所述餐厨垃圾以总固体含量计和干燥的秸秆的质量比优选为为4-6:1，更优选为5:1，所述驯化后沼气接种物与干燥的秸秆的体积质量比优选为550-650mL:1g。

针对现有沼气发酵方法中采用单一的餐厨垃圾或秸秆物料发酵产沼气量不高的问题，本发明以合理的配比同时采用餐厨垃圾和秸秆两种物料来发酵产沼气。农作物秸杆属富碳原料，其碳氮比一般都在30:1以上，单独用来发酵不易启动，且大量的纤维素较难分解利用，产沼气效率低下。但秸秆和餐厨垃圾的混合发酵能很好的平衡反应体系中的碳氮比，避免了碳氮比较低的餐厨垃圾单独发酵时含氮量偏高导致氨氮浓度高而引起的产气抑制和碳氮比较高的秸秆单独发酵时的不易启动，同时也能一定程度上降低了餐厨垃圾中的其他离子对微生物的影响。与此同时，餐厨垃圾的加入有利于沼气接种物中的纤维素分解菌更好的生长繁殖，对秸秆中纤维素的分解和利用有促进作用，与秸秆单独厌氧发酵产沼气相比提高了纤维素降解率，有利于产沼气效率的提高。此外，本发明以合理配比混合发酵餐厨垃圾和秸秆，无需加酸碱调节pH，使发酵的pH值处于适于沼气发酵范围。

餐厨垃圾成分一般包括米饭、蔬菜、肉类、骨头、菜汤等，虽然不同季节不同地点的餐厨垃圾成分略有差别，但餐厨垃圾的各有机物含量无太大差别（以蛋白质、可溶性糖、粗脂肪、粗纤维含量计），以质量百分比计包含12-18%蛋白质、30-35%可溶性糖、22-28%粗脂肪、5-10%粗纤维，因此本发明优选以质量百分比计包含12-18%蛋白质、30-35%可溶性糖、22-28%粗脂肪、5-10%粗纤维的餐厨垃圾，更优选以质量百分比计包含15.14%蛋白质、33.38%可溶性糖、25.24%粗脂肪、7.58%粗纤维的餐厨垃圾。秸秆是成熟农作物茎叶（穗）部分的总称，通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油料、棉花、甘蔗和其它农作物在收获籽实后的剩余部分，本发明所述秸秆优选为高粱秸秆或玉米秸秆。