[发明专利]由纤维底物生产沼气的方法

说明书

本发明涉及一种通过厌氧发酵从纤维底物生产沼气的方法。该方法的特征在于a)根据发酵罐中测定的TSS含量，将纤维底物与工艺液体一起进料至含有厌氧微生物的发酵罐中，b)使该发酵罐中的纤维底物经湿法发酵以产生沼气，c)从发酵罐中取出含有发酵后纤维底物的产物，并测定发酵罐中的TSS含量，d)比较测定的TSS含量与指定的目标范围；和e)根据d)的结果调整步骤a)的重复次数，以使发酵罐中的TSS符合目标范围。

本发明涉及一种通过厌氧发酵从纤维底物生产沼气的方法。

背景技术

通过微生物厌氧过程(也称为发酵)分解有机底物是已知的。在生产沼气(主要是甲烷和二氧化碳的混合物)时，有机底物的分解在几个阶段(水解、酸化和甲烷形成)中发生。使用的底物是有机物质或各种有机物质的混合物。某些微生物或微生物群适合于基于不同底物和所需产物的发酵过程。除了供应底物外，还必须确保营养供应和合适的工艺参数(例如温度和压力)以便成功发酵。有机底物根据组分不同，厌氧条件下分解的效果不同。简单的分子以及碳水化合物、蛋白质和脂质易于分解。纤维成分的大分子如半纤维素和纤维素以及木质素很难甚至不能厌氧分解。不可分解的纤维组分被从工艺中除去。

近年来，沼气生产变得越来越重要。尽管最初对厌氧处理主要关注点为将污水污泥厌氧处理并生成沼气，但近年来更关注于从农业栽培生物质(例如整棵植物青贮，或与粪肥与其他牲畜的排泄物的发酵结合)回收沼气。由于没有食物或饲料竞争，农业废料生产沼气越来越受到关注。然而农业废料通常是纤维性的，因而可分解的底物较少。为了获得高利润率，需要尽量提高含纤维的有机底物的沼气产量。有许多技术提案旨在实现这一目标。

实现高沼气产量的现有技术是适度且连续地底物进料、充足的大量和微量营养素的供应以及发酵过程中提供底物最长可能的停留时间。鉴于装置的经济效率，需要在高容量和长停留时间的之间做出折中，以获得高沼气产率。通常折中的办法是提高设备的输出，直到工艺质量降低或工艺稳定性降低。

在纤维底物的发酵中，限制因素通常是发酵罐中的混合度或实际粘度。由于其高纤维含量，水解为分解工艺的限制性因素。

本领域技术人员已知的是，来自某些干物质(TS)的发酵罐内容物的粘稠度在发酵过程中显著升高。因此，混合度、对流性物料的输送和最终沼气的生成，都受到了严重的影响。对于湿法发酵，文献中记载了最大可能的TS含量的不同数值。例如，在《沼气指南》(ISBN3-00-014333-5,6th Edition,2013)中，对于湿法发酵，给出了12％的典型限度。

此外，《沼气指南》中关于不同底物的描述中没有明确的限度：

“在湿法发酵过程中，在发酵液中发现质量百分比高达12％的干物质(TS)。根据经验来讲，质量百分比15％的限制为介质的可泵送性的一般经验，但是这个数值是定性的且不适用于所有的原材料。一些精细分散的颗粒分布和高溶质含量的底物，即使TS成分质量百分比高达20％，仍然可泵送例如来自罐的分散的食品颗粒。在另一方面，其他底物(例如水果和蔬菜外皮)的可堆叠形式可达质量百分比10-12％”。

本发明特别地解决了提供一种从任何纤维底物高效且经济地生产沼气工艺概念的问题。

发明概述

根据权利要求1的通过厌氧发酵从纤维底物生产沼气的方法解决或至少缓和了上述问题，其包括以下步骤：

a)根据发酵罐中测定的TSS含量，将纤维底物与工艺液体一起进料至含厌氧微生物的发酵罐中，

b)使该发酵罐中的纤维底物经湿法发酵产生沼气，

c)从发酵罐中取出含有流出物的发酵纤维底物并测定其TSS含量，

d)比较测定的TSS含量与指定的目标范围，

e)调整纤维底物和/或工艺液体的进料。