[发明专利]一种分析餐厨垃圾厌氧消化产甲烷能力的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种分析餐厨垃圾厌氧消化产甲烷能力的方法，属于有机固体废弃物处理技术领域。

背景技术

餐厨垃圾的主要成分是糖类、蛋白质类、脂肪类和纤维素类物质，因为地域、季节和饮食习惯的不同，餐厨垃圾中各组分的含量可能有很大差别，其产甲烷性能也存在差异。另外，各组分的产甲烷特性相对稳定，可以通过测定某一实际餐厨垃圾中各组分的含量来模拟和预测其产甲烷特性。尽管有些文献报道了关于餐厨垃圾及其组分的产气研究，但是鲜有关于各组分对餐厨垃圾产气的影响以及相关模型的研究报道。

为获得有机物的产甲烷潜力，传统方法是进行产甲烷潜力实验，但是该实验耗时较长，通常需要30-60天。而采用数学模型可以快速获得产甲烷潜力的结果，比如Buswell公式，它根据底物的化学特性计算理论的产甲烷量，然而该类模型不能提供有关底物降解的动力学信息。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种评估餐厨垃圾厌氧消化产甲烷的动力学模型，包括(a)，(b)，(c)，(d)，(e)；

(a)，y(t)＝8.66+1.63×B₁×P₁(t)+1.01×B₂×P₂(t)+1.16×B₃×P₃(t)+1.3×B₄×P₄(t)；

(b)P₁(t)＝496.94×(1-e^-0.147×t)；

(c)P₂(t)＝422.06×(1-e^-0.122×t)；

(d)P₃(t)＝431.25×(1-e^-0.178×t)；

(e)

P₁(t)、P₂(t)、P₃(t)、P₄(t)分别表示淀粉、纤维素、蛋白质和脂肪在t时刻的产气量；y(t)表示t时刻餐厨垃圾的产甲烷量；B_i(i＝1,2,3,4)分别表示餐厨垃圾中淀粉、蛋白质、纤维素和脂肪的百分含量；e为自然对数；t为消化反应时间。

本发明的第二个目的是提供一种评估餐厨垃圾产甲烷能力的方法，所述方法是应用所述动力学模型，根据餐厨垃圾中淀粉、蛋白质、脂肪和纤维素的百分含量，代入所述动力学模型中，计算餐厨垃圾产甲烷量随时间的变化以及最大的甲烷产量。

在本发明的一种实施方式中，所述餐厨垃圾TS为20～30％，VS为20～25％，淀粉含量为20～40％，蛋白质含量为15～25％，脂肪含量为15～25％，纤维素含量为15～30％。

在本发明的一种实施方式中，所述餐厨垃圾TS为24.13％，VS为22.60％，淀粉含量为31.87g/gTS，蛋白质含量为21.02g/gTS，脂肪含量为17.56g/gTS，纤维素含量为23.21g/gTS。

在本发明的一种实施方式中，所述餐厨垃圾TS为25.95g/gTS，VS为24.46g/gTS，淀粉含量为35.61g/gTS，蛋白质含量为18.72g/gTS，脂肪含量为19.11g/gTS，纤维素含量为20.82g/gTS。

本发明的第三个目的是提供一种产甲烷的方法，所述方法是应用所述动力学模型，根据餐厨垃圾中淀粉、蛋白质、脂肪和纤维素的百分含量，代入所述动力学模型中，计算餐厨垃圾产甲烷量为最大甲烷产量80～100％所需的发酵时间，并在35～37℃下发酵相应时间。

在本发明的一种实施方式中，所述方法接种污泥进行厌氧发酵；所述污泥的性质为TS13～18％，VS 11～16％。

在本发明的一种实施方式中，所述方法接种污泥进行厌氧发酵；所述污泥的性质为TS16.21％，VS 14.22％。

在一种实施方式中，所述厌氧消化是在37℃下进行。

在一种实施方式中，所述接种物/底物的TS比为2.66，含固率为8.06％，初始pH为8.87。

在一种实施方式中，所述调节含固率是用水调节；调整pH是用NaOH溶液和/或HCl溶液调节。

在一种实施方式中，所述发酵在产甲烷潜力测试系统(AMPTSⅡ)中进行。

在一种实施方式中，所述底物量为8gTS，所述底物为米饭、肉和蔬菜。

本发明还提供所述动力学模型在降解餐厨垃圾方面的应用。