[发明专利]一种自给自足的沼气发酵性能生物强化方法

说明书

本发明公开了一种自给自足的沼气发酵性能生物强化方法。该方法在沼气发酵体系运行中，从辅助罐中取出生物强化菌剂，按一定剂量及周期投加到沼气发酵灌中，提高沼气发酵性能，所述的生物强化菌剂是以沼气发酵灌的出料发酵液为接种物，利用含碳源和无机盐的培养基培养获得。本发明利用自给自足的生物强化菌剂提高沼气发酵性能，具体是提高厌氧发酵有机负荷、发酵浓度及产气率等，还可缓解酸抑制及氨抑制，促进沼气发酵罐启动，促进酸败发酵体系恢复产气，并且无需购买菌剂，可避免菌剂的保存，运输，节约生物强化成本。

技术领域

本发明涉及厌氧发酵制备生物燃气的技术领域，具体涉及一种自给自足的沼气发酵性能生物强化方法。

背景技术

利用厌氧发酵技术处理废弃物可减少环境污染并缓解能源短缺。近年来，我国沼气产业发展较快，但部分沼气工程运行管理不善，导致发酵性能不佳，甚至处于闲置状态。而多数沼气工程为了避免有机负荷过载，在相对较低的发酵浓度下连运行，以提高连续运行的稳定性。但是，低负荷运行就导致沼气工程容积产气率低，经济效益差。而高有机负荷厌氧发酵系统容易发生挥发性脂肪酸累积，导致发酵体系内pH下降，抑制产甲烷活性，从而使沼气工程产气下降，甚至停止产气。

不改变沼气发酵罐及工艺的前提下，提高厌氧发酵的性能主要方法有：通过混合发酵调节C/N使发酵微生物营养均衡，提高生物量；或添加微量元素促进微生物生长，促进产甲烷关键酶活，提高产气。然而沼气发酵性能促进方法，各有利弊，混合发酵对原料的选择和供应要求较高，添加微量元素的种类和剂量较难快速确定，且过量的微量元素对发酵后沼渣的利用也有不利影响。此外，以上两种方法均无法从根本上解决厌氧发酵产酸和产甲烷阶段不匹配的问题。因参与厌氧发酵产酸阶段的为细菌，而参与产甲烷阶段的为古菌，细菌的生长速度及对不利环境的抗逆性菌高于产甲烷古菌，因此，提高厌氧发酵产气需从微生物层面入手，提高产甲烷菌的生物量，使其与产酸细菌的代谢速率匹配。

利用生物强化技术即通过向沼气发酵体系投加产甲烷菌的方式，提高产甲烷菌在发酵系统内的生物量及比例，从而与产酸菌的数量剂代谢速度现匹配，以此提高发酵效率。然而，目前有效且生产工艺较成熟的产甲烷菌剂产品甚少，而且产甲烷纯菌需严格厌氧，培养技术要求高；另外菌剂液体或固体产品的制备、保存技术仍未突破。因此，有必要开发一种产甲烷菌剂培养工艺简单，无需购买菌剂、自给自足的生物强化厌氧发酵方法，即可避免菌剂的保存，运输，又可节约生物强化成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种自给自足的沼气发酵性能生物强化方法。通过该方法获得的生物强化菌剂，由具有协同代谢的多种类型的微生物组成，主要包括降解丙酸的细菌以及产甲烷古菌，该菌剂的微生物在培养基中呈分散状，不会聚集成团，将该菌剂投加到沼气发酵罐中可提高厌氧发酵的有机负荷，提高原料利用率，从而提高池容产气率及原料产气率，具有培养简单，强化效果明显、低成本等优点。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种自给自足的沼气发酵性能生物强化方法，是在沼气发酵罐附近配置一个生物强化辅助罐，用于培养产甲烷菌群，在沼气发酵体系运行中，从辅助罐中取出生物强化菌剂，按一定剂量及周期投加到沼气发酵灌中，提高沼气发酵性能，所述的生物强化菌剂是以沼气发酵灌的出料发酵液为接种物，利用含碳源和无机盐的培养基培养获得。

优选，所述的生物强化菌剂的培养方法包括以下步骤：

(1)接种阶段：将沼气发酵罐中的出料发酵液泵入辅助罐中，当发酵液体积达到辅助罐工作体积的60％时，每24h加一次培养基至辅助罐中，培养基添加量为辅助罐工作体积10％，连续添加4天，直至发酵液及培养基的总体积达到辅助罐的总工作体积；

(2)富集培养阶段：每24h排出辅助罐工作体积5％-10％的菌液，并加入相同体积的新鲜培养基，监测产气量及pH，培养至少20d后，当产气量达到理论产气量的60％以上时，菌液和菌泥可作为生物强化菌剂用于生物强化。