[发明专利]一种提高有机废水厌氧消化效率的方法及其应用

说明书

本发明提供了一种提高有机废水厌氧消化效率的方法及其应用，属于有机废水厌氧消化技术领域。本发明通过在有机废水厌氧消化体系中添加十二烷基二甲基甜菜碱，大幅度提高了厌氧消化体系内产氢产乙酸菌和产甲烷菌的活性，从而提高了丙酸和乙酸降解速率，有助于厌氧消化体系从酸化中恢复，在厌氧消化中提高产甲烷速率。

技术领域

本发明属于有机废水厌氧消化技术领域，尤其涉及一种提高有机废水厌氧消化效率的方法及其应用。

背景技术

随着工业化和城市化进程的推进，能源危机和环境污染已成为我国面临的主要问题。有机废水的厌氧消化不仅能经济有效地去除污染物，同时能回收氢气和甲烷等可再生能源，因而受到广泛地关注和应用。复杂的有机物经过水解发酵菌群、产氢产乙酸菌群和产甲烷菌群共同作用后，生成甲烷和二氧化碳。不同类群微生物之间相互配合、相互制约。厌氧消化过程的稳定进行，是其中各类群微生物代谢活性平衡、协调作用的结果。产氢产乙酸菌群的生态位处于水解发酵菌群和产甲烷菌群之间，在厌氧消化工艺中起着承上启下的关键作用。但是由于产氢产乙酸反应受到热力学限制，不能自发进行，必需通过和嗜氢产甲烷菌互营共生，才能完成丙酸的厌氧降解。并且产氢产乙酸反应和产甲烷反应生成的能量较少，使得这两类微生物的生长速率慢、代谢活性低。水解发酵菌群的生长代谢速率远高于产氢产乙酸菌群和产甲烷菌群，所以其代谢产物，如丙酸和丁酸等挥发酸(VFAs)常在厌氧消化系统中积累。VFAs的积累会进一步抑制产氢产乙酸菌群和产甲烷菌群的活性，造成厌氧消化系统的“酸败”。因此，欲提高厌氧消化系统的处理效能，关键是提高产氢产乙酸菌群的活性。

虽然已有关于提高厌氧消化系统中产氢产乙酸活性技术的报道，但是投加的菌种需要购买或利用专门的厌氧设备进行培养，亦或投加导电材料驯化厌氧污泥。这些措施前期准备工作较大，驯化时间较长，在厌氧消化系统发生酸化时，不能经济有效的提高丙酸的降解速率。因此，如何开发一种可以强化产氢产乙酸菌群功能的高效厌氧消化技术成为本领域迫切需要解决的一个技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种提高有机废水厌氧消化效率的方法及其应用，可以有效提高产氢产乙酸菌和/或产甲烷菌的活性，进而提高丙酸厌氧降解速率和产甲烷速率。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种提高有机废水厌氧消化效率的方法，包括在有机废水厌氧消化体系中添加十二烷基二甲基甜菜碱。

优选的，所述十二烷基二甲基甜菜碱在厌氧消化体系中的添加量为1～50mg/L。

优选的，所述有机废水厌氧消化体系中含有厌氧活性污泥和丙酸厌氧培养基。

优选的，将厌氧活性污泥接种到含有十二烷基二甲基甜菜碱的丙酸厌氧培养基中进行厌氧消化。

优选的，厌氧活性污泥的接种量为丙酸厌氧培养基体积的5～10％。

优选的，所述厌氧活性污泥经厌氧消化体系进行2～3次重复培养。

优选的，所述厌氧活性污泥取自厌氧消化反应器。

优选的，所述厌氧消化温度为30～40℃。

优选的，所述厌氧消化在140～150rpm的恒温摇床中进行。

本发明还提供了上述方法在产甲烷中的应用。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明通过厌氧消化体系中添加的十二烷基二甲基甜菜碱在菌体细胞膜外层的吸附，调节细胞表面的亲水亲脂性能，从而促进微生物的凝集过程和底物的吸收，大幅度提高氢/甲酸的传递速率和厌氧消化体系内产氢产乙酸菌、产甲烷菌活性，从而提高丙酸和乙酸降解速率，有助于厌氧消化体系从酸化中恢复，提高产甲烷速率。