[发明专利]改性生物炭在餐厨垃圾厌氧消化产甲烷中的应用方法

说明书

本发明属于生物炭制备领域和固体废物处理技术领域，尤其涉及一种改性生物炭在餐厨垃圾厌氧消化产甲烷中的应用方法。基于负载了铁镍复合氧化物NiFe₂O₄的改性生物炭颗粒的特性，将其投加到餐厨垃圾厌氧消化产甲烷系统中，负载了铁镍复合氧化物NiFe₂O₄的改性生物炭优化了生物炭的导电性能，补充厌氧消化所需的金属微量元素，富集厌氧功能菌群，强化产酸菌与产甲烷菌之间的电子传递过程，缓解系统酸化问题，显著提高餐厨垃圾厌氧消化的甲烷产量，并且改性生物炭具有磁性，便于回收循环利用。本发明还提出了一种用于以上用途的改性生物炭的制备方法，成本低廉、工艺简单，适合改性生物炭在餐厨垃圾厌氧消化过程中的大批量应用。

技术领域

本发明属于生物炭制备领域和固体废物处理技术领域，尤其涉及一种改性生物炭在餐厨垃圾厌氧消化产甲烷中的应用方法。

背景技术

随着经济的快速发展，餐厨垃圾产量逐年递增，亟需妥善的处理处置。厌氧消化技术可有效的处理有机废物并产生清洁能源，是目前实现餐厨垃圾资源化、能源化处理的有效技术手段。但在餐厨垃圾厌氧消化产甲烷过程中，由于有机质快速降解产生大量挥发性脂肪酸积累，导致系统过度酸化，甲烷产率过低等问题。目前，向厌氧消化体系中投加生物炭被证明是提高餐厨垃圾厌氧消化产甲烷效率的重要途径之一。一方面，生物炭具有丰富的孔隙、活性官能团和较大的比表面积，可以为微生物提供适宜的生长微环境，另一方面生物炭具有良好的导电性，可以显著促进互营细菌与产甲烷菌之间的电子传递过程，提高餐厨垃圾厌氧消化产甲烷效率。此外，生物炭一般呈碱性，可以提高餐厨垃圾厌氧系统的碱度，有效缓解餐厨垃圾有机物快速水解过酸化导致的酸抑制问题，提高餐厨垃圾厌氧消化工艺稳定性。然而，在实际应用过程中，为达到良好的分散效果，生物炭粒径往往很小以致难以回收，不仅造成了生物炭的浪费，其对环境也有一定污染。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出了一种改性生物炭在餐厨垃圾厌氧消化产甲烷中的应用方法，具体包括以下步骤：

将改性生物炭与餐厨垃圾充分混合，混合后的物料投加到厌氧反应器中，调节厌氧反应器中溶液的初始pH为中性，并在中温下进行厌氧消化产甲烷。

所述餐厨垃圾在混合之前可以进行预处理，所述预处理的方法为：经过分选去除餐厨垃圾中难以生化降解的部分物质，比如骨头、鱼刺、餐巾纸等，并将分选后的餐厨垃圾打成浆状。

优选地，所述改性生物炭在餐厨垃圾中的添加浓度为1-15g/L，所述厌氧消化产甲烷的方法和条件为：采用序批式厌氧消化，将厌氧反应器中的初始液体pH调节到7.0-7.5，温度为30-40℃，加水稀释至含固率为10-30％，接种率(kg VS_餐厨垃圾/kg VS_接种物)为1：(1-3)，有机负荷为10-20gVS/L，其中VS为餐厨垃圾的挥发性固体含量。

所述改性生物炭为负载了铁镍复合氧化物NiFe₂O₄的生物炭颗粒。

进一步地，在完成厌氧消化生产甲烷后，可以对改性生物炭进行回收和循环利用，具体如下：

厌氧消化产甲烷结束后，对沼渣和沼液进行分离，在分离获得的沼渣中，采用磁性分离对其中改性生物炭进行回收，回收得到的改性生物炭经过清洗、干燥后循环利用。其中清洗可以先用NaOH等碱液进行清洗后再反复用去离子水清洗，直至pH值为中性。

优选地，磁性分离的方法为将磁铁插入沼渣中来回移动，吸引改性生物炭。磁铁可以采用N42圆柱形强力磁铁。