一种多原料混合近同步发酵协同作用提高产气性能的方法

摘要

本发明属于有机固体废物处理领域，公开了一种多原料近同步发酵协同作用提高厌氧产气性能的方法。该方法将有机废物(秸秆、生活垃圾、粪便等)通过各种方法使其实现多种原料近同步发酵，如进行预处理，使发酵周期长的物料(如秸秆等)发酵周期缩短，使其接近于混合物料的平均发酵周期，使易消化的物料(如餐厨垃圾、粪便等)的发酵周期适当延长，预处理后的物料混合接种厌氧消化产沼气，使得厌氧消化周期长的物料与周期短的物料产气周期达到近同步，从而实现物料的近同步发酵。该方法工艺简单，可操作性强，不但同时处理了两种及以上的多种有机固体废物，而且单位VS(可挥发性固体)物质的累积产气量平均可以提高15％～60％。

主权项

一种多原料混合近同步发酵协同作用提高产气性能的方法,其特征在于：(1)产生同步或近同步发酵的方法①使发酵周期长的原料发酵周期缩短将发酵周期长的有机固体废物经物理、化学或生物预处理与发酵周期短并且易发酵的物料混合厌氧发酵，发酵前期沼气主要是易发酵的物料降解产生的，中后期的沼气是两者共同作用产生的，平均日产气量连续维持在一个水平，使其与厌氧发酵周期短的物料产气周期达到近同步，从而实现物料的近同步发酵；②用两相厌氧消化的方法来控制发酵周期短易酸化物料的酸化时间，使其酸化类型为有益于厌氧发酵的类型；将包括果蔬和餐厨在内的易发酵酸化时间短的物料粉粹后先进入酸化相反应器，经过3～10天后，大分子的蛋白质、脂肪已经转化成被甲烷菌直接利用的乙醇和以乙酸为主的挥发性有机酸，此时将酸化相的出料加入甲烷相反应器中进行厌氧消化；③发酵周期适中的物料进行预处理对于发酵周期适中的物料，加入其发酵所需的微量元素，从而实现与发酵周期长或者发酵周期短混合厌氧消化中实现近同步厌氧消化；2)混合原料在近同步发酵过程中产生协同作用的方法所谓协同作用是指原料混合后的各项指标尽量符合厌氧消化条件的最佳指标，使混合物料中的每种原料的产气能力尽可能达到最大化，或其中一种或多种原料的降解可促进另一种或几种原料的产气性能；①易酸化物料与碱度高的物料混合a.发酵周期长的有机固体废物经过预处理后在高负荷条件下厌氧消化时，常常会由于易酸化而导致发酵失败；而加入碱度高的物料混合厌氧发酵会很好的避免酸化的发生，使厌氧消化正常进行；b.将包括果蔬和餐厨在内的易酸化的物料与市政污泥这种碱度高的物料混合厌氧发酵，市政污染中元素丰富，很好的调节厌氧消化中所需的营养元素；②富氮原料与富碳原料混合厌氧消化将预处理后的富碳原料与富氮原料混合厌氧消化很好的调节消化中所需的营养元素，充分发挥各种物料的协同作用从而使产气时间、速率均衡，混合厌氧发酵使微生物生存所需的营养元素均衡，两者的协同作用是其产气量提高的重要因素，混合厌氧消化大大缩短了反应时间，消化液的碱度处于厌氧消化的最佳范围；具体操作方法如下：将有机固体废物进行物理破碎，餐厨和果蔬粉碎成流体态渣状，秸秆粉碎成1～5cm后进行经过质量浓度为2％的NaOH溶液预处理3天后，秸秆预处理后与粪便按干物质TS质量比为0.4:1～6:1的比例充分混合，干物质指新鲜原料减去水分后的物质，以下比例如无说明均为干物质TS质量比；混合后的物料放入厌氧消化反应器中，加入接种污泥，所用的接种污泥是运行稳定的污水处理厂或沼气站的消化污泥，其pH值为7.0～8.2，TS为3％～13％，氨氮值为100～800mg/L，充分搅拌使物料均一，接种污泥的添加量为10000～20000mg/L，质量以TS计，体积为反应器工作体积；加水定容使反应器中物质的浓度为20gTS·L^‑1～80gTS·L^‑1，封闭厌氧消化反应器，反应器出气口通过输气管与计量沼气的装置相连，反应温度控制在35±2℃，厌氧消化过程中提供搅拌，12小时内产生沼气；或者将果蔬、餐厨和接种污泥混合厌氧发酵，果蔬和接种污泥经过离心倒掉上清液后与餐厨以14:5～11:1的比例在厌氧消化反应器中充分混合进行厌氧发酵，所加污泥量为10000～20000mg/L，加水定容反应器中物质的浓度为使20gTS·L^‑1～60gTS·L^‑1，封闭厌氧消化反应器，反应器出气口通过输气管与计量沼气的装置相连，反应温度控制在35±2℃，厌氧消化过程中提供搅拌，12小时内产生沼气。