CN106011177A - 以赤霉素菌渣与餐厨垃圾混合厌氧发酵产沼气的方法 - Google Patents

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    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
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    • C12P5/02—Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons acyclic
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Abstract

以赤霉素菌渣与餐厨垃圾混合厌氧发酵产沼气的方法，包括：1）餐厨垃圾经剔除较大硬物杂质，混匀后用粉碎机粉碎，＜5 mm过筛；接种污泥取富含活性甲烷菌的污泥，静置，去上清液，于发酵启动阶段按30 g/L，添加到混合底物中；2）将赤霉素菌渣与餐厨垃圾混合，使C/N比13 ~28:1；3）混合底物在CSTR中，调节温度10‑80℃，有机负荷为1‑10 gVS/(L·d)运行发酵，发酵系统中有机质降解，并产生沼气。本发明改变了厌氧发酵系统营养混合比例，保证甲烷菌活性，提高赤霉素菌渣厌氧消化速率和系统产气量；本发明实现了混合发酵的高效运行，既保证细菌活性，又提高其厌氧发酵速率，设备简单，经济实用，是一种变废为宝的环保处理方式。

Description

以赤霉素菌渣与餐厨垃圾混合厌氧发酵产沼气的方法
技术领域
本发明属于固体废弃物综合利用技术领域。涉及赤霉素菌渣和餐厨垃圾的综合利用。
背景技术
赤霉素（Gibberellin，简称GA）因其可以刺激植物枝叶生长，广泛应用于农业领域。据调研得知，全球赤霉素GA3源药90%以上在中国生产。因菌渣是赤霉素发酵液的板框过滤后产生的一种包含培养基和菌丝体的固态残渣，菌渣中富含大量的有机物，包括大分子蛋白质、氨基酸、纤维素、碳水化合物和赤霉素残留。目前赤霉素菌渣大多采取自然堆放后填埋，每年均有大量的菌渣作为化学类激素污染物被排入环境，而赤霉素已经被证明对动物生长发育有影响。随着《国家危险废物名录》规定将抗生素残渣列为危险废物以及人们对赤霉素菌渣潜在环境风险的逐渐认识，在这种情况下，迫切需要一种安全、快速、高效处理残渣的方法。目前国内对菌渣的安全处置和资源化利用研究报道较为鲜见，厌氧消化作为一种传统而高效的资源化利用途径，被广泛应用于有机废弃物的处理。对赤霉素菌渣进行厌氧消化研究具有重要的研究和现实意义。
赤霉素菌渣中含有丰富的有机物废弃物，但现场调研结果表明单独对其厌氧消化处理效果不佳。近年来我国的餐厨垃圾总量在逐年增加且其中的有机物生物质垃圾成分越来越高。统计数据表明，中国城市每年产生餐厨垃圾不低于6000万吨且预计每年增速将在10 %以上，其中约59 %为有机易腐败的生物质垃圾。传统的将餐厨垃圾饲料化处理由于其对人类有潜在的风险而被禁止，用来焚烧热值偏低成本很高且造成资源浪费，餐厨垃圾的减量化和资源化利用已经成为城市管理者急需解决的难题。通过向赤霉素菌渣中添加餐厨垃圾，可以有效地调理菌渣的理化性质，从而实现菌渣和餐厨垃圾的减量化和资源化处理。
发明内容
本发明的目的是提供一种以赤霉素菌渣与餐厨垃圾混合厌氧发酵产沼气的方法。
生物质厌氧发酵最大经济效益为变废为宝——产生沼气，厌氧发酵效果最直观表现气体收集量。
本发明是通过以下技术方案实现的。
本发明所述的以赤霉素菌渣与餐厨垃圾混合厌氧产沼气的方法，包括如下步骤。
（1）餐厨垃圾及接种污泥预处理：餐厨垃圾经剔除较大硬物杂质，再将其充分混合均匀后用粉碎机粉碎，然后经过粒径＜5 mm筛子过筛作为原料。接种污泥取富含活性甲烷菌的污泥，静置6 h后通过离心机以4000 r/min转速离心5 min，去其上清液，保留离心后的浓缩污泥并于发酵启动阶段按30 g/L（按每升发酵底物加30克接种污泥计）添加到混合底物中。
（2）赤霉素菌渣与餐厨垃圾混合厌氧发酵的混合比：将赤霉素菌渣与餐厨垃圾，混合使C/N比为13 ~28:1。
（3）混合底物的动态发酵，在CSTR（Continuously Stirred Tank Reactor完全混合反应器）设备中，调节温度10-80℃，有机负荷为1-10 gVS/(L·d)运行发酵，发酵系统中有机质降解，并伴随沼气产生。
赤霉素菌渣碳氮比（C/N比）一般为8.50左右，稍低于厌氧发酵的适合范围（13~28:1），其厌氧发酵过程可能会受氨氮抑制，而餐厨垃圾C/N比一般为30左右，混合厌氧消化能够改善生物质的C/N比，混合发酵既可以冲淡混合物中的有毒有害物质，又可以有利于其稳定降解，充分发挥生物质之间的协同作用，并提高有机物负荷率和消化装置的效率。除了能改善厌氧发酵系统的营养组成外，混合厌氧消化比单一处理更具有经济效益，减少了处理装置中单位体积的处理成本。
本发明的有益效果是。
（1）通过向赤霉素菌渣中混合有机物含量丰富的餐厨垃圾，系统中C/N得到提升，也合理的改变了厌氧发酵系统营养混合比例，保证甲烷菌活性，不仅提高赤霉素菌渣厌氧消化速率，也提高了系统产气量，混合厌氧发酵产气量最高组较高于纯菌渣组3.39倍；厨垃圾混合比例越高，VS去除率也随之提高，VS去除率比纯菌渣系统提高68.47 %。
（2）餐厨垃圾极易水解酸化，很容易发生有机酸的积累而使系统的pH值下降，赤霉素菌渣水解速度较慢，两者中和反应，保证了系统环境，有利于甲烷菌持续活性，促使厌氧消化进行。
（3）利用CSTR设备对赤霉素菌渣和餐厨垃圾进行混合湿式厌氧消化，可以实现混合发酵的高效运行，保证细菌活性的同时，提高其厌氧发酵速率，设备也较为简单，经济实用，厌氧发酵所产生沼气是一种变废为宝的环保处理方式。
具体实施方式
本发明将通过以下实施例作进一步说明。
本发明以下实施例所用的赤霉素菌渣，取自国内某大型赤霉素生产厂家，其赤霉素菌渣的碳氮比约为8.50，餐厨垃圾取自某高校食堂，其餐厨垃圾的碳氮比约为30。
实施例1。
餐厨垃圾取经剔除较大杂质，再将其充分混合均匀后用粉碎机将其粉碎，然后经过粒径＜5 mm筛子过筛作为原料。接种污泥应取富含活性甲烷菌的污泥，用离心机将静置6 h后的污泥以4000 r/min转速离心5 min，去其上清液，选取离心后的浓缩污泥并于发酵启动阶段按30 g/L（按每升发酵底物加30克接种污泥计）添加到混合底物中。将赤霉素菌渣与餐厨垃圾按13.5:1的碳氮比为进行混合，在混合底物浓度VS =10 g/L，厌氧发酵温度35±1℃，有机负荷4 gVS/(L·d)，水力停留时间8.6d的反应条件下，日最高产气量平均达到650m L/d。
实施例2。
餐厨垃圾取经剔除较大杂质，再将其充分混合均匀后用粉碎机将其粉碎，然后经过粒径＜5 mm筛子过筛作为原料。污泥应取富含活性甲烷菌的污泥，用离心机将静置6 h后的污泥以4000 r/min转速离心5 min，去其上清液，选取离心后的浓缩污泥并于发酵启动阶段按30 g/L（按每升发酵底物加30克接种污泥计）添加到混合底物中。将赤霉素菌渣与餐厨垃圾按13.5:1的碳氮比为进行混合，在混合底物浓度VS =10 g/L，厌氧发酵温度为45±1℃，有机负荷为5 gVS/(L·d)，水力停留时间为5.5d的反应条件下，日最高产气量平均达到720 mL/d。
实施例3。
餐厨垃圾取经剔除较大杂质，再将其充分混合均匀后用粉碎机将其粉碎，然后经过粒径＜5 mm筛子过筛作为原料。污泥应取富含活性甲烷菌的污泥，用离心机将静置6 h后的污泥以4000 r/min转速离心5 min，去其上清液，选取离心后的浓缩污泥并于发酵启动阶段按30 g/L（按每升发酵底物加30克接种污泥计）添加到混合底物中。将赤霉素菌渣与餐厨垃圾按13.5:1的碳氮比为进行混合，在混合底物浓度VS =10 g/L，厌氧发酵温度为55±1℃，有机负荷为6 gVS/(L·d)，水力停留时间为4.3d的反应条件下，日最高产气量平均达到760 mL/d。

Claims (1)

1.以赤霉素菌渣与餐厨垃圾混合厌氧发酵产沼气的方法，其特征是包括如下步骤：
（1）餐厨垃圾及接种污泥预处理：餐厨垃圾经剔除较大硬物杂质，再将其充分混合均匀后用粉碎机粉碎，然后经过粒径＜5 mm筛子过筛作为原料；接种污泥取富含活性甲烷菌的污泥，静置6 h后通过离心机以4000 r/min转速离心5 min，去其上清液，保留离心后的浓缩污泥并于发酵启动阶段按按每升发酵底物加30克接种污泥计，添加到混合底物中；
（2）赤霉素菌渣与餐厨垃圾混合厌氧发酵的混合比：将赤霉素菌渣与餐厨垃圾混合，使C/N比为13 ~28:1；
（3）混合底物的动态发酵，在CSTR设备中，调节温度10-80℃，有机负荷为1-10 gVS/(L·d)运行发酵，发酵系统中有机质降解，并伴随沼气产生。
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