CN106047979B - 一种微生物后处理深度提升醋糟厌氧发酵产甲烷潜力的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种微生物后处理深度提高醋糟厌氧发酵产甲烷潜力的方法，属于固废资源化领域。步骤包括：醋糟厌氧发酵：以取自稳定运行的中温污泥厌氧消化反应器的出料启动醋糟厌氧发酵系统，以鲜醋糟进料，水浴保持35℃，进行间歇搅拌，SRT为10 d。微生物后处理：将厌氧发酵后醋糟进行固液分离，剩余固体与微生物按10~50：1的比例混合均匀，于35℃处理24 h。过程采用间歇微曝气，溶解氧浓度为0~0.4 mg/L。二次厌氧发酵：将处理后的醋糟回流至醋糟厌氧发酵系统，进行二次发酵（或直接进入下一个厌氧发酵系统二次发酵）。本发明提供的微生物后处理方法，能显著提高醋糟等纤维类原料的厌氧发酵产甲烷潜力，实现醋糟的深度降解和资源化利用。

Description

一种微生物后处理深度提升醋糟厌氧发酵产甲烷潜力的方法

技术领域

本发明涉及一种微生物后处理深度提高醋糟厌氧发酵产甲烷潜力的方法，属于固体废物资源化领域。

背景技术

我国食醋年产量约300万吨，按照生产1 t标准固态发酵二级食醋产生0.6~0.7 t醋糟计算，醋糟的年产量约180~210万吨。醋糟具有酸性大，腐烂慢的特点。目前，大部分醋糟被直接作为垃圾进行填埋处理，在增大城市环境处理负荷的同时还造成了资源的严重浪费，已经成为城市环境卫生治理的一大难点。

醋糟主要成分为稻壳、谷糠、高粱壳等，含有大量未被降解利用的以粗纤维和非蛋白氮等为代表的有机质组分，而对其进行资源化利用是解决制醋行业环境污染问题的最佳出路。近年来，国内外在醋糟的资源化利用方面进行了广泛的研究，已在饲料、食用菌栽培料(饲料原料、食用菌栽培料、植物无土栽培基质)、生产有机肥和医药、生物质能源等方面有了一定程度的应用。然而，由于醋糟的利用过程中存在烘干耗能大、成本高、整体消耗量少等问题，并没有实现醋糟的充分利用，实现有机废弃物资源的综合利用，有必要拓宽醋糟的处理处置的技术路线。

有机废弃物的厌氧发酵是近年来研究的热点领域。利用醋糟进行厌氧发酵，能够在降解有机物的同时产生甲烷等生物质能气体。因此，无论是从解决环境污染还是从资源综合利用的角度看，该技术都是值得推广的。但是，醋糟本身的蛋白氮含量较低，而粗纤维含量较高，难以被生物降解，直接厌氧发酵的TS降解率仅40%左右，因而需要采取一定的措施提高醋糟的可生物降解性，尤其是厌氧消化系统中难以被厌氧微生物降解的组分，提高厌氧发酵生物质气体的产量和质量。

发明内容

针对醋糟厌氧发酵过程中微生物难以降解的纤维素类物质，本发明的目的在于提供一种微生物后处理深度提高醋糟厌氧发酵产甲烷潜力的方法，利用专性纤维素降解复合微生物制剂（甲烷氧化菌、硝化菌、白腐菌、褐腐菌和硫酸盐还原菌等为主），在其最适生存条件下，对厌氧发酵后残余的未被降解的纤维素类物质进行处理，提高纤维素降解率，从而促进醋糟厌氧发酵的甲烷产率和产量。

本发明提出的一种微生物后处理深度提高醋糟厌氧发酵产甲烷潜力的方法，具体步骤如下：

（１）醋糟厌氧发酵：以取自稳定运行的中温污泥厌氧反应器的污泥为接种泥，启动醋糟厌氧发酵系统，将接种泥、水投入到醋糟厌氧发酵系统中，以鲜醋糟为进料，控制接种泥与鲜醋糟的质量比（VS）为1：1，且接种泥含固率（TS）不超过20%，醋糟厌氧发酵系统的温度为35℃，进行间歇式搅拌，搅拌运行10 min，停止60 min，SRT为10 d；

（２）微生物预处理：将步骤（１）厌氧发酵后醋糟进行固液分离，沼液排放，剩余固体沼渣进入微生物后处理系统，将剩余固体与微生物制剂按（10~50）：1的质量比充分混合后，于35℃下，进行24 h的处理。过程中采用间歇微曝气，保持预处理过程中溶解氧浓度为0.4mg/L；

（３）二次厌氧发酵：将步骤（２）经微生物处理后的醋糟重新回流至醋糟厌氧发酵系统，与进料鲜醋糟混合，进行二次发酵；或步骤（２）经微生物处理后的醋糟直接进入下一个厌氧消化系统进行二次发酵。

本发明中，所述微生物制剂为由甲烷氧化菌、硝化菌、白腐菌、褐腐菌和硫酸盐还原菌组成的复合制剂。其中：

组成　　　　 　　质量百分比

甲烷氧化菌　　　　5-10%

硝化菌　　　　　　5-10%

白腐菌　　　　　　20-30%

硫酸盐还原菌　　　10-20%

其余为褐腐菌，其总质量满足100%。

本发明中，对厌氧发酵后剩余的醋渣进行微生物处理，主要针对其中难降解、未被降解的纤维素类物质。

本发明的有益效果在于：

（１）利用白腐菌、褐腐菌等具有强木质纤维素降解能力的微生物对厌氧发酵后剩余沼渣进行处理，有针对性地降解厌氧发酵后仍未降解的木质纤维素类物质，针对性强，处理效率高。同时甲烷氧化菌、硝化菌、硫酸盐还原菌等的存在能迅速消耗产生的不利的中间产物，进一步促进木质纤维素类物质的降解。

（２）微生物培养成本低，一次启动，无需持续投加，操作简便安全，适于工业化推广。

（３）本方法不仅限于醋糟，还可推广到酒糟、秸秆等纤维素类工业、农业废弃物，应用范围广。

附图说明

图1为本方法的工艺流程示意图。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本发明，但本发明的保护范围不限于所述内容。

实施例中所用醋糟全部取自某酱醋厂，经测定：TS为27.7%，VS为24.1%，VS/TS为87.2%。以干基计，蛋白质含量为11.3%，脂质含量为5.6%，多糖含量为7.6%，纤维素含量为33.1%，半纤维素含量为20.9%，木质素含量为8.6%，灰分为3.5%。所用接种泥取自稳定运行的污泥中温厌氧消化反应器，其TS为5.8%，VS为5.1%，VS/TS为87.9%。

实施例1：

(1)醋糟厌氧发酵：以取自稳定运行的中温污泥厌氧消化反应器的出料为接种泥，启动醋糟厌氧发酵系统，醋糟厌氧发酵系统体积为6 L，将接种泥用去离子水稀释至含固率为10%后，取6000 g投入到醋糟厌氧发酵系统中，以鲜醋糟为进料，水浴保持醋糟厌氧发酵系统温度为35℃，进行间歇式搅拌，搅拌运行10 min，停止60 min，每天称取鲜醋糟107 g，用去离子水稀释至500 g，进料，并出料500 g，连续运行醋糟厌氧发酵系统，SRT为10 d。

(2)微生物后处理：将厌氧发酵系统出料固液分离，剩余固体与微生物制剂（以质量百分比计：甲烷氧化菌10%、硝化菌10%、白腐菌30%、褐腐菌30%和硫酸盐还原菌20%）按干重50：1的比例充分混匀后，进入微生物处理反应器进行24 h的微生物后处理，反应器通过水浴保持35 ℃，进行间歇微曝气，保持预处理过程中溶解氧浓度为0.4 mg/L，设置出料前2h停止曝气。其中：微生物制剂由甲烷氧化菌、硝化菌、白腐菌、褐腐菌和硫酸盐还原菌组成。

(3)二次厌氧发酵：将微生物制剂处理后的醋糟以1：1的比例与鲜醋糟混合后，重新作为进料回流至醋糟厌氧发酵系统，进行二次发酵。

生物处理后醋糟与鲜醋糟混合进料，TS降解率提高40.4%，甲烷总产量上升29.5%。

实施例2：

(1)醋糟厌氧发酵：以取自稳定运行的中温污泥厌氧反应器的出料为接种泥，启动醋糟厌氧发酵系统，体积为6 L，将接种泥用去离子水稀释至含固率为10%后，将接种泥、水取6000 g投入到醋糟厌氧发酵系统中，水浴保持醋糟厌氧发酵系统温度为35 ℃，进行间歇式搅拌，搅拌运行10 min，停止60 min，每天称取鲜醋糟214g，用去离子水稀释至500 g，进料，并出料500 g，连续运行反应器，SRT为10 d。

(2) 微生物后处理：将厌氧发酵系统出料固液分离，剩余固体与微生物制剂（以质量百分比计：甲烷氧化菌10%、硝化菌10%、白腐菌30%、褐腐菌30%和硫酸盐还原菌20%）按20：1的比例充分混匀后，进入微生物处理反应器进行为期24 h的微生物后处理，反应器通过水浴保持35 ℃，进行间歇微曝气，保持预处理过程中溶解氧浓度为0.4 mg/L，设置出料前2 h停止曝气。其中：微生物制剂由甲烷氧化菌、硝化菌、白腐菌、褐腐菌和硫酸盐还原菌组成。

(3) 二次厌氧发酵：将生物处理后的醋糟直接进入新的厌氧发酵系统，，进行二次发酵。

生物处理后醋糟的TS降解率提高52.6%，甲烷产量上升43.2%。

Claims (2)

1.一种微生物后处理深度提高醋糟厌氧发酵产甲烷潜力的方法，其特征在于具体步骤如下：

（1）醋糟厌氧发酵：以取自稳定运行的中温污泥厌氧反应器的污泥为接种泥，启动醋糟厌氧发酵系统，将接种泥、水投入到醋糟厌氧发酵系统中，以鲜醋糟为进料，控制接种泥VS与新醋糟VS的质量比为1：1，且接种泥含固率TS不超过20%，醋糟厌氧发酵系统的温度为35℃，进行间歇式搅拌，搅拌运行10 min，停止60 min，SRT为10 d；

（２）微生物预处理：将步骤（1）厌氧发酵后醋糟进行固液分离，沼液排放，剩余固体沼渣进入微生物后处理系统，将剩余固体与微生物制剂按（10~50）：1的质量比充分混合后，于35℃下，进行24 h的处理，过程中采用间歇微曝气，保持预处理过程中溶解氧浓度为0.4 mg/L；

（３）二次厌氧发酵：将步骤（２）经微生物处理后的醋糟重新回流至醋糟厌氧发酵系统，与进料鲜醋糟混合，进行二次发酵；或步骤（２）经微生物处理后的醋糟直接进入下一个厌氧消化系统进行二次发酵；

所述微生物制剂为由甲烷氧化菌、硝化菌、白腐菌、褐腐菌和硫酸盐还原菌组成的复合制剂，其中：

组成　　　　 　　质量百分比

甲烷氧化菌　　　　5-10%

硝化菌　　　　　　5-10%

白腐菌　　　　　　20-30%

硫酸盐还原菌　　　10-20%

其余为褐腐菌，其总质量满足100%。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于对厌氧发酵后剩余的醋渣进行微生物处理，主要针对其中难降解、未被降解的纤维素类物质。