[发明专利]提升厌氧消化产甲烷效率的方法

说明书

本发明公开了提升厌氧消化产甲烷效率的方法，该方法在厌氧消化体系中添加氯化铈改性的菌糠生物炭；所述厌氧消化体系包括发酵底物和离心后的接种物，菌糠生物炭的添加量为接种物干重的10%‑30%；所述菌糠生物炭采用如下方法制备：将菌糠粉末和七水氯化铈溶液混合得菌糠浑浊液，用NaOH溶液进行滴定，之后进行活化；经干燥，将改性菌糠块进行粉碎，所得改性菌糠粉末炭化，经自然冷却，得氯化铈改性的菌糠生物炭。本发明这不仅解决了现有低成本生物炭的制备问题，也能提高转化效率，而且可以极大地提升厌氧消化产甲烷效率，其产甲烷效率提升大于70%。本发明集有机废弃物污染防治与能源化利用为一体，可以获得很好的经济效益和社会效益。

技术领域

本发明涉及生物炭制造技术和废弃物能源化利用领域，更具体地说，本发明涉及提升厌氧消化产甲烷效率的方法。

背景技术

生物炭是指生物质在缺氧或无氧条件下高温灼烧形成的物质，是一种比较普遍的环保材料，大量应用于环境修复和土壤修复行业。而通过对生物炭进行改性，可获得与原始生物炭不同的物理化学性质，这也增强了其在相关领域的应用价值。生物炭的改性涉及很多方面，从原材料性质，预处理的法到改性方法都是影响改性生物炭性能的关键。与传统催化剂活化方法不一样，蒸汽活化不适用于生物炭，通常来说，生物炭改性均使用化学活化来改变其性质。如通过碱性处理可以提高生物炭的吸附能力，通过酸性处理可以提高生物炭的氧化能力。将改性生物炭作为工业级别的污染物吸附剂是一种有针对性的处理手段，且能极大提高处理效率和效果，同时改性生物炭还具有可重复利用的特点，通过特定的解吸剂，可以让生物炭在整个污染处理环节中以吸附-解吸循环重复数次，极大的降低了成本。改性生物炭通过不同手段进行改性，适用范围不仅仅局限于工业生产中的废水重金属吸附，还可以应用于药厂废水，印染废水中。

生物炭复合材料的制备往往通过化学溶剂作为转化介质，可以将特定离子或者特定基团负载到生物炭颗粒或者生物质中。以磁性生物炭为例，将生物炭与Fe³⁺或Fe²⁺溶液混合，通过NaOH作为介质进行复合，再通过活化、清洗、烘干获得的磁性生物炭，所得磁性生物炭的表面积相对原始生物炭发生了很大变化，通过傅里叶红外光谱分析发现磁性生物炭表面基团相对原始生物炭出现了基团数量增加，基团峰值发生变化。同时，磁性生物炭对废水中氯苯酚的吸附率有了显著提高。生物炭复合材料相对于原始生物炭在环境修复中的效果也具有显著优势。传统生物炭一般在土壤修复中使用，主要功能是保护土壤中养分流失，防止碳元素挥发，起到固碳固土的作用。生物炭复合材料可以进一步提高效果，目前复合生物炭在烃类污染和农药污染修复中的研究正在进行。有研究发现以松叶作为生物炭原材料制备出的松叶生物炭，对烃类化合物具有很强的吸附能力，随着制备温度的提升，其对烃类的吸附能力出现明显增高，生物炭复合材料在环境修复中的地位将逐渐取代传统生物炭。

近年来将生物炭作为一种强化剂，用来强化厌氧消化体系的产甲烷能力的研究正在开展，通过研究人员的初步探索，基本确认生物炭可以有效提升大部分厌氧消化系统的产甲烷能力，生物炭改性是将生物炭通过特定方法进行改良，使其可以针对特定的污染物性质，让改性生物炭的pH、表面基团种类，特定离子基团数量都与原始生物炭之间产生变化。但是关于稀土改性生物炭在厌氧消化领域的应用则很少见。

发明内容

基于背景技术所提及的原因，本发明以稀土元素Ce³⁺来改性生物炭，进而制备出稀土改性生物炭，以获得一种可以在原始生物炭的基础上对厌氧消化产沼气有进一步提升的稀土改性生物炭，最终提高厌氧消化产甲烷效率和厌氧消化系统的稳定性。

因此，本发明的目的是提供利用氯化铈改性生物炭来提升厌氧消化产甲烷效率的方法。

本发明提升厌氧消化产甲烷效率的方法，其特征是：

在厌氧消化体系中添加氯化铈改性的菌糠生物炭；所述厌氧消化体系包括发酵底物和离心后的接种物，菌糠生物炭的添加量为接种物干重的10%-30%；

所述菌糠生物炭采用如下方法制备：