[发明专利]一种低返料比下提高餐厨垃圾批式干发酵系统稳定性和产气量的方法

说明书

一种低返料比下提高餐厨垃圾批式干发酵系统稳定性和产气量的方法属于有机固体废物厌氧消化领域。本发明针对易酸化原料在批式厌氧干法发酵时容易失稳导致系统崩溃的问题，提出一种在批式厌氧中低返料比条件下提高餐厨垃圾等易酸化物料干法厌氧发酵系统稳定性并提高产气量的方法，主要包括原料的准备、青稞秆的预处理和预处理青稞秆添加方式和厌氧消化4部分。本发明通过在餐厨垃圾中加入不同比例的预处理青稞秆，可有效改善餐厨垃圾厌氧消化的产气性能，厌氧消化周期明显缩短，系统稳定性明显提高。

技术领域

本发明属于有机固体废物厌氧消化领域，具体涉及一种用于餐厨垃圾干法厌氧消化系统，在低返料比条件下，提高系统稳定性缓解酸化发生并提高产气量的方法。

背景技术

厌氧消化技术是一种有效获取生物质能源的重要方法，具有低能耗、高产能等优点，目前已在我国广泛的工业化应用和规模化示范。干法厌氧发酵技术作为有机固体废物能源化与处置的有效途径，近年来已逐渐成为世界各国农业固体废物资源化技术研究的热点。与湿法厌氧消化相比，干法厌氧消化具有发酵体积小、反应需水量低和沼液少等优点，但在实际运行中存在许多问题。一是启动困难且发酵周期长；二是代谢产物抑制，由于反应过程中干发酵系统基质浓度比湿发酵高得多，很容易造成反应中间产物与能量在介质中传递、扩散困难，导致部分区域中间代谢产物过度积累，从而导致系统酸化和失稳，造成系统启动失败。为了能让系统快速启动并使系统保持稳定，常常需要加大接种量并在每次上料时加大返料比，这大大增加了运行成本。

由于不同原料的理化特性差异较大，其厌氧干发酵的接种物添中量也不同。一般干发酵系统的接种量为原料的30％左右比较好。以猪粪为原料时，接种为50％时启动最快。但对于易酸化的生活垃圾和餐厨等原料，在干法厌氧消化工艺中，系统启动时的接种比占到发酵罐有效容积的80％-100％。接种比越高，有机物处理量就会越少，其厌氧消化效率越低。反之则会导致系统酸化和不稳定。Wang研究发现：在干发酵系统TS为29％，接种比0.6(VS比)(相当于接种物与原料之比为2:1)条件下，当猪粪为5黄瓜剩余物超过30％或猪粪为3黄瓜剩余物为50％时，系统TVFA/碱度的值在0.58～0.85之间，系统处于不稳定的状态。当猪粪、玉米秸秆和黄瓜混合比例5:2:3时，甲烷产率最高为305.4mL/g VS(Wang Y,etal.Effects of co-digestion of cucumber residues to corn stover and pig manureratio on methane production in solid state anaerobic digestion[J].BioresourceTechnology,2017,250,328-336.)。在系统TS为20％、餐厨垃圾和草屑落叶配比2:3条件下，混合原料最高甲烷产量246.9mg/L VS(文献Xiang,Chen X.,et al.Comparison of high-solids to liquid anaerobic co-digestion of food waste and green waste[J].Bioresource Technology,2014,154,215-221.)。

因此，为解决其厌氧干法发酵酸化问题，本发明将餐厨垃圾按一定比例混合青稞秆，在较低的返料比条件下，采用预处理等方法，有效提高系统的缓冲能力，从而提高厌氧消化效率和产气量。

发明内容

本发明针对易酸化原料在批式厌氧干法发酵时容易失稳导致系统崩溃的问题，提出一种在批式厌氧中低返料比条件下提高餐厨垃圾等易酸化物料干法厌氧发酵系统稳定性并提高产气量的方法，主要包括原料的准备、青稞秆的预处理和预处理青稞秆添加方式和厌氧消化4部分。

本发明技术方案包含如下内容：

(1)原料的准备