[发明专利]一种厌氧发酵过程稳定剂及其在餐厨垃圾厌氧发酵中的应用

说明书

本发明属于固体废弃物处理处置技术领域，也属于生物强化技术的范畴，具体涉及一种厌氧发酵过程稳定剂及其在餐厨垃圾厌氧发酵中的应用。本发明稳定剂中含有解芳烃互营杆菌(Syntrophorhabdus aromaticivorans)、硫酸盐还原互营杆菌(Syntrophobacter sulfatireducens)、布雷斯甲烷袋状菌(Methanoculleus bourgensis)、运动甲烷微球菌(Methanomicrobium mobile 1)和微量元素钴(Co)和硒(Se)。此稳定剂按照重量比例加入餐厨垃圾厌氧发酵过程，保证厌氧发酵系统的连续稳定运行；与市售的厌氧稳定剂相比，本发明可以明显提高厌氧过程对环境的抗逆性，如碳氮比失调，氨氮浓度过高，盐分过高等。使用本发明提供的稳定剂，使用方式简便易行，对厌氧发酵产沼气过程不增加额外的工序，用量低且无二次环境污染的隐患。

技术领域

本发明属于固体废弃物处理处置技术领域，也属于生物强化技术的范畴，具体涉及一种厌氧发酵过程稳定剂及其制备方法与在稳定餐厨垃圾厌氧发酵过程中的应用。

背景技术

中国每年产生数量惊人的固体废弃物，其中典型代表的为市政垃圾中的餐厨垃圾和农业垃圾中的畜禽粪污。截止到2020年，我国餐厨垃圾的日产生量约为35万吨/天，然而当年餐厨垃圾的资源化处理量仅为5.9吨/天，日处理率不到17％，因此我国急需快速、有效的固体废弃物资源化利用技术。

在“双碳”背景下，厌氧发酵产沼气技术成为近年来固废处理的研究热点。以餐厨为代表的固废，因其含水量较高，含有丰富的蛋白质、碳水化合物等有机物，具有较好的可生化性，是优质的厌氧发酵原料，因此作为典型的可资源化市政固废，在科研领域、产业化领域中餐厨垃圾成为代表性的研究对象。然而，传统的厌氧发酵系统在处理餐厨垃圾的过程中，存在启动时间长，过程不稳定，日有机负荷低，生物沼气产量低等缺陷，主要因为我国餐厨垃圾受地域及饮食习惯等影响，具有高油、高氮，高盐浓度的特点，由此引发的厌氧过程碳氮比失衡，高氨氮胁迫，高盐度胁迫等问题，均对厌氧过程的稳定性有极大影响，严重情况下甚至会导致厌氧反应器酸化，甚至气停产等问题。

厌氧发酵过程主要分为酸化(水解、酸化)、甲烷化(产氢产乙酸、产甲烷)两大阶段。厌氧发酵过程的不稳定主要由于水解产酸和产甲烷过程的失衡引起的，由于水解酸化速率过快，导致的餐厨垃圾的厌氧系统中积累了大量的挥发性脂肪酸(VFA)，常常伴随着pH值下降，进而抑制产甲烷菌的活性，反应器性能也会随之降低。在这些积累的挥发酸中，丙酸的积累最为严重。目前已知的厌氧发酵过程中针对丙酸降解、产甲烷的过程，需要依赖特殊的厌氧细菌和产甲烷菌，通过这些不同功能的微生物菌群“互营”协作，降解丙酸来维持厌氧过程的稳定性。此外，与丙酸降解互营的氢型产甲烷菌系对厌氧内部环境有较好的耐受性，如高氨氮、高盐浓度的冲击等。因此，有必要开发一种具有定向性的能够有效维持厌氧发酵过程稳定性的稳定剂。微量元素是丙酸降解及产甲烷代谢关键酶活性中心的组分，微量元素的添加能够有效提高产甲烷代谢速率，促进发酵过程的稳定性的同时提高沼气产量，市售的沼气促进剂大部分对微量元素的剂量并没有很好的定义，添加形式往往以过量添加为主，然而这样也容易造成重金属超标及二次污染，同时也增加了产品的成本。

传统的沼气发酵工程中，通常采用投加碱性物质提高系统pH或者降低餐厨垃圾的有机负荷量来实现过程的稳定性，然而前者由于指标的不可靠性和滞后性，以及大量的人力、物力等原因，最终往往会导致反应器的失败，而后者通过降低餐厨垃圾的日处理量来维持厌氧过程的稳定，对沼气工程的经济收益有明显影响。因此效果明显，操作方便的维稳工艺及生物制剂的研发，已经成为本领域密切关注的课题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种厌氧发酵过程稳定剂。

本发明还要解决的技术问题是，提供上述厌氧发酵过程稳定剂在餐厨垃圾厌氧发酵中的应用。