一种基于加氢强化碳布提高厌氧消化含油废水产甲烷的方法技术

本发明专利技术涉及一种基于加氢强化碳布提高厌氧消化含油废水产甲烷的方法，具体为：以含油废水为底物，厌氧污泥为接种物，底物与接种物的比例为0.5(gVS/gVS)，以尺寸为1cm*5cm的碳布作为碳基导电材料，在厌氧消化过程中用注射器两次向反应瓶中打入氢气，每次20mL(0.4atm)，在温度37℃、转速150rpm的条件下进行厌氧消化。碳布本身是良好的导电载体，可以负载较高的有机负荷，同时可以作为导电载体为附着在其表面的微生物提供高效电子交换途径，外加氢气可以刺激碳布表面微生物的种间电子转移，提高底物的代谢效率。结果表明，在厌氧消化含油废水的过程中，外加氢气加强碳布对厌氧消化产甲烷过程的刺激有效提高了底物转化率，与对照组相比，累积产甲烷量提高了84.3％。累积产甲烷量提高了84.3％。累积产甲烷量提高了84.3％。

【技术实现步骤摘要】
一种基于加氢强化碳布提高厌氧消化含油废水产甲烷的方法


[0001]本专利技术属于有机废弃物厌氧消化领域，具体涉及一种基于加氢强化碳布提高厌氧消化含油废水产甲烷的方法。

技术介绍

[0002]厌氧消化是一项极具前景的固体废弃物处理技术，它可以通过发酵细菌和产甲烷菌协同代谢产生甲烷。与传统底物碳水化合物和蛋白质相比，废油脂具有更高的产甲烷潜力。但由于油脂本身水解过程和β
‑
氧化过程较为缓慢，底物的转化效率容易受到抑制，有效的菌群协作通常被认为是维持厌氧消化系统和代谢产甲烷过程稳定和高效的基础，而这一过程往往受到系统内电子传递效率的限制。厌氧消化废油脂产甲烷过程中经常存在水解不稳定、速率低下、甲烷产量不高等问题。
[0003]直接种间电子传递(DIET)是不同于传统种间氢传递(IHT)的更为高效的厌氧消化产甲烷过程，电子转移效率是种间电子转移(IET)的106倍，IET是产甲烷微生物群落功能的核心。近些年研究发现，向厌氧消化反应瓶中投加适量碳基导电材料可以有效刺激体系内DIET途径，提高产甲烷效率，这主要是因为碳基导电材料本身作为载体，微生物可以大量附着在其表面，另外，材料本身的导电性可以极大协助微生物进行电子转移，改善厌氧系统的电子传递效率。本专利技术选用碳布作为具有强吸附特性的碳基导电材料。另有研究表明，当厌氧反应体系内氢分压高于10
‑4atm时，关乎H2/甲酸产甲烷途径的特征产甲烷菌活性就会受到抑制，然而当体系内存在导电材料时，氢分压加大可能会刺激到DIET相关微生物的代谢，从另一途径提高产甲烷效率。
[0004]本专利技术以含油脂废水为底物，以碳布作为特征惰性碳基导电材料，通过外加氢气刺激附着在碳布表面微生物进行直接种间电子转移，加快产甲烷过程，为上一阶段β
‑
氧化提供充足能量。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了提高厌氧消化含油废水产甲烷的方法，通过加氢强化碳布在厌氧消化含油废水过程中的作用，提高含油废水代谢效率的方法。
[0006]为达到上述目的，本专利技术是按照以下技术方案实施的：
[0007]一种基于加氢强化碳布提高厌氧消化含油废水产甲烷的方法，包括以下步骤：
[0008](1)一种厌氧消化处理方式
[0009]步骤A：底物与接种物的比值为0.5(gVS/gVS)。
[0010]步骤B：将底物和不同类型的接种物转移到容积为200mL的厌氧消化瓶中，工作体积150mL。
[0011]步骤C：为了保持厌氧消化瓶内缺氧条件，将密封好的所有组厌氧消化瓶通氮气3min。然后在温度为37℃和转速为150rpm的条件下进行厌氧消化，定期测量甲烷含量。
[0012](2)在厌氧消化过程中加氢
[0013]步骤A：用气体采集袋从氢气罐中取出氢气
[0014]步骤B：用10mL注射器从气体采集袋中快速转移氢气，两次，每次20mL
[0015]步骤C：将转移出的氢气注入厌氧反应瓶内，对应的大气压为0.4atm，加氢当天不进行沼气检测
附图说明
[0016]图1为实施例与对比例中所有反应器在实验期内的产甲烷总量
具体实施方式
[0017]以下给出本专利技术的具体实施例，需要说明的是本专利技术并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本专利技术的保护范围。
[0018]下面对本专利技术实施例基于加氢强化碳布提高厌氧消化含油废水产甲烷的方法进行具体说明。
[0019]实施例1
[0020]本实施例提供一种基于加氢强化碳布提高厌氧消化含油废水产甲烷的方法，具体包括以下步骤：
[0021]本实施例采用含油废水作为反应底物，以厌氧颗粒污泥作为接种物，共设置1组工作体积为150mL的厌氧消化瓶，每组设置3个平行样。反应初期，按照S：I＝0.5(gVS/gVS)设计反应体系，分别向每组厌氧消化瓶中加入20mL的接种物后，再加入0.28mL油脂和面积为1cm*5cm的碳布，分别向厌氧消化瓶中通3min氮气，排出空气以保持厌氧条件。在反应进行的第4天和第7天进行两次氢气注射，每次20mL。
[0022]对比实施例1
[0023]本实施例提供一种基于加氢强化碳布提高厌氧消化含油废水产甲烷的方法，具体包括以下步骤：
[0024]本实施例采用含油废水作为反应底物，以厌氧颗粒污泥作为接种物，共设置1组工作体积为150mL的厌氧消化瓶，每组设置3个平行样。反应初期，按照S：I＝0.5(gVS/gVS)设计反应体系，分别向每组厌氧消化瓶中加入20mL的接种物后，再加入0.28mL油脂，分别向厌氧消化瓶中通3min氮气，排出空气以保持厌氧条件。反应全程不进行氢气注射。
[0025]所有厌氧消化瓶在温度为37℃和转速为150rpm条件下进行厌氧消化，定期测试甲烷浓度，计算甲烷含量。经过25天的厌氧消化反应，所有组的累积甲烷产量如图1所示。
[0026]厌氧消化结束时，对比实施例1累积甲烷产量达到419.8mL/gVS
added
，而实施例1中碳布加氢的累积甲烷产量达到最大值为773.8mL/gVS
added
，底物利用率比对比实施例提高了84.3％。
[0027]综上可见，向反应体系内引入氢气确实强化了碳布在含油废水厌氧消化时的作用，效果明显超过对照组，产气性能显著提升，有效地缓解了含油废水对微生物的抑制作用，刺激了微生物间电子传递速率，提高了产甲烷效率。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于加氢强化碳布提高厌氧消化含油废水产甲烷的方法，其特征在于，含油废水与接种物加入厌氧消化反应瓶中投加碳布，在中温厌氧消化过程中分两次引入氢气，氢气可以刺激碳布表面微生物活性，促进种间电子转移，加快甲烷转化，提高底物代谢效率。2.根据权利要求1所述的一种基于加氢强化碳布提高厌氧消化含油废水产甲烷的方法，其特征在于：本次发明所选碳布可以作为易附着微生物的碳基导电材料的代表，碳布尺寸选用前期实验最优尺寸：1cm*5cm。3.根据权利要求1所述的一种基于加氢强化碳布提高厌氧消化含油废水产甲烷的方法，其特征在于：用容积为200mL、工作体积为150mL的厌氧消化瓶作为反应容器...

【专利技术属性】
技术研发人员：何霞，许魏嘉，郭震宇，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：