進料率與稀釋率協同控制下的餐飲垃圾發酵制氫方法
2023-06-08 20:06:26
專利名稱：：進料率與稀釋率協同控制下的餐飲垃圾發酵制氫方法
技術領域：
：本發明涉及餐飲垃圾發酵制氫方法，尤其是涉及一種進料率與稀釋率協同控制下的餐飲垃圾發酵制氫方法。技術背景能源危機日益嚴峻，世界各國正在大力開發新型可再生替代能源。氫氣用途廣泛，可作為飛機、火箭、汽車等的高能燃料，同時也是化工合成、煉油重整、煤的液化和甲烷化、甲醇合成、航空航天以及金屬冶金、焊接等領域的重要原料，被認為是最有吸引力的新型替代能源之一。發酵制氫技術是新型可再生能源開發的熱點技術，同時又是再生利用各種有機廢棄物、解決環境汙染的重要途徑。與化學法制氫相比，發酵制氫具有清潔、節能、不消耗化石能源等許多突出的優點，研究重點是對各種植物、有機廢水、有機廢棄物、餐飲垃圾等生物質資源進行再生利用。現有的發酵制氫方法一般僅考慮基質與種菌的配比，即進料率，合適的進料率可以有效提高發酵效率。但與單純的糖類、澱粉等物質相比，餐飲垃圾具有一些獨特的性質，僅僅控制進料率還足以保證高效制氫。餐飲垃圾中能被產氫微生物加以利用產生氫氣的成分為各種糖類、澱粉等物質，簡稱為可利用物質，但由於食物在烹飪過程中往往需要添加很多油、鹽等物質，這些物質有的會包圍可利用物質，阻斷餐飲垃圾與產氫微生物之間的接觸，致使餐飲垃圾水解不完全，而且高濃度的油、鹽也會抑制產氫微生物的活性，導致發酵效率降低。此外，在產氫過程中，一般會同時產生各種有機酸，這些有機酸對產氫微生物也會產生毒害作用，需要加以稀釋。
發明內容本發明的目的在於提供一種進料率與稀釋率協同控制下的餐飲垃圾發酵制氫方法，解決餐飲垃圾發酵制氫過程中油鹽含量高、有機酸伴隨氫氣產生而使產氫微生物受抑制、發酵效率低等技術問題。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是將經預處理的餐飲垃圾和含有產氫微生物的接種汙泥按37.0:1-49.3:1的進料率混合，再按263:1658:1的稀釋率加入水進行稀釋，以降低餐飲垃圾中油和鹽對產氫微生物抑制作用，混勻後在無氧、控溫在5(TC的容器中進行發酵制氫，發酵過程中水也稀釋伴隨氫氣產生的各種有機酸。所述的預處理包括分選和粉碎；所述的進料率是指餐飲垃圾可揮發性固體量和接種汙泥可揮發性固體量的質量比值；所述的稀釋率是指水的用量與接種汙泥可揮發性固體量之間的質量比值。本發明具有的有益的效果是1.合適的進料率使產氫微生物承受適量的餐飲垃圾，工作負荷合適，從而保證產氫微生物具有旺盛的新陳代謝機能；2.合適的稀釋率使餐飲垃圾所含的油和鹽等有害物質得以稀釋，保證產氫微生物的活性不受抑制；3.用以稀釋的水還能夠充當溶劑，稀釋在產氫過程中伴隨氫氣產生的各種有機酸，降低這些有機酸對產氫微生物的毒害作用；本發明主要用於餐飲垃圾發酵制氫。具體實施方式下面結合實施例對本發明作進一步說明。如表1所示，將分選和粉碎後的餐飲垃圾、接種汙泥和自來水按不同比例混合，得到一系列不同的進料率和稀釋率。餐飲垃圾的可揮發性固體(VS)含量為18.7%，接種汙泥的VS含量為0.76W。所有試驗組接種汙泥的量相同，為50ml，即含有0,38克VS。通過添加不同量的餐飲垃圾獲得12.3:1、24.7:1、37.0:1、49.3:1、74.0:1的5個進料率(餐飲垃圾VS與接種汙泥VS的質量比值)，每個進料率下又通過添加不同量的水獲得0:1、132:1、263:1、395:1、658:1的5個稀釋率(水與接種汙泥VS的質量比值)，共設置了25組進料率和稀釋率協同控制的試驗組，在5(TC下進行發酵制氫，發酵時間為3天。通過兩個指標衡量實驗組的優劣，即每克餐飲垃圾VS對應的氫氣產量(見表2)和每克接種汙泥VS對應的氫氣產量(見表3)，分別表徵餐飲垃圾的利用率和產氫微生物的功能。實驗結果表明在進料率37.0:1和稀釋率395:1條件下每克餐飲垃圾VS對應的氫氣產量最高，達到33.7ml;在進料率49.3:1和稀釋率658:1條件下每克接種汙泥VS對應的氫氣產量最高，達到1412.5ml。綜合這兩項指標，在進料率37.0:149.3:1和稀釋率263:1658:1協同控制條件下，產氫效果最佳。上述具體實施方式用來解釋說明本發明，而不是對本發明進行限制，在本發明的精神和權利要求的保護範圍內，對本發明做出的任何修改和改變，都落入本發明的保護範圍。表l不同進料率和稀釋率下餐飲垃圾(g)+接種汙泥(ml)+水(ml)的混合方法tableseeoriginaldocumentpage5表2不同進料率和稀釋率下每克餐飲垃圾VS對應的氫氣產量(ml)tableseeoriginaldocumentpage5表3不同進料率和稀釋率下每克接種汙泥VS對應的氫氣產量(ml)tableseeoriginaldocumentpage5權利要求1、一種進料率與稀釋率協同控制下的餐飲垃圾發酵制氫方法，其特徵在於將經預處理的餐飲垃圾和含有產氫微生物的接種汙泥按37.0∶1～49.3∶1的進料率混合，再按263∶1～658∶1的稀釋率加入水進行稀釋，以降低餐飲垃圾中油和鹽對產氫微生物抑制作用，混勻後在無氧、控溫在50℃的容器中進行發酵制氫，發酵過程中水也稀釋伴隨氫氣產生的各種有機酸。2、根據權利要求1所述的一種進料率與稀釋率協同控制下餐飲垃圾發酵制氫方法，其特徵在於所述的預處理包括分選和粉碎。3、根據權利要求1所述的一種進料率與稀釋率協同控制下的餐飲垃圾發酵制氫方法，其特徵在於所述的進料率是指餐飲垃圾可揮發性固體量和接種汙泥可揮發性固體量的質量比值。4、根據權利要求l所述的一種進料率與稀釋率協同控制下的餐飲垃圾發酵制氫方法，其特徵在於所述的稀釋率是指水的用量與接種汙泥可揮發性固體量之間的質量比值。全文摘要本發明公開了一種進料率與稀釋率協同控制下的餐飲垃圾發酵制氫方法。將經預處理的餐飲垃圾和含有產氫微生物的接種汙泥按37.0∶1～49.3∶1的進料率混合，再按263∶1～658∶1的稀釋率加入水進行稀釋，以降低餐飲垃圾中油和鹽對產氫微生物抑制作用，混勻後在無氧、控溫在50℃的容器中進行發酵制氫，發酵過程中水也稀釋伴隨氫氣產生的各種有機酸。本發明主要用於餐飲垃圾發酵制氫。文檔編號C12P3/00GK101255443SQ200810060308公開日2008年9月3日申請日期2008年4月3日優先權日2008年4月3日發明者應義斌,泮進明,田紅萍,羅自生申請人:浙江大學