專利名稱：：pH與進料率協(xié)同控制下的餐飲垃圾發(fā)酵制氫方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及餐飲垃圾發(fā)酵制氫方法，尤其是涉及一種pH與進料率協(xié)同控制下的餐飲垃圾發(fā)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(fā)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(fā)酵制氫技術是新型可再生能源開發(fā)的熱點技術，同時又是再生利用各種有機廢棄物、解決環(huán)境污染的重要途徑。與化學法制氫相比，發(fā)酵制氫具有清潔、節(jié)能、不消耗化石能源等許多突出的優(yōu)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。種菌的選取是發(fā)酵制氫的關鍵環(huán)節(jié)，目前一般的做法是先將產氫微生物篩選出來，再加以培養(yǎng)繁殖成純凈微生物，成本較高。與純凈微生物相比，利用混合微生物發(fā)酵制氫具有成本低，來源廣泛，適應性強等優(yōu)點。尤其在利用餐飲垃圾等廢物作為原料時，很難至始至終為純凈微生物保持純凈的環(huán)境，與其在這方面花費人力物力，還不如利用混合微生物加以代替。我國的沼氣生產與利用具有悠久的歷史，目前仍在大力推廣，有大量的生產設施。在一個完善的沼氣生產系統(tǒng)中，產氫微生物是其微生物群落的重要組成，其產生的氫氣會被產烷微生物消耗繼續(xù)產生甲烷，因此甲垸是傳統(tǒng)沼氣生產中的主要產物。沼氣生產系統(tǒng)是獲取產氫微生物的一個很好的場所，可以為發(fā)酵制氫提高穩(wěn)定的產氫微生物。利用沼氣生產系統(tǒng)接種污泥進行氫氣生產的關鍵是采用合適的方法抑制其中的產烷微生物，為產氫微生物創(chuàng)造合適的條件，實現(xiàn)高效制氫。目前一般采用酸或堿等化學物質調控pH的方法來抑制產烷微生物，但單一調控pH會消耗大量的化學物質，致使產氫的成本過高，不利于技術的推廣。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于提供一種pH與進料率協(xié)同控制下的餐飲垃圾發(fā)酵制氫方法，解決混合微生物發(fā)酵制氫時單純利用化學物質調控接種污泥pH會消耗大量的化學物質、致使產氫的成本過高、不利于技術的推廣等技術問題。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是將含有產氫微生物的接種污泥的pH用0.1~5M的酸降低0.25-0.75，以抑制接種污泥中的產垸微生物，再將經預處理的餐飲垃圾和接種污泥按照6.0:17，2:1的進料率混合，通過餐飲垃圾的酸性物質抑制產烷微生物，混勻后在無氧、控溫在5(TC的容器中進行發(fā)酵制氫，發(fā)酵過程中伴隨氫氣產生的有機酸也能抑制產烷微生物。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(fā)性固體量和接種污泥可揮發(fā)性固體量的質量比值。本發(fā)明具有的有益的效果是-1.用酸將接種污泥的pH降低，使其中包含的產垸微生物等雜菌受到抑制；2.合適的進料率使餐飲垃圾所含的酸性物質使發(fā)酵環(huán)境的pH進一步降低，進一步抑制產垸微生物等雜菌，3.合適的進料率還能夠利用產氫過程中伴隨氫氣產生的各種有機酸進一步降低發(fā)酵環(huán)境的pH，抑制產垸微生物等雜菌；4.pH和進料率的協(xié)同控制減少了化學物質的用量，降低了制氫成本，實現(xiàn)高效制氫。本發(fā)明主要用于餐飲垃圾發(fā)酵制氫。具體實施方式下面結合實施例對本發(fā)明作進一步說明。接種污泥來自一個連續(xù)甲烷生產系統(tǒng)，可揮發(fā)性固體(VS)含量為3.14W,pH為7.75。餐飲垃圾經過分選和粉碎，VS含量為18.74。/。，pH為5.05。如表1所示，共設置了40組pH和進料率協(xié)同控制的試驗組，先將50ml接種污泥用4M鹽酸或4M氫氧化鈉調控pH，pH的改變量為降低0.75、降低0.50、降低0.25、不變、升高0.25、升高0.75、升高1.25和升高1.75等8個水平，每個pH水平下又設5個試驗組，分別添加30g、40g、50g、60g和75g餐飲垃圾，根據(jù)餐飲垃圾可揮發(fā)性固體(VS)量和接種污泥可揮發(fā)性固體(VS)量的質量比值計算的進料率依次為3.6:1、4.8:1、6.0:1、7.2:1和8.9:1。在50。C下進行發(fā)酵制氫，發(fā)酵時間為6天。通過兩個指標衡量實驗組的優(yōu)劣，即每克餐飲垃圾VS對應的氫氣產量(見表2)和每克接種污泥VS對應的氫氣產量(見表3)，分別表征餐飲垃圾的利用率和產氫微生物的功能。實驗結果表明在pH降低0.75和進料率6.0:l條件下每克餐飲垃圾VS對應的氫氣產量最高，達到173ml;在該條件下，每克接種污泥VS對應的氫氣產量也較高，達到103.3ml。綜合這兩項指標，在11降低0.75~0.25和進料率6.0:17,2:1協(xié)同控制條件下，產氫效果最佳。表1不同接種污泥pH調控和進料率下餐飲垃圾(g)+接種污泥(ml)的混合方法<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表2不同接種污泥pH調控和進料率下每克餐飲垃圾VS對應的氫氣產量(ml)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表3不同接種污泥pH調控和進料率下4每克接種污泥VS對應的氫氣產量(ml)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>上述實施方式用來解釋說明本發(fā)明，而不是對它進行限制，在本發(fā)明的精神和權利要求的保護范圍內，作出的修改和改變，都落入本發(fā)明的保護范圍。權利要求1、一種pH與進料率協(xié)同控制下的餐飲垃圾發(fā)酵制氫方法，其特征在于將含有產氫微生物的接種污泥的pH用0.1～5M的酸降低0.25～0.75，以抑制接種污泥中的產烷微生物，再將經預處理的餐飲垃圾和接種污泥按照6.0∶1～7.2∶1的進料率混合，通過餐飲垃圾的酸性物質抑制產烷微生物，混勻后在無氧、控溫在50℃的容器中進行發(fā)酵制氫，發(fā)酵過程中伴隨氫氣產生的有機酸也能抑制產烷微生物。2、根據(jù)權利要求1所述的一種pH與進料率協(xié)同控制下的餐飲垃圾發(fā)酵制氫方法，其特征在于所述的預處理包括分選和粉碎。3、根據(jù)權利要求1所述的一種pH與進料率協(xié)同控制下的餐飲垃圾發(fā)酵制氫方法，其特征在于所述的進料率是指餐飲垃圾可揮發(fā)性固體量和接種污泥可揮發(fā)性固體量的質量比值。全文摘要本發(fā)明公開了一種pH與進料率協(xié)同控制下的餐飲垃圾發(fā)酵制氫方法。將含有產氫微生物的接種污泥的pH用酸降低合適水平，以抑制接種污泥中的產烷微生物，再將餐飲垃圾按合適的進料率與接種污泥混合，通過餐飲垃圾的酸性物質進一步降低pH，抑制產烷微生物，充分混勻后在無氧的容器中進行發(fā)酵制氫，發(fā)酵過程中伴隨氫氣產生的有機酸也進一步降低pH，更好地抑制產烷微生物，從而大大節(jié)省化學物質用量，降低制氫成本，實現(xiàn)高效制氫。本發(fā)明主要用于餐飲垃圾發(fā)酵制氫。文檔編號C12P3/00GK101255444SQ200810060309公開日2008年9月3日申請日期2008年4月3日優(yōu)先權日2008年4月3日發(fā)明者應義斌,泮進明,羅自生,顧葉挺申請人:浙江大學