1.本发明属于甲烷处理技术领域，具体涉及一种实现甲烷高效发酵的处理物及甲烷菌活性的评估方法。
背景技术：2.沼气发酵工艺通过甲烷菌的作用对餐厨垃圾、酿酒酒糟、果蔬残渣、尾菜、污水污泥、泔水、畜禽粪便、秸秆等有机废弃物可进行厌氧分解，显著减少废弃物量，并产生含有甲烷气体的沼气。
3.在甲烷发酵过程中，糖类、蛋白质、脂类等有机物在产酸菌的作用下，首先分解为丙酸、丁酸、乳酸、醋酸等低级脂肪酸，再将具有碳原子3个以上的酸由乙酸菌分解成乙酸。之后甲烷菌利用该乙酸菌生产的乙酸和氢气来生产甲烷。在甲烷发酵中，由于温度变化、有机废弃物负荷变动等干扰，气体生成率降低，甚至几乎不产生气体的状态（酸败）。主要原因是当投加超过甲烷发酵罐中污泥处理能力负荷时，未转化为甲烷的中间物质，特别是有机酸会积聚并对甲烷发酵产生不利影响。
4.为了解决这个问题，已有技术测量从甲烷发酵槽产生的甲烷和二氧化碳的浓度，并且可以从该比率掌握甲烷发酵槽的状态。然而，即使以这种方式测量从整个甲烷发酵槽产生的甲烷等的浓度比，也无法掌握负责发酵槽中各种反应的每个微生物群的状态，很难确定要施加的载荷量。在对甲烷发酵槽中含有有机物进行厌氧处理的厌氧系统中，通常要控制甲烷发酵槽中的有机物负荷尽可能恒定。通常使用vs(挥发性固体：在550
°
c下着火并消失的固体成分)计算有机物负荷。通常，放入甲烷发酵槽的处理对象物的有机物的分解性（例如codcr浓度、分解率）一般会发生波动。在如通常流行的厌氧消化系统那样施加vs负载以尽可能恒定的方法中，如果有机物质的降解性以这种方式波动，则处理性能趋于恶化。
5.例如，当加入具有良好分解性的原料时，在甲烷发酵槽中很可能发生有机酸的积累。相反，当输入分解性差的原料时，由于分解率差，回收的甲烷气体量减少。此外，当投入分解性好的原料和分解性差的原料时，产生的甲烷气体量变。消化液中甲烷菌的活性会随着时间的推移而波动，具体取决于添加原料的类型和负荷。特别是在甲烷发酵系统启动时（运行初期），甲烷菌的活性每天都在波动。
6.如上所述，在传统方法中，在添加有机物时没有定量指标，直到出现过载时才能采取对策。
技术实现要素：7.为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供提供一种实现甲烷高效发酵的处理物及甲烷菌活性的评估方法，将含有有机废弃物的处理对象物供给到沼气发酵罐进行厌氧沼气发酵处理，过程中以处理对象物的降解性和预先获得的使用中甲烷菌的活性为指标，即使在接受有机物处理对象并进行甲烷发酵处理的设施中有机物的分解能力发生波动时，也能够稳定地进行甲烷发酵处理。
8.为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种实现甲烷高效发酵的处理物及甲烷菌活性的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：1）从沼气发酵罐中取出沼液，将其置于厌氧条件下，分解沼液中未分解的有机物后，加入规定量的处理对象物，测定甲烷产生速度a；0至28天测量的平均值，通过测定甲烷气体产生速度a而获得的相应值，值可定义为处理对象物的活性，即可降解性；2）从沼气发酵罐中取出沼液，置于厌氧条件下，分解沼液中未分解的有机物后，加入预定量的甲烷菌底物，测定甲烷产生速度b，0至28天测量的平均值，通过测定甲烷气体产生速度b而获得的相应值，值可定义为该甲烷菌的活性，即可降解性；3）控制处理对象物的活性与甲烷菌的活性之比例在0.1～10之间，每1-31天测量一次被处理物的降解性和甲烷菌的活性，特别是每1-7天测量一次，据此控制处理对象物即有机废弃物的投入量，当处理目标的投入量减少时，处理对象物的降解性与甲烷菌的活性比值降低，而当处理目标的投入量增加时，处理对象物的降解性/甲烷菌的活性比值增加，因此，通过控制被处理物的投入量，可以控制处理对象物的降解性与甲烷菌的活性的比值以期达到最佳的沼气发酵产气率和产期速度。
9.所述甲烷发酵槽的有机物负荷由所述甲烷菌的活性决定。
10.所述的处理对象物有多种有机废弃物混合后在沼气发酵罐中混合厌氧发酵，则几种原料分别测定每种处理对象物与甲烷菌的活性的活性比，并加权平均计算出各自的投料量区间，将投料量控制在上述活性比范围内。
11.所述的控制处理对象物的活性与甲烷菌的活性之比适用于餐厨垃圾、酿酒酒糟、果蔬残渣、尾菜、污水污泥、泔水、畜禽粪便、秸秆等所有有机废弃物的沼气发酵工艺。
12.所述的甲烷菌底物为培养基与甲烷菌。
13.所述的对象物的活性与甲烷菌的活性之比例在0.5-3之间。
14.所述的沼气发酵罐对有机物的处理方法包括上流式污泥床法(uasb)、流化床法(egsb)、固定床法的高负荷厌氧处理可溶性物质。
15.所述的处理对象物使用粉碎机、锤磨机磨碎，稀释水（除工业用水外，还可使用废水处理水或甲烷发酵槽污泥脱水得到的脱水滤液）和消化进行细碎。
16.所述的稀释水采用在甲烷发酵槽中循环或过量消化液制成浆液。
17.所述的甲烷菌底物培养基为乙酸、丙酸、氢气。
18.所述的处理对象物的降解性/甲烷菌的活性的比例通过改变降解性高的原料和降解性低的原料的比例来控制。
19.本发明的有益效果是：在接受有机物处理对象并进行甲烷发酵处理的设施中有机物的分解能力发生波动时，也能够稳定地进行甲烷发酵处理。
具体实施方式
20.以下结合实施例对本发明进一步叙述。
21.一种实现甲烷高效发酵的处理物及甲烷菌活性的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
从甲烷发酵系统中抽出沼液，沼液中未分解的有机物在35
°
c等厌氧条件下，在甲烷菌最适宜的温度条件下进行分解，之后，添加指定数量的待处理对象，求出甲烷气体发生率a，将与甲烷气体发生率a近似的计算所得的值定义为处理对象物的可降解性。待处理物对沼液的量优选为约2,000mg-codcr/l。
22.沼液从甲烷发酵系统中抽出，沼液中未分解的有机物在35
°
c等厌氧条件下，在甲烷菌最适宜的温度条件下进行分解。之后，加入预定量的乙酸、丙酸、氢气等甲烷菌的底物，得到甲烷气体生成率b，通过计算近似得到甲烷气体生成率b的值为作为甲烷菌的活性。添加到消化液中的底物的量优选为约2,000mg-codcr/l。
23.甲烷气体产生率a和b的单位例如为nml/l/d，将其换算为处理目标和底物的浓度计算出处理目标的降解率和甲烷菌的降解率甲烷菌的活性单位，例如，kg-vs/m3/d。每1-31天测量一次被处理物的降解性和甲烷菌的活性，特别是每1-7天测量一次。
24.计算处理对象物的降解性/甲烷菌活性比值，控制进入甲烷发酵槽的待处理物的量和原料的组合，使得待处理物的降解性/甲烷菌的活性比为0.1~10。
25.一般来说，当处理目标的投入量减少时，处理对象物的降解性/甲烷菌的活性比值降低，而当处理目标的投入量增加时，处理对象物的降解性/甲烷菌的活性比值增加，因此，通过控制被处理物的投入量，可以控制处理对象物的降解性/甲烷菌的活性的比值。此外，还可以通过改变降解性高的原料和降解性低的原料的比例来控制处理对象物的降解性/甲烷菌的活性的比例。
实施例
26.甲烷发酵系统以[处理对象物的降解性]/[甲烷菌的活性]比为指标进行运转。甲烷发酵槽为1000立方米。对于种子污泥，使用从污水处理设施的剩余污泥消化池中提取的污泥。蔬菜废弃物（卷心菜50%、辣椒30%、苦瓜10%、黄瓜10%，粉碎至5mm以下，水分93wt%）作为有机物投入使用。
[0027]
从甲烷发酵槽中取出1.5l消化液，在35
°
c、厌氧条件下保持72小时，以分解消化液中未分解的有机物。之后，装入30g被处理物，在35
°
c下保持48小时，测量这段时间内产生的甲烷气体量（单位：nm3），并将该测量值换算成单位时间内产生的甲烷气体产生的甲烷气体的速率a。
[0028]
通过对该甲烷气体生成率a进行指数近似，计算被处理物的分解性。
[0029]
从甲烷发酵槽中取出1.5l消化液，在35
°
c、厌氧条件下保持72小时，以分解消化液中未分解的有机物。之后，加入2.4g乙酸，在35
°
c下保持48小时，测量这段时间内产生的甲烷气体量（单位：nm3），并将该测量值换算成单位时间内产生的甲烷气体产生甲烷气体的速率b计算。
[0030]
通过进行线性近似甲烷气体生成率b的计算来计算甲烷菌的活性。
[0031]
实施例１每168小时从甲烷发酵槽中取出消化液一次，测定处理对象物的降解性和甲烷菌的活性，从而得到[处理对象物的降解性]/[甲烷菌的活性]比为0.1，蔬菜废弃物投入量得到控制。当沼气发酵系统运行120天时，平均有机质负荷为0.2kg-vs/m3/d，如表1所示。运行期间有机酸浓度为200mg/l以下，甲烷气体产生量为
±
10%/天。
[0032]
实施例２在实施例1中，甲烷发酵系统以相同的方式运行，只是控制植物垃圾的投
入量，使[处理对象物的降解性]/[甲烷菌的活性]比为5，在表1中。平均有机负荷为1.0kg-vs/m3/d。运行期间有机酸浓度为500mg/l以下。甲烷气体产生量的日波动也很小，为
±
10%。
[0033]
实施例３在实施例1中，甲烷发酵系统以相同的方式运行，只是控制植物垃圾的投入量，使[处理对象物的降解性]/[甲烷菌的活性]比为10，在表1中。平均有机物负荷为2.0kg-vs/m3/d。运行期间有机酸浓度为1000mg/l以下，有机物去除率为90%。甲烷气体产生量的日波动也很小，为
±
10%。
[0034]
比较例１甲烷发酵系统以与实施例1相同的方式运行，不同之处在于植物废物输入量恒定，使得有机物负荷为2.5kg-vs/m3/d。运行期间，有机酸浓度升高，开始运行15天后达到10000mg/l，停止产生甲烷气体（酸败）。
[0035]
比较例２通过从甲烷发酵槽中抽取1.5l消化液并参考每个输入对象所需的气体生成速率来预测产生的气体量。输入目标中产生的甲烷气体量的预测值为1.2nm3/kg-vs/d。甲烷发酵系统以与实施例1相同的方式运行，不同之处在于植物废物输入量恒定，使得有机物负荷为2.5kg-vs/m3/d。作业开始后，有机酸浓度逐渐升高，开始作业15天后，达到10000mg/l。开始运行3天后甲烷气体产生量为1.0nm3/kg-vs/d，然后逐渐减少，开始运行15天后甲烷气体产生量停止。
[0036]
参考例１在实施例1中，甲烷发酵系统以相同方式运行，不同之处在于[处理对象物的降解性]/[甲烷菌的活性]的比率为0.05，平均有机质负荷为0.10kg-vs/m3/d。运行期间有机酸浓度为100mg/l以下，有机物去除率为90%。甲烷气体产生量的日波动也很小，为
±
10%。
[0037]
参考例２在实施例1中，甲烷发酵系统以相同方式运行，不同之处在于[处理对象物的降解性]/[甲烷菌的活性]的比值为13，平均有机物负荷为3.46kg-vs/.它是m3/d。运行期间，有机酸浓度升高，开始运行15天后达到10000mg/l，停止产生甲烷气体（酸败）。
[0038]
通过上述操作甲烷发酵系统使得[处理对象物的降解性]/[甲烷菌活性]比为0.1～10，而不会引起酸败，甲烷发酵系统可以稳定运行。
技术特征：1.一种实现甲烷高效发酵的处理物及甲烷菌活性的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：1）从沼气发酵罐中取出沼液，将其置于厌氧条件下，分解沼液中未分解的有机物后，加入规定量的处理对象物，测定甲烷产生速度a；0至28天测量的平均值，通过测定甲烷气体产生速度a而获得的相应值，值可定义为处理对象物的活性，即可降解性；2）从沼气发酵罐中取出沼液，置于厌氧条件下，分解沼液中未分解的有机物后，加入预定量的甲烷菌底物，测定甲烷产生速度b，0至28天测量的平均值，通过测定甲烷气体产生速度b而获得的相应值，值可定义为该甲烷菌的活性，即可降解性；3）控制处理对象物的活性与甲烷菌的活性之比例在0.1～10之间，每1-31天测量一次被处理物的降解性和甲烷菌的活性，特别是每1-7天测量一次，据此控制处理对象物即有机废弃物的投入量，以期达到最佳的沼气发酵产气率和产期速度。2.根据权利要求1所述的一种实现甲烷高效发酵的处理物及甲烷菌活性的评估方法，其特征在于，所述甲烷发酵槽的有机物负荷由所述甲烷菌的活性决定。3.根据权利要求1所述的一种实现甲烷高效发酵的处理物及甲烷菌活性的评估方法，其特征在于，所述的处理对象物有多种有机废弃物混合后在沼气发酵罐中混合厌氧发酵，则几种原料分别测定每种处理对象物与甲烷菌的活性的活性比，并加权平均计算出各自的投料量区间，将投料量控制在上述活性比范围内。4.根据权利要求1所述的一种实现甲烷高效发酵的处理物及甲烷菌活性的评估方法，其特征在于，所述的控制处理对象物的活性与甲烷菌的活性之比适用于餐厨垃圾、酿酒酒糟、果蔬残渣、尾菜、污水污泥、泔水、畜禽粪便、秸秆等所有有机废弃物的沼气发酵工艺。5.根据权利要求1所述的一种实现甲烷高效发酵的处理物及甲烷菌活性的评估方法，其特征在于，所述的甲烷菌底物为培养基与甲烷菌，甲烷菌底物为培养基为乙酸、丙酸、氢气。6.根据权利要求1所述的一种实现甲烷高效发酵的处理物及甲烷菌活性的评估方法，其特征在于，所述的对象物的活性与甲烷菌的活性之比例在0.5-3之间。7.根据权利要求1所述的一种实现甲烷高效发酵的处理物及甲烷菌活性的评估方法，其特征在于，所述的沼气发酵罐对有机物的处理方法包括上流式污泥床法(uasb)、流化床法(egsb)、固定床法的高负荷厌氧处理可溶性物质。8.根据权利要求1所述的一种实现甲烷高效发酵的处理物及甲烷菌活性的评估方法，其特征在于，所述的处理对象物使用粉碎机、锤磨机磨碎，稀释水（除工业用水外，还可使用废水处理水或甲烷发酵槽污泥脱水得到的脱水滤液）和消化进行细碎。9.根据权利要求1所述的一种实现甲烷高效发酵的处理物及甲烷菌活性的评估方法，其特征在于，所述的稀释水采用在甲烷发酵槽中循环或过量消化液制成浆液。10.根据权利要求1所述的一种实现甲烷高效发酵的处理物及甲烷菌活性的评估方法，其特征在于，所述的处理对象物的降解性/甲烷菌的活性的比例通过改变降解性高的原料和降解性低的原料的比例来控制。
技术总结一种实现甲烷高效发酵的处理物及甲烷菌活性的评估方法，将含有有机废弃物的处理对象物供给到沼气发酵罐进行厌氧沼气发酵处理，过程中以处理对象物的降解性和预先获得的使用中甲烷菌的活性为指标，即使在接受有机物处理对象并进行甲烷发酵处理的设施中有机物的分解能力发生波动时，也能够稳定地进行甲烷发酵处理。处理。
技术研发人员：丁庆 曾筱芳
受保护的技术使用者：曾筱芳
技术研发日：2022.01.09
技术公布日：2022/7/5
