专利名称：：pH与进料率协同控制下的餐饮垃圾发酵制氢方法
技术领域：
：本发明涉及餐饮垃圾发酵制氢方法，尤其是涉及一种pH与进料率协同控制下的餐饮垃圾发酵制氢方法。技术背景能源危机日益严峻，世界各国正在大力开发新型可再生替代能源。氢气用途广泛，可作为飞机、火箭、汽车等的高能燃料，同时也是化工合成、炼油重整、煤的液化和甲烷化、甲醇合成、航空航天以及金属冶金、焊接等领域的重要原料，被认为是最有吸引力的新型替代能源之一。发酵制氢技术是新型可再生能源开发的热点技术，同时又是再生利用各种有机废弃物、解决环境污染的重要途径。与化学法制氢相比，发酵制氢具有清洁、节能、不消耗化石能源等许多突出的优点，研究重点是对各种植物、有机废水、有机废弃物、餐饮垃圾等生物质资源进行再生利用。种菌的选取是发酵制氢的关键环节，目前一般的做法是先将产氢微生物筛选出来，再加以培养繁殖成纯净微生物，成本较高。与纯净微生物相比，利用混合微生物发酵制氢具有成本低，来源广泛，适应性强等优点。尤其在利用餐饮垃圾等废物作为原料时，很难至始至终为纯净微生物保持纯净的环境，与其在这方面花费人力物力，还不如利用混合微生物加以代替。我国的沼气生产与利用具有悠久的历史，目前仍在大力推广，有大量的生产设施。在一个完善的沼气生产系统中，产氢微生物是其微生物群落的重要组成，其产生的氢气会被产烷微生物消耗继续产生甲烷，因此甲垸是传统沼气生产中的主要产物。沼气生产系统是获取产氢微生物的一个很好的场所，可以为发酵制氢提高稳定的产氢微生物。利用沼气生产系统接种污泥进行氢气生产的关键是采用合适的方法抑制其中的产烷微生物，为产氢微生物创造合适的条件，实现高效制氢。目前一般采用酸或碱等化学物质调控pH的方法来抑制产烷微生物，但单一调控pH会消耗大量的化学物质，致使产氢的成本过高，不利于技术的推广。
发明内容本发明的目的在于提供一种pH与进料率协同控制下的餐饮垃圾发酵制氢方法，解决混合微生物发酵制氢时单纯利用化学物质调控接种污泥pH会消耗大量的化学物质、致使产氢的成本过高、不利于技术的推广等技术问题。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是将含有产氢微生物的接种污泥的pH用0.1~5M的酸降低0.25-0.75，以抑制接种污泥中的产垸微生物，再将经预处理的餐饮垃圾和接种污泥按照6.0:17，2:1的进料率混合，通过餐饮垃圾的酸性物质抑制产烷微生物，混匀后在无氧、控温在5(TC的容器中进行发酵制氢，发酵过程中伴随氢气产生的有机酸也能抑制产烷微生物。所述的预处理包括分选和粉碎。所述的进料率是指餐饮垃圾可挥发性固体量和接种污泥可挥发性固体量的质量比值。本发明具有的有益的效果是-1.用酸将接种污泥的pH降低，使其中包含的产垸微生物等杂菌受到抑制；2.合适的进料率使餐饮垃圾所含的酸性物质使发酵环境的pH进一步降低，进一步抑制产垸微生物等杂菌，3.合适的进料率还能够利用产氢过程中伴随氢气产生的各种有机酸进一步降低发酵环境的pH，抑制产垸微生物等杂菌；4.pH和进料率的协同控制减少了化学物质的用量，降低了制氢成本，实现高效制氢。本发明主要用于餐饮垃圾发酵制氢。具体实施方式下面结合实施例对本发明作进一步说明。接种污泥来自一个连续甲烷生产系统，可挥发性固体(VS)含量为3.14W,pH为7.75。餐饮垃圾经过分选和粉碎，VS含量为18.74。/。，pH为5.05。如表1所示，共设置了40组pH和进料率协同控制的试验组，先将50ml接种污泥用4M盐酸或4M氢氧化钠调控pH，pH的改变量为降低0.75、降低0.50、降低0.25、不变、升高0.25、升高0.75、升高1.25和升高1.75等8个水平，每个pH水平下又设5个试验组，分别添加30g、40g、50g、60g和75g餐饮垃圾，根据餐饮垃圾可挥发性固体(VS)量和接种污泥可挥发性固体(VS)量的质量比值计算的进料率依次为3.6:1、4.8:1、6.0:1、7.2:1和8.9:1。在50。C下进行发酵制氢，发酵时间为6天。通过两个指标衡量实验组的优劣，即每克餐饮垃圾VS对应的氢气产量(见表2)和每克接种污泥VS对应的氢气产量(见表3)，分别表征餐饮垃圾的利用率和产氢微生物的功能。实验结果表明在pH降低0.75和进料率6.0:l条件下每克餐饮垃圾VS对应的氢气产量最高，达到173ml;在该条件下，每克接种污泥VS对应的氢气产量也较高，达到103.3ml。综合这两项指标，在11降低0.75~0.25和进料率6.0:17,2:1协同控制条件下，产氢效果最佳。表1不同接种污泥pH调控和进料率下餐饮垃圾(g)+接种污泥(ml)的混合方法<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表2不同接种污泥pH调控和进料率下每克餐饮垃圾VS对应的氢气产量(ml)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表3不同接种污泥pH调控和进料率下4每克接种污泥VS对应的氢气产量(ml)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>上述实施方式用来解释说明本发明，而不是对它进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，作出的修改和改变，都落入本发明的保护范围。权利要求1、一种pH与进料率协同控制下的餐饮垃圾发酵制氢方法，其特征在于将含有产氢微生物的接种污泥的pH用0.1～5M的酸降低0.25～0.75，以抑制接种污泥中的产烷微生物，再将经预处理的餐饮垃圾和接种污泥按照6.0∶1～7.2∶1的进料率混合，通过餐饮垃圾的酸性物质抑制产烷微生物，混匀后在无氧、控温在50℃的容器中进行发酵制氢，发酵过程中伴随氢气产生的有机酸也能抑制产烷微生物。2、根据权利要求1所述的一种pH与进料率协同控制下的餐饮垃圾发酵制氢方法，其特征在于所述的预处理包括分选和粉碎。3、根据权利要求1所述的一种pH与进料率协同控制下的餐饮垃圾发酵制氢方法，其特征在于所述的进料率是指餐饮垃圾可挥发性固体量和接种污泥可挥发性固体量的质量比值。全文摘要本发明公开了一种pH与进料率协同控制下的餐饮垃圾发酵制氢方法。将含有产氢微生物的接种污泥的pH用酸降低合适水平，以抑制接种污泥中的产烷微生物，再将餐饮垃圾按合适的进料率与接种污泥混合，通过餐饮垃圾的酸性物质进一步降低pH，抑制产烷微生物，充分混匀后在无氧的容器中进行发酵制氢，发酵过程中伴随氢气产生的有机酸也进一步降低pH，更好地抑制产烷微生物，从而大大节省化学物质用量，降低制氢成本，实现高效制氢。本发明主要用于餐饮垃圾发酵制氢。文档编号C12P3/00GK101255444SQ200810060309公开日2008年9月3日申请日期2008年4月3日优先权日2008年4月3日发明者应义斌,泮进明,罗自生,顾叶挺申请人:浙江大学