一种厌氧消化过程进入稳定阶段的判定方法

摘要

本发明提供了一种厌氧消化过程进入稳定阶段的判定方法，包括：启动厌氧消化过程至少3天后，每间隔预设时间从所述反应体系中取一定量液态反应物并测量所取液态反应物中的甲基辅酶M的含量；当至少连续15天内所取液态反应物中的甲基辅酶M的含量持续增加时，确定厌氧过程消化进入稳定阶段。该方法测量对象为液体，比测量气体稳定性更高，且通过试剂盒即可进行测量，对人员经验要求低、安全可靠。

权利要求

1.一种厌氧消化过程进入稳定阶段的判定方法，其特征在于，包括：启动厌氧消化过程至少3天后，每间隔预设时间从所述反应体系中取一定量液态反应物并测量所取液态反应物中的甲基辅酶M的含量；所述预设时间为1～5天；

当至少连续15天内所取液态反应物中的甲基辅酶M的含量持续增加时，确定厌氧过程消化进入稳定阶段；

所述启动厌氧消化过程，包括：

将木质纤维素类原料放入厌氧消化装置中，加入猪粪厌氧消化液，搅拌，调节pH值至

6.8～8.2，启动厌氧消化过程；

所述猪粪厌氧消化液与所述木质纤维素类原料的质量比为1：2～4。

2.根据权利要求1所述的一种厌氧消化过程进入稳定阶段的判定方法，其特征在于，从所述反应体系中取5～15ml液态反应物。

3.根据权利要求1所述的一种厌氧消化过程进入稳定阶段的判定方法，其特征在于，所述当至少连续15天内所取液态反应物中的甲基辅酶M的含量持续增加时，确定厌氧过程消化进入稳定阶段，包括：当所取液态反应物中的甲基辅酶M的含量至少为0.2％，且至少连续15天内所取液态反应物中的甲基辅酶M的含量持续增加时，确定厌氧过程消化进入稳定阶段。

4.根据权利要求1所述的一种厌氧消化过程进入稳定阶段的判定方法，其特征在于，通过甲基辅酶M试剂盒测量所取液态反应物中的甲基辅酶M的含量。

5.根据权利要求1所述的一种厌氧消化过程进入稳定阶段的判定方法，其特征在于，还包括：当启动厌氧消化过程启动45～50天后，所取液态反应物中的甲基辅酶M的含量依然未呈现持续增加状态，则判断厌氧消化过程未启动。

说明书

一种厌氧消化过程进入稳定阶段的判定方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种厌氧消化过程进入稳定阶段的判定方法，属于厌氧消化技术领域。

背景技术

[0002] 厌氧消化是指废弃物在厌氧条件下通过微生物的代谢活动而被稳定化，同时伴有甲烷和CO2产生的变化，厌氧消化是一个极其复杂的生物化学反应过程，参与到厌氧消化过程中的微生物种类繁多，且微生物之间或协同共生或拮抗制约，形成了复杂的生态系统。其生物反应具有多步骤性，三阶段理论是目前厌氧消化理论研究相对透彻，相对得到公认的一种理论。M.P.Byrnat认为厌氧消化过程由水解酸化阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段三个阶段有机结合构成。

[0003] 利用有机废物厌氧消化产沼气技术已经被工程应用，在实际应用过程中，通常需要先通过在厌氧消化罐中加入一定量原料并接种厌氧微生物启动厌氧消化，再经历一定时间的启动阶段后，待厌氧消化进入稳定阶段后再进行进出料，实现工艺正常运转。

[0004] 目前，通常通过观测厌氧消化所产生的沼气量及沼气中的甲烷含量来判断厌氧消化是否进入稳定阶段。该判断方法需要依赖人工经验，对操作人员技能要求较高，同时由于沼气在管路中波动较大，易造成测量误差，且易燃易爆，测量时具有一定的危险性。

发明内容

[0005] 本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本发明提供了一种厌氧消化过程进入稳定阶段的判定方法，该方法测量对象为液体，比测量气体稳定性更高，且通过试剂盒即可进行测量，对人员经验要求低、安全可靠。

[0006] 为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

[0007] 一种厌氧消化过程进入稳定阶段的判定方法，包括：

[0008] 启动厌氧消化过程至少3天后，每间隔预设时间从所述反应体系中取一定量液态反应物并测量所取液态反应物中的甲基辅酶M的含量；

[0009] 当至少连续15天内所取液态反应物中的甲基辅酶M的含量持续增加时，确定厌氧过程消化进入稳定阶段。

[0010] 在一可选实施例中，所述启动厌氧消化过程，包括：

[0011] 将木质纤维素类原料放入厌氧消化装置中，加入猪粪厌氧消化液，搅拌，调节pH值至6.8～8.2，启动厌氧消化过程。

[0012] 在一可选实施例中，所述猪粪厌氧消化液与所述木质纤维素类原料的质量比为1：2～4。

[0013] 在一可选实施例中，所述预设时间为1～5天。

[0014] 在一可选实施例中，从所述反应体系中取5～15ml液态反应物。

[0015] 在一可选实施例中，所述当至少连续15天内所取液态反应物中的甲基辅酶M的含量持续增加时，确定厌氧过程消化进入稳定阶段，包括：

[0016] 当所取液态反应物中的甲基辅酶M的含量至少为0.2％，且至少连续15天内所取液态反应物中的甲基辅酶M的含量持续增加时，确定厌氧过程消化进入稳定阶段。

[0017] 在一可选实施例中，通过甲基辅酶M试剂盒测量所取液态反应物中的甲基辅酶M的含量。

[0018] 在一可选实施例中，所述的一种厌氧消化过程进入稳定阶段的判定方法，还包括：

[0019] 当启动厌氧消化过程启动45～50天后，所取液态反应物中的甲基辅酶M的含量依然未呈现持续增加状态，则判断厌氧消化过程未启动。

[0020] 本发明与现有技术相比的优点在于：

[0021] 本发明实施例提供的一种厌氧消化过程进入稳定阶段的判定方法，通过在启动厌氧消化过程15～18天后间隔预设时间采样测量液态反应物中的甲基辅酶M的含量，根据液态反应物中的甲基辅酶M的含量是否持续增加判断厌氧消化过程是否进入稳定阶段；由于厌氧消化产甲烷过程是一个极其复杂的生物化学反应过程，参与到厌氧消化过程中的微生物种类繁多，且微生物之间或协同共生或拮抗制约，形成了复杂的生态系统，其生物反应具有多步骤性，包括水解酸化阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段三个阶段，其中产甲烷阶段共有三种生成甲烷的途径，包括乙酸营养型、氢营养型和甲基营养型，但不管哪种途径，都要首先合成甲基辅酶M才能进行生成甲烷，申请人经过多年研究验证了甲基辅酶的含量与厌氧消化系统中产气量和甲烷含量呈正相关性，可以作为衡量厌氧消化系统是否进入稳定产甲烷阶段的重要指标；该方法测量对象为液体，比测量气体稳定性更高，且通过试剂盒即可进行测量，对人员经验要求低、安全可靠。

具体实施方式

[0022] 本发明实施例提供了一种厌氧消化过程进入稳定阶段的判定方法，包括：

[0023] 步骤1、启动厌氧消化过程；

[0024] 具体地，本发明实施例中所述的启动厌氧消化过程是指在厌氧消化装置中，将原料与消化液混合均匀，其中所述原料可以为稻草、玉米秸秆、麦秸等木质纤维素类原料，还可以为污泥、畜禽粪便等有机废物原料，本发明不做限定，所述消化液可以为猪粪、牛粪或厌氧消化沼气站出料等含有厌氧微生物的消化液；

[0025] 步骤2、启动厌氧消化过程至少3天后，每间隔预设时间从所述反应体系中取一定量液态反应物并测量所取液态反应物中的甲基辅酶M的含量；

[0026] 具体地，所述预设时间可以根据需要设置，优选1～5天，既能确保测量数据的可靠性又能避免频繁测量导致的资源浪费；优选每次从所述反应体系中取5～15ml液态反应物。

[0027] 步骤3：当至少连续15天内所取液态反应物中的甲基辅酶M的含量持续增加时，确定厌氧过程消化进入稳定阶段。

[0028] 具体地，本发明实施例中，可以通过试剂盒、宏基因组测序等方法测量甲基辅酶M的含量，优选通过甲基辅酶M试剂盒测量。

[0029] 本发明实施例提供的一种厌氧消化过程进入稳定阶段的判定方法，通过在启动厌氧消化过程15～18天后间隔预设时间采样测量液态反应物中的甲基辅酶M的含量，根据液态反应物中的甲基辅酶M的含量是否持续增加判断厌氧消化过程是否进入稳定阶段；由于厌氧消化产甲烷过程是一个极其复杂的生物化学反应过程，参与到厌氧消化过程中的微生物种类繁多，且微生物之间或协同共生或拮抗制约，形成了复杂的生态系统，其生物反应具有多步骤性，包括水解酸化阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段三个阶段，其中产甲烷阶段共有三种生成甲烷的途径，包括乙酸营养型、氢营养型和甲基营养型，但不管哪种途径，都要首先合成甲基辅酶M才能进行生成甲烷，申请人经过多年研究验证了甲基辅酶的含量与厌氧消化系统中产气量和甲烷含量呈正相关性，可以作为衡量厌氧消化系统是否进入稳定产甲烷阶段的重要指标；该方法测量对象为液体，比测量气体稳定性更高，且通过试剂盒即可进行测量，对人员经验要求低、安全可靠。

[0030] 在一可选实施例中，所述启动厌氧消化过程，包括：

[0031] 将木质纤维素类原料放入厌氧消化装置中，加入猪粪厌氧消化液，搅拌，调节pH值至6.8～8.2，启动厌氧消化过程，其中，所述猪粪厌氧消化液与所述木质纤维素类原料的质量比为1：2～4，所述预设时间为1～5天，优选2～3天。

[0032] 在一可选实施例中，当所取液态反应物中的甲基辅酶M的含量至少为0.2％，且至少连续15天内所取液态反应物中的甲基辅酶M的含量持续增加时，确定厌氧过程消化进入稳定阶段；该方法可以确保反应有效启动，避免由于反应启动失败导致的误判。

[0033] 进一步地，本发明实施例中，当启动厌氧消化过程启动45～50天后，所取液态反应物中的甲基辅酶M的含量依然未呈现持续增加状态，则判断厌氧消化过程未启动，需重新加原料和消化液启动厌氧消化过程。

[0034] 以下为本发明的一个具体实施例：

[0035] 配制预处理液，所述预处理液中氨分子的质量含量为稻草原料干重的2％，水的质量为稻草原料干重的600％。

[0036] 将稻草原料加入配制的预处理液中，在35℃恒温箱内保存3天，得到预处理后的稻草原料。

[0037] 将预处理后的稻草原料以50gTS/L的用量加入厌氧消化反应罐中，之后向所述反应罐中加入猪粪消化液，猪粪消化液的质量为稻草原料质量的40％，加入Ca(OH)2调节pH值至6.8-7.2之间，启动厌氧消化反应。

[0038] 厌氧消化启动5天后每天记录产气量、CH4含量、CO2含量、N2含量和H2含量，每5天取10mL液体反应物，采用购买自江苏江莱生物科技有限公司的甲基辅酶M试剂盒测定甲基辅酶M含量。

[0039] 试验结果如表1：

[0040] 表1测试参数数据表

[0041]

[0042]

[0043] 根据判断厌氧消化过程进入稳定阶段的传统方法，即通过沼气产量和甲烷含量判断系统进入稳定阶段的时间为第20天，通过本判定方法判断系统进入稳定阶段的时间也为第20天。

[0044] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

[0045] 本发明未详细阐述内容均为公知技术。