生物炭介导的固体生物膜厌氧消化促进剂及其制备方法
专利汇可以提供生物炭介导的固体生物膜厌氧消化促进剂及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种 生物 炭 介导的固体 生物膜 厌 氧 消化 促进剂，包括如下成分： 硫酸 亚 铁 、氯化钴、氯化镍、 复合维生素 及厌氧消化固体生物膜。其中，厌氧消化固体生物膜，通过对厌氧消化驯化后的生物炭及其上生物膜进行冻干制得。本发明还公开了一种生物炭介导的固体生物膜厌氧消化促进剂的制备方法。本发明的厌氧消化促进剂，具有有效使用期长，储存运输方便，操作简单快捷的优点。添加本发明的厌氧消化促进剂到厌氧消化反应器中，可实现快速启动厌氧消化，快速富集、稳定 微生物 ，并能有效提高厌氧消化有机物降解的充分性，缩短 水 力 滞留期，提高甲烷产量。，下面是生物炭介导的固体生物膜厌氧消化促进剂及其制备方法专利的具体信息内容。
1.一种生物炭介导的固体生物膜厌氧消化促进剂，其特征在于：按质量份数是由固体形态的1 2份的硫酸亚铁、0.1 1份的氯化钴、 0.5 2份的氯化镍、0.4 2份的复合维生素、95~ ~ ~ ~
98份的厌氧消化固体生物膜制成；其中复合维生素由生物素、硫胺素、盐酸吡哆醇、D - 泛~
钙酸、硫辛酸、叶酸、核黄素、烟酸、对氨基苯甲酸、维生素B12中的三种或多种组成。
2.一种生物炭介导的固体生物膜厌氧消化促进剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1 制备厌氧消化固体生物膜：
S1.1培养基配制：
培养基：NH4Cl 1 g/L，MgCl2 1 g/L，NaCl 0.5 g/L，K2HPO4 0.4 g/L，KH2PO4 0.4 g/L，蛋白胨 2 g/L，酵母浸粉2 g/L，乙酸钠10 g/L，微量元素10 mL，维生素 10 mL，L - 半胱氨酸0.5 g/L， 2‰ 刃天青2 mL，蒸馏水1000 mL（pH 7.0）；其中，
微量元素( g/L) ：N (CH2COOH) 3 4.5 (氨乙酸) ， FeCl2·4H2O 0.4，MnCl·H2O 0.1， CoCl2·6H2O 0.12， AlK ( SO4 ) 2 0.01， ZnCl2 0.1， NaCl 1， CaCl2 0.02， Na2MoO4
0.01， H3BO3 0.01，NiCl2·6H2O 0.42 ；
维生素( g/L) ：生物素2.0，硫胺素5.0，盐酸吡哆醇 10，D - 泛钙酸5.0，硫辛酸5.0，叶酸2.0，核黄素 5.0，烟酸5.0，对氨基苯甲酸5.0，维生素B12 0.1；
S1.2接种物富集培养：
将接种物和所述培养基，按体积比(1～4)：1装入培养容器，并密闭，在20～40℃或50～
55℃的恒温条件下静置培养或20～120rpm震荡培养；每次从所述培养容器中倾倒部分上清液并补充新鲜的所述培养基，每周两次；
S1.3接种物驯化：
以有机废弃物为原料，将已完成富集培养的所述接种物，按30%的接种量，加入到厌氧发酵罐中，在20～40℃或50～55℃的恒温条件下静置培养或20～120rpm震荡培养；每隔1～
3天添加质量分数0.4%～1.2%有机废弃物直到培养液pH下降到6.0～6.8，再每隔1～3天添加质量分数1.5%～3.0%有机废弃物，直到沼液辅酶F420荧光分光光度值为20.0～250.0为止；
S1.4生物炭挂膜：
采用快速排泥法进行生物炭挂膜；在完成接种物驯化的厌氧发酵罐中，投加质量分数为5%～20%的生物炭颗粒，振荡混匀后静置1小时，排出上清液，加入 2 倍体积的新鲜沼液，淹没生物炭颗粒并静态接触24h 后排掉悬浮污泥，然后进行间歇式进新鲜沼液挂膜；整个挂膜过程，所述厌氧发酵罐置于水浴恒温振荡箱中，控制水温为 20～40℃或50～55℃，振荡速度 100～120rpm；采用序批式方式运行，一个反应周期为24h，每次振荡结束后静置
30min，排出上清液，并补充相同体积的新鲜沼液，直到挂膜完成；整个挂膜过程及相应操作，在厌氧环境下进行；所述新鲜沼液，来自另一厌氧发酵罐，该厌氧发酵罐除未投加生物炭外，其他参数均同于用于所述接种物驯化的厌氧发酵罐；
S1.5 真空冻干：
挂膜完成后，将生物炭及其上生物膜传输至冻干机进行真空冻干，冻干至含水量为8～
10％， 得到冻干后生物炭及其上生物膜，即厌氧消化固体生物膜；冻干温度为-40℃～-45℃，冻干时间为24～72h；整个真空冻干过程及相应操作，在厌氧环境下进行；
S2 添加微量元素和复合维生素：
S2.1 制备微量元素和复合维生素混合粉体：
按质量份数，称取固体形态的1 2份的硫酸亚铁、0.1 1份的氯化钴、 0.5 2份的氯化~ ~ ~
镍、0.3 2份的复合维生素，放入容器中， 加蒸馏水制成饱和溶液，放入温度为60 90℃的烘~ ~
箱中，烘 干1 2h后，用粉碎机粉碎成100 130目，得到微量元素和复合维生素混合粉体；其~ ~
中，复合维生素由生物素、硫胺素、盐酸吡哆醇、D - 泛钙酸、硫辛酸、叶酸、核黄素、烟酸、对氨基苯甲酸、维生素B12中的三种或多种组成；
S2.2 混合：
将步骤S2.1中制备的微量元素和复合维生素混合粉体，按2% 5%的添加量，加入到步骤~
S1中制备的厌氧消化固体生物膜中，混合均匀后，即得生物炭介导的固体生物膜厌氧消化促进剂。
3.根据权利要求2所述的一种生物炭介导的固体生物膜厌氧消化促进剂的制备方法，其特征在于：所述接种物，为长期稳定运行的总固体含量Ts为0.8%～12%的沼气池底部活性污泥、沼液或污水处理厂二沉池底部活性污泥。
4.根据权利要求2所述的一种生物炭介导的固体生物膜厌氧消化促进剂的制备方法，其特征在于：所述有机废弃物，为40 100目猪粪、鸡粪、牛粪、餐厨垃圾、剩余污泥、秸秆之一~
或混合。
5.根据权利要求2所述的一种生物炭介导的固体生物膜厌氧消化促进剂的制备方法，其特征在于：所述生物炭颗粒，粒径为1 5mm。
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生物炭介导的固体生物膜厌氧消化促进剂及其制备方法
技术领域
背景技术
发明内容
硫酸亚铁、0.1 1份的氯化钴、 0.5 2份的氯化镍、0.4 2份的复合维生素、95 98份的厌氧消~ ~ ~ ~
化固体生物膜制成；其中复合维生素由生物素、硫胺素、盐酸吡哆醇、D - 泛钙酸、硫辛酸、叶酸、核黄素、烟酸、对氨基苯甲酸、维生素B12中的三种或多种组成。
S1.1培养基配制：
培养基：NH4Cl 1 g/L，MgCl2 1 g/L，NaCl 0.5 g/L，K2HPO4 0.4 g/L，KH2PO4 0.4 g/L，蛋白胨 2 g/L，酵母浸粉2 g/L，乙酸钠10 g/L，微量元素10 mL，维生素 10 mL，L - 半胱氨酸0.5 g/L， 2‰ 刃天青2 mL，蒸馏水1000 mL（pH 7.0）；其中，
微量元素( g/L) ：N (CH2COOH) 3 4.5 (氨乙酸) ， FeCl2·4H2O 0.4，MnCl·H2O
0.1， CoCl2·6H2O 0.12， AlK ( SO4 ) 2 0.01， ZnCl2 0.1， NaCl 1， CaCl2 0.02， Na2MoO4 0.01， H3BO3 0.01，NiCl2·6H2O 0.42 ；
维生素( g/L) ：生物素2.0，硫胺素5.0，盐酸吡哆醇 10，D - 泛钙酸5.0，硫辛酸5.0，叶酸2.0，核黄素 5.0，烟酸5.0，对氨基苯甲酸5.0，维生素B12 0.1；
S1.2接种物富集培养：
将接种物和所述培养基，按体积比(1～4)：1装入培养容器，并密闭，在20～40℃或50～
55℃的恒温条件下静置培养或20～120rpm震荡培养；每次从所述培养容器中倾倒部分上清液并补充新鲜的所述培养基，每周两次；
所述接种物，为长期稳定运行的总固体含量Ts为0.8%～12%的沼气池底部活性污泥、沼液或污水处理厂二沉池底部活性污泥；
S1.3接种物驯化：
以有机废弃物为原料，将已完成富集培养的所述接种物，按30%的接种量，加入到厌氧发酵罐中，在20～40℃或50～55℃的恒温条件下静置培养或20～120rpm震荡培养；每隔1～
3天添加质量分数0.4%～1.2%有机废弃物直到培养液pH下降到6.0～6.8，再每隔1～3天添加质量分数1.5%～3.0%有机废弃物，直到沼液辅酶F420荧光分光光度值为20.0～250.0为止；
所述有机废弃物，为40 100目猪粪、鸡粪、牛粪、餐厨垃圾、剩余污泥、秸秆之一或混合；
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S1.4 生物炭挂膜：
采用快速排泥法进行生物炭挂膜；在完成接种物驯化的厌氧发酵罐中，投加质量分数为5%～20%的生物炭颗粒，振荡混匀后静置１小时，排出上清液，加入 2 倍体积的新鲜沼液，淹没生物炭颗粒并静态接触24h 后排掉悬浮污泥，然后进行间歇式进新鲜沼液挂膜；
进一步：整个挂膜过程，所述厌氧发酵罐置于水浴恒温振荡箱中，控制水温为 20～40℃或50～55℃，振荡速度 100～120rpm；采用序批式方式运行，一个反应周期为24h，每次振荡结束后静置30min，排出上清液，并补充相同体积的新鲜沼液，直到挂膜完成；
进一步：整个挂膜过程及相应操作，在厌氧环境下进行；
所述新鲜沼液，来自另一厌氧发酵罐，该厌氧发酵罐除未投加生物炭外，其他参数均同于用于所述接种物驯化的厌氧发酵罐；
所述生物炭颗粒，粒径为1 5mm；
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S1.5 真空冻干：
挂膜完成后，将生物炭及其上生物膜传输至冻干机进行真空冻干，冻干至含水量为8～
10％， 得到冻干后生物炭及其上生物膜，即厌氧消化固体生物膜；冻干温度为-40℃～-45℃，冻干时间为24～72h；
进一步：整个真空冻干过程及相应操作，在厌氧环境下进行；
S2 添加微量元素和复合维生素：
S2.1 制备微量元素和复合维生素混合粉体：
按质量份数，称取固体形态的1 2份的硫酸亚铁、0.1 1份的氯化钴、 0.5 2份的氯化~ ~ ~
镍、0.3 2份的复合维生素，放入容器中， 加蒸馏水制成饱和溶液，放入温度为60 90℃的烘~ ~
箱中，烘 干1 2h后，用粉碎机粉碎成100 130目，得到微量元素和复合维生素混合粉体；其~ ~
中，复合维生素由生物素、硫胺素、盐酸吡哆醇、D - 泛钙酸、硫辛酸、叶酸、核黄素、烟酸、对氨基苯甲酸、维生素B12中的三种或多种组成；
S2.2 混合：
将步骤S2.1中制备的微量元素和复合维生素混合粉体，按2% 5%的添加量，加入到步骤~
S1中制备的厌氧消化固体生物膜中，混合均匀后，即得生物炭介导的固体生物膜厌氧消化促进剂。
具体实施方式
S1.1培养基配制
培养基：NH4Cl 1 g/L，MgCl2 1 g/L，NaCl 0.5 g/L，K2HPO4 0.4 g/L，KH2PO4 0.4 g/L，蛋白胨 2 g/L，酵母浸粉2 g/L，乙酸钠10 g/L，微量元素10 mL，维生素 10 mL，L - 半胱氨酸0.5 g/L， 2‰ 刃天青2 mL，蒸馏水1000 mL（pH 7.0）；其中，
微量元素( g/L) ：N (CH2COOH) 3 4.5 (氨乙酸) ， FeCl2·4H2O 0.4，MnCl·H2O
0.1， CoCl2·6H2O 0.12， AlK ( SO4 ) 2 0.01， ZnCl2 0.1， NaCl 1， CaCl2 0.02， Na2MoO4 0.01， H3BO3 0.01，NiCl2·6H2O 0.42 ；
维生素( g/L) ：生物素2.0，硫胺素5.0，盐酸吡哆醇 10，D - 泛钙酸5.0，硫辛酸5.0，叶酸2.0，核黄素 5.0，烟酸5.0，对氨基苯甲酸5.0，维生素B12 0.1；
S1.2接种物富集培养
取长期稳定运行的总固体含量Ts为7%的沼气池底部活性污泥为接种物，将其和所述培养基按体积比1：1装入培养容器，并密闭，在50℃的恒温条件下静置培养；每次从所述培养容器中倾倒部分上清液并补充新鲜的所述培养基，每周两次；
S1.3接种物驯化
以40目猪粪为原料，将已完成富集培养的所述接种物，按30%的接种量加入到厌氧发酵罐中，厌氧发酵罐置于水浴恒温振荡箱中，在50℃恒温条件下静置培养；每隔3天添加质量分数1.0%的猪粪，直到培养液pH下降到6.0～6.8，再每隔3天添加质量分数3.0%的猪粪，直到沼液辅酶F420荧光分光光度值为20.0～250.0为止；
S1.4 生物炭挂膜
采用快速排泥法进行生物炭挂膜；在完成接种物驯化的50℃厌氧发酵罐中，投加质量分数为10%的粒径为3mm的生物炭颗粒，以100rpm速度振荡混匀后静置１小时，排出上清液，加入 2 倍体积的新鲜沼液，淹没生物炭颗粒并静态接触24h 后排掉悬浮污泥，然后进行间歇式进新鲜沼液挂膜；采用序批式方式运行，一个反应周期为24h，每次振荡结束后静置
30min，排出上清液，并补充相同体积的新鲜沼液，直到挂膜完成；整个挂膜过程及相应操作，在厌氧环境下进行；其中新鲜沼液，来自另一厌氧发酵罐，该厌氧发酵罐除未投加生物炭外，其他参数均同于用于所述接种物驯化的厌氧发酵罐；
S1.5 真空冻干
挂膜完成后，将生物炭及其上生物膜传输至冻干机进行真空冻干，冻干至含水量为
8.5％， 得到冻干后生物炭及其上生物膜，即厌氧消化固体生物膜；冻干温度为-40℃，冻干时间为72h；整个真空冻干过程及相应操作，在厌氧环境下进行；
S2 添加微量元素和复合维生素：
S2.1 制备微量元素和复合维生素混合粉体
按质量份数，称取固体形态的1份的硫酸亚铁、0.3份的氯化钴、 1份的氯化镍、0.7份的复合维生素，放入容器中， 加蒸馏水制成饱和溶液，放入温度为60℃的烘箱中，烘 干2h后，用粉碎机粉碎成100目，得到微量元素和复合维生素混合粉体；其中，复合维生素由生物素、硫胺素、维生素B12组成；
S2.2 混合
将步骤S2.1中制备的微量元素和复合维生素混合粉体，按3%的添加量，加入到步骤S1中制备的厌氧消化固体生物膜中，混合均匀后，即得生物炭介导的固体生物膜厌氧消化促进剂。
S1.1培养基配制
培养基：NH4Cl 1 g/L，MgCl2 1 g/L，NaCl 0.5 g/L，K2HPO4 0.4 g/L，KH2PO4 0.4 g/L，蛋白胨 2 g/L，酵母浸粉2 g/L，乙酸钠10 g/L，微量元素10 mL，维生素 10 mL，L - 半胱氨酸0.5 g/L， 2‰ 刃天青2 mL，蒸馏水1000 mL（pH 7.0）；其中，
微量元素( g/L) ：N (CH2COOH) 3 4.5 (氨乙酸) ， FeCl2·4H2O 0.4，MnCl·H2O
0.1， CoCl2·6H2O 0.12， AlK ( SO4 ) 2 0.01， ZnCl2 0.1， NaCl 1， CaCl2 0.02， Na2MoO4 0.01， H3BO3 0.01，NiCl2·6H2O 0.42 ；
维生素( g/L) ：生物素2.0，硫胺素5.0，盐酸吡哆醇 10，D - 泛钙酸5.0，硫辛酸5.0，叶酸2.0，核黄素 5.0，烟酸5.0，对氨基苯甲酸5.0，维生素B12 0.1；
S1.2接种物富集培养
取长期稳定运行的总固体含量Ts为7.5%的污水处理厂二沉池底部活性污泥为接种物，和所述培养基按体积比4：1装入培养容器，并密闭，在35℃的恒温条件下120rpm震荡培养；
每次从所述培养容器中倾倒部分上清液并补充新鲜的所述培养基，每周两次；
S1.3接种物驯化
以40目的玉米秸秆和60目的鸡粪为混合原料，将已完成富集培养的所述接种物，按30%的接种量加入到厌氧发酵罐中，厌氧发酵罐置于水浴恒温振荡箱中，在35℃的恒温条件下以120rpm的振荡速度震荡培养；每隔2天添加质量分数0.8%有机废弃物，直到培养液pH下降到6.0～6.8，再每隔2天添加质量分数2%有机废弃物，直到沼液辅酶F420荧光分光光度值为
20.0～250.0为止；
S1.4 生物炭挂膜
采用快速排泥法进行生物炭挂膜；在完成接种物驯化的35℃厌氧发酵罐中，投加质量分数为5%的粒径为5mm的生物炭颗粒，以120rpm速度振荡混匀后静置1小时，排出上清液，加入2倍体积的新鲜沼液，淹没生物炭颗粒并静态接触24h 后排掉悬浮污泥，然后进行间歇式进新鲜沼液挂膜；采用序批式方式运行，一个反应周期为24h，每次以120rpm速度振荡结束后静置30min，排出上清液，并补充相同体积的新鲜沼液，直到挂膜完成；整个挂膜过程及相应操作，在厌氧环境下进行；其中新鲜沼液，来自另一厌氧发酵罐，该厌氧发酵罐除未投加生物炭外，其他参数均同于用于所述接种物驯化的厌氧发酵罐；
S1.5 真空冻干
挂膜完成后，将生物炭及其上生物膜传输至冻干机进行真空冻干，冻干至含水量为
8.3％， 得到冻干后生物炭及其上生物膜，即厌氧消化固体生物膜；冻干温度为-45℃，冻干时间为48h；整个真空冻干过程及相应操作，在厌氧环境下进行；
S2 添加微量元素和复合维生素：
S2.1 制备微量元素和复合维生素混合粉体
按质量份数，称取固体形态的1.5份的硫酸亚铁、0.7份的氯化钴、 1.5份的氯化镍、1.3份的复合维生素，放入容器中， 加蒸馏水制成饱和溶液，放入温度为90℃的烘箱中，烘 干
1h后，用粉碎机粉碎成120目，得到微量元素和复合维生素混合粉体；其中，复合维生素由生物素、叶酸、核黄素、维生素B12组成；
S2.2 混合
将步骤S2.1中制备的微量元素和复合维生素混合粉体，按5%的添加量，加入到步骤S1中制备的厌氧消化固体生物膜中，混合均匀后，即得生物炭介导的固体生物膜厌氧消化促进剂。
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