本發(fā)明屬于環(huán)境保護和資源綜合利用領(lǐng)域,涉及一種對廢物進行厭氧消化處理產(chǎn)甲烷的工藝,尤其是涉及一種酸性條件產(chǎn)甲烷的快速構(gòu)建并穩(wěn)定處理高濃度有機物的方法。
背景技術(shù):
廚余垃圾、餐廚垃圾、食品加工廢物、發(fā)酵工業(yè)廢物等固體廢物的產(chǎn)生量巨大,且由于其易降解有機組分,如淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪等的比例高,容易腐敗,也被稱為易腐有機廢物。以上海市為例廚余垃圾日收運量已達13000噸/天,餐廚垃圾收運量達2797噸/天。數(shù)量如此巨大的易腐有機廢物如得不到妥善處置,將對環(huán)境造成嚴重的二次污染。以甲烷為最終產(chǎn)物的厭氧消化,是實現(xiàn)廢物處理和資源化的重要技術(shù)。不僅從中能獲得清潔可再生能源,且其技術(shù)過程較為成熟,已有相當規(guī)模的工業(yè)化應用,具有廣泛的應用前景。但在實際工程中存在反應器容積利用率低、消化過程不穩(wěn)定等問題。如何控制消化過程的工藝穩(wěn)定性,提高消化效率是目前該技術(shù)發(fā)展的主要方向。厭氧消化是指構(gòu)成固體廢物的各類有機物在缺氧或無氧環(huán)境下被微生物分解,形成各種代謝產(chǎn)物,并以甲烷為最終產(chǎn)物的過程。這一過程基本可概括成4個階段:水解、酸化、乙酸化和甲烷化。水解和酸化由發(fā)酵細菌完成,而乙酸化和甲烷化由產(chǎn)甲烷菌及其共生細菌實現(xiàn),前后兩大類微生物之間存在顯著的生理生化差異。水解酸化菌可以適應較寬的pH范圍,從pH5至pH9,而產(chǎn)甲烷菌則對pH有嚴格要求,需要嚴格控制在中性或偏堿性范圍,一般為pH6.5至pH7.5。但是易腐有機廢物在進行厭氧消化的時候,由于其易降解性,容易導致水解酸化的速率遠超過甲烷化速率,使得水解酸化產(chǎn)物如乙酸、丙酸、丁酸、乳酸等迅速累積,這些有機酸累積濃度常達數(shù)百mM,導致pH迅速下降,低至pH4-6,甚至有時候可能低至pH3.5,嚴重抑制了通常產(chǎn)甲烷菌的生長,導致甲烷化失敗,而且往往在數(shù)月內(nèi)都無法恢復產(chǎn)甲烷,處于一種長期酸敗的情況。由酸堿中和滴定曲線可知,中性pH7處于等當點附近,曲線幾乎是垂直線,加入少量酸堿pH就會發(fā)生很大的變化,即滴定突躍,因此中性范圍是較難控制的,酸或堿稍微過量就會偏離pH7控制點。由于廢物的含固率高、粘度大、液體流動性差,常規(guī)的添加堿性藥劑調(diào)節(jié)pH的措施很難均勻混合藥劑,而且由于累積的有機酸量太高,中和需要添加大量的堿性藥劑,反而會導致陽離子的過量投加抑制產(chǎn)甲烷菌的生長。為了克服單相(單段)厭氧消化這一酸敗問題,常見的解決方法主要有以下幾種:1)大幅降低處理負荷,以控制有機酸的最高累積濃度;2)對進料廢物進行稀釋,同樣是為了控制有機酸最高累積濃度;3)大比例投加含產(chǎn)甲烷菌的接種物,以使得產(chǎn)甲烷菌能迅速消耗生成的有機酸,避免有機酸的累積,其中接種物與易腐有機廢物的有機質(zhì)比一般需達到2∶1~4∶1以上才能避免酸敗,使得反應器中用于處理廢物的有效體積大大縮小(如中國發(fā)明專利:“一種垃圾聯(lián)合發(fā)酵制沼氣方法”(公布號:CN101988076A)、“一種立式無攪拌有機廢物干式厭氧消化處理設(shè)備及方法”(公開號CN101381674A)、“有機材料厭氧發(fā)酵的方法和設(shè)備”(公開號CN101200693A))??梢娺@三大類方法都是以犧牲處理負荷來獲取厭氧消化的穩(wěn)定但低效運行。還有一類解決途徑是進行兩相(兩段)厭氧消化,即將水解酸化和甲烷化分別放在兩個反應器中進行,分別進行條件控制,使得水解酸化可以在低pH條件下進行,而產(chǎn)甲烷反應器則依然通過上述降低有機負荷、加大產(chǎn)甲烷菌菌量、液體回流調(diào)節(jié)pH緩沖等措施以維持該反應器的pH控制在中性和偏堿性范圍。該方面代表性的中國發(fā)明專利有:“一種分區(qū)接種快速啟動易酸敗垃圾沼氣利用的方法”(公告號CN102492728B)、“餐廚垃圾兩相濕式厭氧消化處理方法”(公布號CN101862747A)、“城市垃圾兩步厭氧消化處理工藝”(公開號CN1431159A)、“一種餐廚垃圾的處理方法”(公布號CN101921809A)、“易腐性有機垃圾高固體兩相三段厭氧消化產(chǎn)沼氣的方法”(公布號CN101805753A)、“有機固體廢棄物聯(lián)合厭氧發(fā)酵方法”(公開號CN101337838A)。兩相厭氧消化的缺點是增加了反應器個數(shù)、需要增設(shè)液體運輸控制設(shè)備等,從而增加了運行成本和難度。需要說明的是,天然耐酸嗜酸的產(chǎn)甲烷菌非常罕見,僅在酸性沼澤、高溫噴泉等極端環(huán)境檢測到幾株,而且能耐受的有機酸濃度僅為50mM(參考文獻:MaestrojuanGM,BooneDR.1991.CharacterizationofMethanosarcinaBarkeriMstand227,MethanosarcinaMazeiS-6t,andMethanosarcinaVacuolataZ-761t.InternationalJournalofSystematicBacteriology41:267-274.)。而在垃圾填埋場人工環(huán)境盡管有觀測到長期酸化的填埋場突然開始產(chǎn)甲烷的跡象,但耗時0.5~1年,且由于垃圾堆體的空間不均勻性而無法確定其中的產(chǎn)甲烷菌是否是耐酸的(參考文獻:Staley,B.F.;delosReyes,F(xiàn).L.,III;Barlaz,M.A.,Effectofspatialdifferencesinmicrobialactivity,pHandsubstratelevelsonmethanogenesisinitiationinrefuse.AppliedandEnvironmentalMicrobiology2011,77,(7),2381-2391)。因此,需要尋求快速馴化出耐酸嗜酸產(chǎn)甲烷菌的工程措施。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
基于上述技術(shù)背景,本發(fā)明提出了一種酸性條件產(chǎn)甲烷的快速構(gòu)建方法,即采用酸性條件產(chǎn)甲烷處理易腐有機廢物的技術(shù)方法。該方法的關(guān)鍵是馴化出耐酸嗜酸的產(chǎn)甲烷菌,使其能在易腐有機廢物迅速水解酸化形成的有機酸累積的低pH環(huán)境下維持高產(chǎn)甲烷活性,從而實現(xiàn)高負荷厭氧處理易腐有機廢物產(chǎn)沼。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):酸性條件產(chǎn)甲烷的快速構(gòu)建方法,該方法包括以下順序步驟:(1)厭氧反應器中放入濃度為4~6g-VS/L的種泥。(2)往反應器中加入100~150mM的乙酸或乙酸鹽作為產(chǎn)甲烷基質(zhì),并加入濃度不超過0.15M的碳酸鹽和適量微量元素作為基底緩沖液。(3)采用酸堿溶液調(diào)節(jié)pH至6.8~7.2后密閉產(chǎn)甲烷,密封前用N2氣驅(qū)趕掉氧氣;每天或每兩天取樣測定殘留的乙酸根濃度,取樣測定殘留的乙酸根濃度大于60mM時,保持原有取樣頻率,若取樣測定殘留的乙酸根濃度小于60mM時,增加取樣頻率;取樣當日靜置反應器,使種泥下沉至底部,用泵排出大于等于1/10體積的上清液,并泵入等體積的含乙酸或乙酸鹽的基底緩沖液,使得反應器內(nèi)乙酸根濃度重新恢復至100~150mM,然后再調(diào)節(jié)pH至6.8~7.2后密閉產(chǎn)甲烷;重復該步驟,持續(xù)產(chǎn)甲烷時間不少于15天。(4)重復步驟(3)的操作,但每次換液調(diào)節(jié)pH至6.0~6.2;該階段持續(xù)產(chǎn)甲烷時間不少于15天。(5)重復步驟(4)的操作,但每次換液調(diào)節(jié)pH至5.5;該階段持續(xù)產(chǎn)甲烷時間不少于15天。從而得到富含耐酸嗜酸產(chǎn)甲烷菌和其它共生細菌的耐酸嗜酸微生物聚團。(6)將步驟(5)得到的耐酸嗜酸微生物聚團接種到新鮮或已發(fā)生酸化(pH5.5~6.2)的易腐有機廢物的密閉反應器中,進行厭氧消化產(chǎn)甲烷,消化過程的pH控制在5.5~6.2范圍,固體停留時間20~40天。步驟(1)中,種泥是從通常的垃圾、污泥或污水處理厭氧反應器中采集的厭氧消化殘渣,研碎,并采用50~100目的篩網(wǎng)進行篩分,采集其篩下物作為種泥。步驟(3)、(4)、(5)、(6)中,厭氧反應器的溫度應統(tǒng)一控制在30~40℃的中溫范圍,或統(tǒng)一控制在50~65℃的高溫范圍。步驟(6)中,耐酸嗜酸微生物聚團與易腐有機廢物的有機物量之比為(0.1~2.0)∶1。步驟(6)中,經(jīng)過厭氧消化獲得的沼渣含有大量的耐酸嗜酸產(chǎn)甲烷菌及其共生細菌,將經(jīng)過厭氧消化獲得的沼渣循環(huán)利用于同一反應器,或直接應用于其它厭氧消化反應器。步驟(2)中所述的微量元素指Mn、Fe、B、Zn、Cu、Mo、Co、Wo、Ni、Se、Ca、Mg、NH4、P、S的無機鹽以及維生素。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有以下優(yōu)點及有益效果:1、本發(fā)明獲得的耐酸嗜酸產(chǎn)甲烷菌及其共生細菌能在易腐有機廢物迅速水解酸化形成的有機酸累積的低pH環(huán)境下維持高產(chǎn)甲烷活性,從而可以提高了單相厭氧消化反應器的日處理量,實現(xiàn)高負荷厭氧處理易腐有機廢物產(chǎn)沼。2、本發(fā)明獲得的耐酸嗜酸微生物聚團可以直接投加到已發(fā)生酸敗的厭氧消化反應器中,使其迅速恢復產(chǎn)甲烷活性,避免了通常清空整個反應器廢棄所有物料的做法,從而降低了運行成本,縮短了調(diào)試、運行周期。3、本發(fā)明獲得的耐酸嗜酸微生物聚團具有高效的有機酸降解能力,因此可以采用較低的接種比來處理易腐有機廢物,從而節(jié)約了反應器空間,增加了單位反應器體積的廢物處理量,同時減少了消化結(jié)束后殘余的沼渣的后續(xù)脫水和處理量,具有明顯的經(jīng)濟價值和開發(fā)潛能。具體實施方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。實施例1(1)取城市污水廠污泥中溫35℃厭氧消化處理脫水殘渣10kg(含固率20%,VS含量0.7),研碎,并采用50目的篩網(wǎng)進行篩分,采集其篩下物作為種泥。(2)在250L厭氧反應器中放入上述種泥8.6kg(折合VS總量1.2kg),1.2kg乙酸作為產(chǎn)甲烷基質(zhì),并加入基底緩沖液至反應器內(nèi)溶液總體積為200L,此時乙酸根濃度為100mM。基底緩沖液的主要組成為(1L):6gNa2CO3、0.2gMgCl2·6H2O、1gNH4Cl、0.1gCaCl2、0.2gNa2S·9H2O、1.385gK2HPO4、1.4gKH2PO4、5mgNa2-EDTA·2H2O、1.5mgCoCl4、1mgMnCl2·4H2O、1mgFeSO4·7H2O、1mgZnCl2、0.4mgAlCl3·6H2O、0.3mgNaWo4·2H2O、0.2mgCuCl2·2H2O、0.2mgNiSO4·6H2O、0.1mgH2SeO4、1mgHBO3、1mgNaMoO4·2H2O、0.02mg生物素、0.1mg維生素B6、0.05mg維生素B1、0.05mgD-泛酸鈣、0.02mg葉酸、0.05mg維生素B2、0.05mg煙酸、0.05mg對氨基苯甲酸。(3)采用6MHCl水溶液和6MNaOH水溶液調(diào)節(jié)溶液pH至7.0,用N2氣驅(qū)趕掉氧氣后密閉產(chǎn)甲烷,反應溫度控制在35℃。每日取樣采用液相色譜測定殘留的乙酸根濃度,乙酸根濃度測得在70~80mM范圍;取樣當日靜置反應器,使種泥下沉至底部,用泵排出50L的上清液,并泵入等體積的基底緩沖液及加入乙酸,使得反應器內(nèi)乙酸根濃度重新恢復至100mM,然后再用6MHCl水溶液和6MNaOH水溶液調(diào)節(jié)溶液pH至7.0后密閉產(chǎn)甲烷;重復該步驟,持續(xù)產(chǎn)甲烷時間15天。(4)重復步驟(3)的操作,但每次換液調(diào)節(jié)pH至6.0;從步驟(3)切換到步驟(4)后,有3天遲滯期,乙酸根濃度沒有變化,3天后反應器開始產(chǎn)甲烷氣體;此后持續(xù)產(chǎn)甲烷時間20天。(5)重復步驟(4)的操作,但每次換液調(diào)節(jié)pH至5.5;從步驟(4)切換到步驟(5)后,有7天遲滯期,乙酸根濃度沒有變化,7天后反應器開始產(chǎn)甲烷氣體;此后持續(xù)產(chǎn)甲烷時間20天。從而得到富含耐酸嗜酸產(chǎn)甲烷菌和其它共生細菌的耐酸嗜酸微生物聚團。(6)將步驟(5)得到的耐酸嗜酸微生物聚團,以有機物量之比為0.2的比例接種到新鮮進料的廚余垃圾密閉反應器中,進行35℃厭氧消化產(chǎn)甲烷,消化過程的pH控制在6.0~6.2范圍,固體停留時間控制在25天。經(jīng)消化后的沼渣經(jīng)脫水后以有機物量之比為0.2的比例重新接種到新一批的廚余垃圾,進行35℃厭氧消化產(chǎn)甲烷。采用如上所述的處理方法,酸性條件產(chǎn)甲烷穩(wěn)定運行處理廚余垃圾的有機負荷可達到15kg-VS/m3/d,與常規(guī)的廚余垃圾單相中溫中性產(chǎn)甲烷反應器(溫度35℃、pH6.8~7.5、固體停留時間控制在25天,能穩(wěn)定處理4kg-VS/m3/d的廚余垃圾)相比,維持穩(wěn)定運行的有機負荷提高了近3倍。實施例2(1)取城市生活垃圾高溫55℃厭氧消化處理脫水殘渣10kg(含固率30%,VS含量0.7),研碎,并采用70目的篩網(wǎng)進行篩分,采集其篩下物作為種泥。(2)在250L厭氧反應器中放入上述種泥8.6kg(折合VS總量1.8kg),2.16kg乙酸作為產(chǎn)甲烷基質(zhì),并加入基底緩沖液至反應器內(nèi)溶液總體積為200L,此時乙酸根濃度為120mM?;拙彌_液的主要組成為(1L):8gNa2CO3、0.2gMgCl2·6H2O、1gNH4Cl、0.1gCaCl2、0.2gNa2S·9H2O、1.385gK2HPO4、1.4gKH2PO4、5mgNa2-EDTA·2H2O、1.5mgCoCl4、1mgMnCl2·4H2O、1mgFeSO4·7H2O、1mgZnCl2、0.4mgAlCl3·6H2O、0.3mgNaWo4·2H2O、0.2mgCuCl2·2H2O、0.2mgNiSO4·6H2O、0.1mgH2SeO4、1mgHBO3、1mgNaMoO4·2H2O、0.02mg生物素、0.1mg維生素B6、0.05mg維生素B1、0.05mgD-泛酸鈣、0.02mg葉酸、0.05mg維生素B2、0.05mg煙酸、0.05mg對氨基苯甲酸。(3)采用6MHCl水溶液和6MNaOH水溶液調(diào)節(jié)溶液pH至6.8,用N2氣驅(qū)趕掉氧氣后密閉產(chǎn)甲烷,反應溫度控制在55℃。每日取樣采用液相色譜測定殘留的乙酸根濃度,乙酸根濃度測得在80~110mM范圍;取樣當日靜置反應器,使種泥下沉至底部,用泵排出25L的上清液,并泵入等體積的基底緩沖液及加入乙酸,使得反應器內(nèi)乙酸根濃度重新恢復至120mM,然后再用6MHCl水溶液和6MNaOH水溶液調(diào)節(jié)溶液pH至6.8后密閉產(chǎn)甲烷;重復該步驟,持續(xù)產(chǎn)甲烷時間15天。(4)重復步驟(3)的操作,但每次換液調(diào)節(jié)pH至6.0;從步驟(3)切換到步驟(4)后,立刻產(chǎn)甲烷,沒有出現(xiàn)遲滯期;該階段持續(xù)產(chǎn)甲烷時間20天。(5)重復步驟(4)的操作,但每次換液調(diào)節(jié)pH至5.5;從步驟(4)切換到步驟(5)后,有5天遲滯期,乙酸根濃度沒有變化,5天后反應器開始產(chǎn)甲烷氣體;此后持續(xù)產(chǎn)甲烷時間25天。從而得到富含耐酸嗜酸產(chǎn)甲烷菌和其它共生細菌的耐酸嗜酸微生物聚團。(6)已有一座餐廚垃圾厭氧消化反應器發(fā)生酸敗,pH低至5.5,40天內(nèi)未檢測到生成甲烷。因此,將該反應器溫度加熱到55℃,并將步驟(5)得到的耐酸嗜酸微生物聚團,以有機物量之比為0.5的比例接種到該反應器中,進行55℃厭氧消化產(chǎn)甲烷,經(jīng)固體停留時間30以后,pH可回升至6.0~6.2,此時可以開始新的餐廚垃圾進料。采用如上所述的處理方法,已發(fā)生酸敗的餐廚垃圾厭氧消化反應器可以在10~15天內(nèi)開始恢復產(chǎn)甲烷。實施例3(1)取造紙廠廢水處理裝置——高溫60℃厭氧消化反應器中的厭氧顆粒污泥10kg(含固率20%,VS含量0.7),研碎,并采用50目的篩網(wǎng)進行篩分,采集其篩下物作為種泥。(2)在250L厭氧反應器中放入上述種泥8.6kg(折合VS總量1.2kg),1.2kg乙酸作為產(chǎn)甲烷基質(zhì),并加入基底緩沖液至反應器內(nèi)溶液總體積為200L,此時乙酸根濃度為100mM。基底緩沖液的主要組成為(1L):6gNa2CO3、0.2gMgCl2·6H2O、1gNH4Cl、0.1gCaCl2、0.2gNa2S·9H2O、1.385gK2HPO4、1.4gKH2PO4、5mgNa2-EDTA·2H2O、1.5mgCoCl4、1mgMnCl2·4H2O、1mgFeSO4·7H2O、1mgZnCl2、0.4mgAlCl3·6H2O、0.3mgNaWo4·2H2O、0.2mgCuCl2·2H2O、0.2mgNiSO4·6H2O、0.1mgH2SeO4、1mgHBO3、1mgNaMoO4·2H2O、0.02mg生物素、0.1mg維生素B6、0.05mg維生素B1、0.05mgD-泛酸鈣、0.02mg葉酸、0.05mg維生素B2、0.05mg煙酸、0.05mg對氨基苯甲酸。(3)采用6MHCl水溶液和6MNaOH水溶液調(diào)節(jié)溶液pH至7.0,用N2氣驅(qū)趕掉氧氣后密閉產(chǎn)甲烷,反應溫度控制在60℃。每日取樣采用液相色譜測定殘留的乙酸根濃度,乙酸根濃度測得在70~80mM范圍;取樣當日靜置反應器,使種泥下沉至底部,用泵排出50L的上清液,并泵入等體積的基底緩沖液及加入乙酸,使得反應器內(nèi)乙酸根濃度重新恢復至100mM,然后再用6MHCl水溶液和6MNaOH水溶液調(diào)節(jié)溶液pH至7.0后密閉產(chǎn)甲烷;重復該步驟,持續(xù)產(chǎn)甲烷時間15天。(4)重復步驟(3)的操作,但每次換液調(diào)節(jié)pH至6.0;從步驟(3)切換到步驟(4)后,有2天遲滯期,乙酸根濃度沒有變化,2天后反應器開始產(chǎn)甲烷氣體;此后持續(xù)產(chǎn)甲烷時間17天。(5)重復步驟(4)的操作,但每次換液調(diào)節(jié)pH至5.5;從步驟(4)切換到步驟(5)后,有9天遲滯期,乙酸根濃度沒有變化,9天后反應器開始產(chǎn)甲烷氣體;此后持續(xù)產(chǎn)甲烷時間20天。從而得到富含耐酸嗜酸產(chǎn)甲烷菌和其它共生細菌的耐酸嗜酸微生物聚團。(6)將步驟(5)得到的耐酸嗜酸微生物聚團,以有機物量之比為2.0的比例接種到用于處理酒糟廢物(即制酒工業(yè)產(chǎn)生的發(fā)酵殘渣)的密閉反應器中,進行60℃厭氧消化產(chǎn)甲烷,消化過程的pH控制在5.8~6.0范圍,固體停留時間控制在20天。經(jīng)消化后的沼渣經(jīng)脫水后以有機物量之比為2.0的比例重新接種到新一批的酒糟廢物,進行60℃厭氧消化產(chǎn)甲烷。采用如上所述的處理方法,維持處理酒糟廢物穩(wěn)定運行的有機負荷可達到8kg-VS/m3/d。酒糟廢物的原料pH較低,僅5.8~6.0,且其含固率高達25%,如果采用傳統(tǒng)的中性產(chǎn)甲烷處理措施,需要將原料的pH調(diào)至中性,且由于消化過程中會迅速累積大量有機酸,也需要投加大量的堿性藥劑進行中和;而采用本專利方法,可以無需對其pH進行調(diào)節(jié)。實施例4(1)取豬糞廢水中溫30℃厭氧消化處理殘渣10kg(含固率20%,VS含量0.7),研碎,并采用50目的篩網(wǎng)進行篩分,采集其篩下物作為種泥。(2)在250L厭氧反應器中放入上述種泥8.6kg(折合VS總量1.2kg),1.2kg乙酸作為產(chǎn)甲烷基質(zhì),并加入基底緩沖液至反應器內(nèi)溶液總體積為200L,此時乙酸根濃度為100mM?;拙彌_液的主要組成為(1L):6gNa2CO3、0.2gMgCl2·6H2O、1gNH4Cl、0.1gCaCl2、0.2gNa2S·9H2O、1.385gK2HPO4、1.4gKH2PO4、5mgNa2-EDTA·2H2O、1.5mgCoCl4、1mgMnCl2·4H2O、1mgFeSO4·7H2O、1mgZnCl2、0.4mgAlCl3·6H2O、0.3mgNaWo4·2H2O、0.2mgCuCl2·2H2O、0.2mgNiSO4·6H2O、0.1mgH2SeO4、1mgHBO3、1mgNaMoO4·2H2O、0.02mg生物素、0.1mg維生素B6、0.05mg維生素B1、0.05mgD-泛酸鈣、0.02mg葉酸、0.05mg維生素B2、0.05mg煙酸、0.05mg對氨基苯甲酸。(3)采用6MHCl水溶液和6MNaOH水溶液調(diào)節(jié)溶液pH至7.0,用N2氣驅(qū)趕掉氧氣后密閉產(chǎn)甲烷,反應溫度控制在30℃。每日取樣采用液相色譜測定殘留的乙酸根濃度,乙酸根濃度測得在70~80mM范圍;取樣當日靜置反應器,使種泥下沉至底部,用泵排出50L的上清液,并泵入等體積的基底緩沖液及加入乙酸,使得反應器內(nèi)乙酸根濃度重新恢復至100mM,然后再用6MHCl水溶液和6MNaOH水溶液調(diào)節(jié)溶液pH至7.0后密閉產(chǎn)甲烷;重復該步驟,持續(xù)產(chǎn)甲烷時間20天。(4)重復步驟(3)的操作,但每次換液調(diào)節(jié)pH至6.0;從步驟(3)切換到步驟(4)后,有5天遲滯期,乙酸根濃度沒有變化,5天后反應器開始產(chǎn)甲烷氣體;此后持續(xù)產(chǎn)甲烷時間25天。(5)重復步驟(4)的操作,但每次換液調(diào)節(jié)pH至5.5;從步驟(4)切換到步驟(5)后,有12天遲滯期,乙酸根濃度沒有變化,12天后反應器開始產(chǎn)甲烷氣體;此后持續(xù)產(chǎn)甲烷時間25天。從而得到富含耐酸嗜酸產(chǎn)甲烷菌和其它共生細菌的耐酸嗜酸微生物聚團。(6)將步驟(5)得到的耐酸嗜酸微生物聚團,以有機物量之比為0.1的比例接種到用于處理豬糞的密閉池子中,進行30℃厭氧消化產(chǎn)甲烷,消化過程的pH控制在5.8~6.0范圍,固體停留時間控制在40天。經(jīng)消化后的沼渣經(jīng)脫水后以有機物量之比為0.1的比例重新接種到新一批的豬糞,進行30℃厭氧消化產(chǎn)甲烷。豬糞的氨濃度高達數(shù)十g-N/L。采用傳統(tǒng)的中性產(chǎn)甲烷方法處理時,隨著厭氧反應的進行,蛋白質(zhì)繼續(xù)水解成氨,pH很容易上升至8.0~8.5,堿性條件時氨以分子態(tài)的形式存在,會很容易透過微生物細胞,造成嚴重的毒性,因此為了避免分子態(tài)氨的累積,傳統(tǒng)中性產(chǎn)甲烷方法通常只能以較低的有機負荷如2kg-VS/m3/d進行處理。而采用本專利方法,由于pH處于酸性水平,氨幾乎都以離子態(tài)的形式存在,因而即便氨濃度再高也可無懼分子態(tài)氨的毒性作用,因此可以大幅提高豬糞有機負荷至6kg-VS/m3/d。上述的對實施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改,并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此,本發(fā)明不限于上述實施例,本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示,不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進和修改都應該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。