專利名稱：一種能抑制生活垃圾填埋場甲烷菌活性的添加劑的制作方法
技術領域：
一種能抑制生活垃圾填埋場甲烷菌活性的添加劑，涉及一種能阻止生活垃圾厭氧消化過程中甲烷氣產生的混合物，屬于固體廢物資源化及污染防治技術領域。
背景技術：
利用產甲烷菌在惡劣環境下無法形成芽孢而進行自我保護的特點，將厭氧消化產甲烷氣的過程阻止，使其轉為液相消化，然后將液體集中處理，集中利用以避免生活垃圾厭氧消化過程中產生的甲烷氣體釋放到環境中，形成溫室效應。溫室效應是由于溫室效應氣體被地表吸收后反射的紅外線引起的，人類活動的增加引起了溫室效應氣體濃度增加，大氣中的二氧化碳、甲烷、氟利昂等溫室效應氣體在全世界都觀測到濃度已有增加。溫室效應隨各種氣體不同而異，和二氧化碳比較，甲烷約是其20倍。由于溫室效應的影響，海平面升高，氣候變化而使農作物減產等為代表的溫室效應是緩慢進行的過程，一旦加劇，恢復是非常困難的。目前，全世界都在尋找減少二氧化碳排放的措施，但是對于甲烷的重視卻不夠，因此導致甲烷發生量增大，而且能與甲烷反應導致其含量減少的那些化學物質的減少的問題也不是很清楚，因此，減少甲烷排放成為迫在眉睫的問題。
我國大部分城市的生活垃圾處理方式仍以填埋為主，垃圾在填埋過程中大部分時間是厭氧過程，會釋放甲烷，甲烷的含量大約為50％～60％，在大型填埋場，這些氣體會通過管道和專門的集氣裝置收集，但是，在中小型填埋場，由于產氣的不穩定和氣體總量少，綜合利用的價值不高，因此產生的甲烷氣體一般都排放到大氣中，增大空氣中甲烷的濃度，導致溫室效應的發生。另外，生活垃圾填埋處理過程是厭氧處理過程，厭氧處理過程是由微生物共生體的活性完成的，其中包括多種微生物和中間步驟。在此過程中，不同微生物的代謝過程相互影響，相互制約，形成復雜的生態系統。生活垃圾(復雜有機化合物)的厭氧降解過程可以被分為四個階段水解階段、發酵(或酸化)階段、產乙酸階段和產甲烷階段。每個階段的任務都由特定的微生物菌群來完成—水解發酵菌、產氫產乙酸菌、同型產乙酸菌以及產甲烷菌群?？傊瑓捬跎锎x過程是由微生物將物質進行串聯傳遞的過程，要想阻止甲烷氣體的產生，必須將產生甲烷的菌群抑制，于是就有人根據甲烷菌在惡劣環境中無法形成芽孢進行自我保護的特點，采用加熱、控制pH值、微波、紫外等方法將甲烷菌殺死，但其操作復雜，不適合用它們對生活垃圾填埋場中甲烷菌進行抑制。

發明內容
本發明的目的是提供一種能抑制填埋場中生活垃圾厭氧消化過程中甲烷菌的活性的添加劑組分。
為了達到上述目的，本發明找到了一種能夠有效抑制甲烷菌活性的混合物，將它們作為生活垃圾的添加劑能抑制厭氧消化過程中甲烷菌的活性，使厭氧消化過程不再產生甲烷氣體，而是將有機碳轉入到液相中，這樣可以對收集到的液相集中處理，避免了釋放甲烷造成的溫室效應。
該添加劑由易于生物降解，不會對環境造成二次污染的陰離子表面活性劑LAS、偏硅酸鈉和由河北省邢臺新欣翔宇生物工程有限公司提供的型號為2709的堿性蛋白酶(10萬單位)和型號為7658的中溫淀粉酶(3000單位)按如下的質量百分比組成。
陰離子表面活性劑LAS46％～50％偏硅酸鈉 49％～52％酶 1％～2％其中，酶的組分和含量如下2709堿性蛋白酶(10萬單位) 45％～55％7658中溫淀粉酶(3000單位) 45％～55％本發明具有如下的優點1.將本發明的添加劑按5％(m/m，添加劑/生活垃圾)投入生活垃圾中，與生活垃圾混合均勻，厭氧消化過程開始后，甲烷菌的活性能夠在添加劑的作用下被有效抑制，阻斷了厭氧消化過程甲烷的產生，使生活垃圾的厭氧消化在第三階段—產乙酸階段就停止。在反應的初期，體系經過水解酸化后，pH會下降至5.0左右，隨后，體系轉為液相消化，即有機物不會再轉化為氣體，而是生成小分子的有機酸轉移到液相，使生活垃圾固體物質液化，加速了垃圾的降解速度。
2.由于LAS能夠有效抑制甲烷菌的活性，酶能夠加速有機物的水解，偏硅酸鈉對體系pH值的調解能力最強，因此由上述組分經合理配方得到的本發明的添加劑的抑制甲烷效果好。
3.本發明所使用的陰離子表面活性劑LAS是易于生物降解的，不會對環境造成污染。且陰離子表面活性劑LAS、偏硅酸鈉和兩種酶價廉、易得，因此應用成本低廉。
4.將本發明的添加劑加入中小型填埋場，可以將產生的滲濾液收集后集中處理，避免了填埋過程中產生的甲烷對環境的危害，避免了釋放甲烷造成的溫室效應。


圖1為本發明實施的工藝流程2為添加劑各組分含量與抑制甲烷效果曲線3添加劑各組分含量不同時厭氧反應進料和出料溶液中SCOD濃度變化的柱形4厭氧反應進料和出料含水率變化的柱形5加入不同量添加劑時厭氧反應進料和出料溶液中SCOD濃度變化的柱形6厭氧反應進料和出料的COD在固、液、氣三相中的分配的柱形圖具體實施方式
實施例1請參閱附圖1、2和3。
本發明的添加劑的組分和含量是通過兩步實驗進行核定的。第一步(最初的實驗)是各組分單獨進行實驗，結果表明，LAS能夠有效抑制甲烷菌的活性，酶能夠加速有機物的水解，偏硅酸鈉對體系pH值的調解能力最強，但其最佳組合由以下第二步實驗來確定(生活垃圾中加入污泥的目的是可以加快甲烷化)稱取破碎后的生活垃圾(干重)5.0g，污泥2.0g(干重)共7.0g(干重)放入250mL血清瓶中，然后加入蒸餾水調整含水率為90％。為保證反應在厭氧的條件下進行，分別稱取如下面的表1所列的含不同質量百分比的陰離子表面活性劑LAS、偏硅酸鈉和酶組成的7種添加劑共7份，每份0.35g，其中的酶由45％～55％2709堿性蛋白酶(10萬單位)和45％～55％7658中溫淀粉酶(3000單位)混合而成，然后將添加劑分別加入血清瓶中，沖入氮氣30s，將血清瓶上方的空氣趕凈(模擬生活垃圾填埋場的厭氧狀態)，用排飽和食鹽水法收集氣體，同時用氣相色譜測定氣體中的各個組分及其含量。具體的實驗結果見圖2所示。
表1為7種不同含量LAS、偏硅酸鈉和酶組成的添加劑

從圖2可知1～7的7組添加劑體系中1～4組產生了甲烷氣體，而5～7中沒有檢測到甲烷的存在，所以圖2中無法顯示。因此，根據上述實驗結果得知，5～7組添加劑的組分含量比例是可取的，可以確定添加劑的3種組分含量的比例范圍為LAS的含量在46％～50％，偏硅酸鈉的含量在49％～50％，酶的含量為1％～2％。
從圖3添加劑各組分含量不同時厭氧反應液相進料和出料溶液中的SCOD濃度變化的柱形圖可知7組實驗中的SCOD濃度均增大，但是，對于不產甲烷氣體的5～7組來說，SCOD濃度相對更大，即有機物轉移到了液相中，而不是以氣體—甲烷的形式釋放到大氣中。
實施例2請參閱附圖1、4、5和6。
稱取破碎后的生活垃圾和污泥共7.0g(干重，其中，生活垃圾∶污泥＝55％～100％∶0～45％質量百分比)，放入250mL血清瓶中，然后加入蒸餾水調整含水率為90％，再加入生活垃圾和污泥總量的0％、2.50％……10％8種不同重量的本發明的添加劑，為保證反應在厭氧的條件下進行，加料結束后，沖入氮氣30s，將血清瓶上方的空氣趕凈(模擬生活垃圾填埋場的厭氧狀態)，用排飽和食鹽水法收集氣體，同時用氣相色譜測定氣體中的各個組分及其含量。在反應的初期，檢測到體系內有少量氫氣產生，隨著反應的進行，pH急劇下降(5.0左右)，體系轉為液相消化，不再產生氣體，而是有機碳從固相中經過水解酸化后生成可溶性的小分子物質轉移到液相中，在整個實驗過程中，沒有檢測到甲烷。具體的實驗數據如圖4、5和6所示。圖4反應進料和出料含水率的變化的柱形圖，從圖中可以看出，厭氧反應后，體系的含水率均增大，當比例超過3.75％時，含水率增大的比例較大。
由圖5加入不同量添加劑時厭氧時反應進料和出料溶液中SCOD濃度的變化的柱形圖可知，在添加劑的比例為5％時，SCOD濃度最大，這說明水解的效率是最好的，也就是說有機物轉移到液相中的比例是最大的。
將圖6厭氧反應進料和出料的COD在固、液、氣三相中的分配的柱形圖與圖5相對應，當添加劑比例為5％時，有機物大部分都轉移到液相中，只有少部分以二氧化碳的形式釋放到大氣中。
根據上面的實驗結果，可以得出以下結論，在實驗時間內，加入添加劑，經過厭氧消化后，有機物大部分都轉移到液相中，一小部分變成氣體溢出。其中，當添加劑的加入量為生活垃圾干重的5％時，液相中COD的濃度最大，釋放到大氣中的氣體的體積最小。
權利要求
1.一種能抑制生活垃圾填埋場甲烷菌活性的添加劑，其特征在于組分 含量(質量百分比)陰離子表面活性劑LAS46％～50％偏硅酸鈉 49％～52％酶 1％～2％其中，酶的組分和含量如下2709堿性蛋白酶(10萬單位) 45％～55％7658中溫淀粉酶(3000單位) 45％～55％.
全文摘要
一種能抑制生活垃圾填埋場甲烷菌活性的添加劑，涉及一種將生活垃圾厭氧消化過程中產甲烷氣的過程阻止的混合物組成。由陰離子表面活性劑(LAS)46％～50％，偏硅酸鈉49％～52％和酶1％～2％組成。其中酶的組分和含量是2709堿性蛋白酶(10萬單位)∶7658中溫淀粉酶(3000單位)＝45％～55％∶45％～55％。將生活垃圾干重5％的本發明的添加劑摻入生活垃圾中，生活垃圾厭氧消化過程中甲烷菌的活性能被完全抑制，有機碳轉變為有機酸而進入液相體系，可將產生的滲濾液收集后集中處理，避免了填埋過程中產生的甲烷對環境的危害，減少溫室氣體—甲烷的排放，具有保護環境的作用。本發明價廉、易得，用于中小型填埋場，使用成本低廉。
文檔編號A01P1/00GK101044863SQ20071004035
公開日2007年10月3日 申請日期2007年4月30日 優先權日2007年4月30日
發明者趙由才, 曹先艷, 牛冬杰, 柴曉利, 焦剛珍, 王星 申請人:同濟大學