本申請涉及餐廚垃圾處理的，尤其是涉及一種鐵材料促進餐廚垃圾厭氧產酸的方法。

背景技術：

1、目前隨著城市化進程的加快，餐廚垃圾的產生量逐年增加，對環境管理和資源回收提出了新的挑戰。傳統的餐廚垃圾處理方式如填埋或焚燒等會造成潛在的二次環境污染問題。近年來，厭氧消化作為一種餐廚垃圾資源化處置的方式逐漸受到重視，厭氧條件下將有機廢物轉化為生物氣，從而實現能源回收。傳統的餐廚垃圾厭氧消化目標產物主要是甲烷等能源物質，但其發酵周期長，產品附加值較低。已有研究表明，作為餐廚垃圾厭氧發酵中間產物的揮發性脂肪酸（vfas），可以用作污水處理廠生物方法移除污染物的有機碳源，具有替代化石基碳源的潛力。

2、然而，在厭氧產酸過程中，有機物質的降解速率往往受限于微生物活動的條件，尤其是在水解、酸化階段。水解、酸化過程是厭氧產酸的關鍵限速步驟，因此決定了整個餐廚垃圾厭氧產酸過程的效率。研究表明，調整ph值、溫度控制、添加營養元素等均可有效增強水解、酸化過程的功能微生物的代謝活動，進而提高餐廚垃圾厭氧發酵產酸效率。

3、現有的技術中，加入添加劑以強化厭氧發酵產酸的技術主要集中在三個方面：①添加化學表面活性劑以提高水解速率，降低產甲烷菌的活性，使揮發性脂肪酸得以積累；如在公布號為cn108504699a的專利文件中，介紹了一種通過投加綠色表面活性劑烷基糖苷apg60促進剩余污泥厭氧發酵生產揮發酸的方法，采用該方法能夠有效縮短發酵產酸的時間且獲得較高的揮發性脂肪酸產量。

4、②加入外源物質進行強化發酵和阻斷產甲烷途徑；如加入雞蛋殼等外源物質。針對餐廚垃圾厭氧發酵產酸過程中ph下降抑制微生物活性從而導致揮發性脂肪酸產率低下、產甲烷過程消耗揮發性脂肪酸等問題，采用加入外源物質如雞蛋殼進行強化餐廚垃圾厭氧發酵產揮發性脂肪酸（cn111440831a），或者向發酵體系的初始階段投加碳酸氫鹽，進行厭氧發酵產酸并抑制甲烷產生（cn118460632a）。

5、③投加生物炭等作載體或催化劑以提升產酸發酵的速率，提高揮發性脂肪酸的含量。投加生物炭。為提高功能微生物代謝活動及相關酶的活性，現有研究采用投加生物炭的方法實現提高厭氧發酵過程的揮發性脂肪酸產量（cn118272458a、cn115725666a和cn118497292a），如cn118272458a中介紹了一種利用生物炭負載零價鐵固定化微生物促進污泥厭氧發酵產中鏈脂肪酸的方法，發明利用生物炭負載零價鐵作為微生物附著載體、電子介體、微生物營養物以及發酵過程的ph緩沖劑和抑制因子緩解劑，與發酵底物污泥混合，污泥中的厭氧微生物在生物炭負載零價鐵的協同作用下，將剩余污泥轉化為中鏈脂肪酸，添加生物炭負載零價鐵作為載體可以固定化微生物、促進微生物定殖，有效提升了中鏈脂肪酸的產量；實現剩余污泥的高效資源化利用，為生物法生產中鏈脂肪酸提供了一種經濟有效，簡單易行的微生物固定化方法。

6、而在眾多強化產酸方法中，投加添加劑以加速水解酸化過程成為研究熱點之一。因此，本申請提供一種通過投加鐵材料促進餐廚垃圾厭氧產酸的方法，以提高餐廚垃圾發酵中揮發性脂肪酸的產量。

技術實現思路

1、本申請的目的在于提供一種鐵材料促進餐廚垃圾厭氧產酸的方法，將三氧化二鐵作為催化劑，以投加到餐廚垃圾厭氧發酵中，能夠促進產酸功能微生物的生長，從而加速有機物的降解和揮發性脂肪酸的生成，改善餐廚垃圾整體產酸發酵的性能，進而能夠提高餐廚垃圾發酵中揮發性脂肪酸的產量。

2、本申請提供的一種鐵材料促進餐廚垃圾厭氧產酸的方法采用如下的技術方案：

3、一種鐵材料促進餐廚垃圾厭氧產酸的方法，包括以下步驟：

4、s1：往厭氧發酵罐中加入餐廚垃圾進行自然密閉厭氧發酵；

5、s2：然后在餐廚垃圾自然發酵的體系中，接種體積比為10%-50%的接種物，且調節厭氧發酵罐內的ph在3-5之間，使得接種物在ph為3-5條件下正常生長和產生有機酸或醇；

6、s3：再往厭氧發酵罐的內部投加0.1%-10%的三氧化二鐵，自然發酵7-14天，能夠提高接種物的數量，使得接種物的相對豐度大于70%，以及能夠提高接種物的代謝活性在5%以上。

7、進一步地，在步驟s2中，所述接種物為富含厚壁菌門和放線菌門的微生物。

8、進一步地，所述接種物的ts應介于3-10%之間，其中厚壁菌門和放線菌門的相對豐度應大于50%。

9、進一步地，在步驟s3中，投加的所述三氧化二鐵應為粉末狀，粒徑大于20目。

10、進一步地，在整個發酵過程中，所述厭氧發酵罐內的發酵液的總固體ts范圍在5%-15%之間，vs/ts范圍在60%-95%之間。

11、進一步地，且所述厭氧發酵罐內部的電導率范圍在10ms/cm-30ms/cm之間。

12、進一步地，同時所述厭氧發酵罐內部的發酵溫度范圍在20℃-40℃之間。

13、進一步地，在發酵過程中，發酵產生的氣體以co2為主，占總產氣量的70%以上。

14、進一步地，在發酵過程中，需要連續對所述厭氧發酵罐的內部物料進行攪拌，其攪拌速率應維持在10-40轉/分鐘，以保證微生物與發酵基質的充分接觸。

15、進一步地，在步驟s3中，在經過自然發酵7-14天后，所述厭氧發酵罐內部的有機酸濃度達到10000-30000mg/l，codcr的濃度應大于30000mg/l。

16、與現有技術相比，本申請的有益效果在于：

17、本申請的方案提供了一種通過投加三氧化二鐵提高揮發性脂肪酸產量的餐廚垃圾厭氧發酵的方法，將三氧化二鐵作為催化劑，以投加到餐廚垃圾厭氧發酵中，能夠促進產酸功能微生物的生長，從而加速有機物的降解和揮發性脂肪酸的生成，改善餐廚垃圾整體產酸發酵的性能，進而能夠提高餐廚垃圾發酵中揮發性脂肪酸的產量。

18、同時，通過選用容易獲取、具有良好生物相容性和催化活性的三氧化二鐵作為投加材料，其作用效果明顯，發酵過程易調控，且成本較低，無二次污染。

技術特征：

1.一種鐵材料促進餐廚垃圾厭氧產酸的方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據權利要求1所述的一種鐵材料促進餐廚垃圾厭氧產酸的方法，其特征在于：在步驟s2中，所述接種物為富含厚壁菌門和放線菌門的微生物。

3.根據權利要求2所述的一種鐵材料促進餐廚垃圾厭氧產酸的方法，其特征在于：所述接種物的ts應介于3-10%之間，其中厚壁菌門和放線菌門的相對豐度應大于50%。

4.根據權利要求1所述的一種鐵材料促進餐廚垃圾厭氧產酸的方法，其特征在于：在步驟s3中，投加的所述三氧化二鐵應為粉末狀，粒徑大于20目。

5.根據權利要求1所述的一種鐵材料促進餐廚垃圾厭氧產酸的方法，其特征在于：在整個發酵過程中，所述厭氧發酵罐內的發酵液的總固體ts范圍在5%-15%之間，vs/ts范圍在60%-95%之間。

6.根據權利要求5所述的一種鐵材料促進餐廚垃圾厭氧產酸的方法，其特征在于：且所述厭氧發酵罐內部的電導率范圍在10ms/cm-30ms/cm之間。

7.根據權利要求6所述的一種鐵材料促進餐廚垃圾厭氧產酸的方法，其特征在于：同時所述厭氧發酵罐內部的發酵溫度范圍在20℃-40℃之間。

8.根據權利要求7所述的一種鐵材料促進餐廚垃圾厭氧產酸的方法，其特征在于：在發酵過程中，發酵產生的氣體以co2為主，占總產氣量的70%以上。

9.根據權利要求2所述的一種鐵材料促進餐廚垃圾厭氧產酸的方法，其特征在于：在發酵過程中，需要連續對所述厭氧發酵罐的內部物料進行攪拌，其攪拌速率應維持在10-40轉/分鐘，以保證微生物與發酵基質的充分接觸。

10.根據權利要求1所述的一種鐵材料促進餐廚垃圾厭氧產酸的方法，其特征在于：在步驟s3中，在經過自然發酵7-14天后，所述厭氧發酵罐內部的有機酸濃度達到10000-30000mg/l，codcr的濃度應大于30000mg/l。

技術總結
本申請公開了一種鐵材料促進餐廚垃圾厭氧產酸的方法，包括以下步驟：S1：往厭氧發酵罐中加入餐廚垃圾進行自然密閉厭氧發酵；S2：然后在餐廚垃圾自然發酵的體系中，接種體積比為10%?50%的接種物，且調節厭氧發酵罐內的pH在3?5之間，使得接種物在pH為3?5條件下正常生長和產生有機酸或醇；S3：再往厭氧發酵罐的內部投加0.1%?10%的三氧化二鐵，自然發酵7?14天，能夠提高接種物的數量，使得接種物的相對豐度大于70%，以及能夠提高接種物的代謝活性在5%以上。本申請將三氧化二鐵作為催化劑，能夠促進產酸功能微生物的生長，從而加速有機物的降解和揮發性脂肪酸的生成，改善餐廚垃圾整體產酸發酵的性能，進而能夠提高餐廚垃圾發酵中揮發性脂肪酸的產量。

技術研發人員：熊亭,王旭,徐期勇,王寧,楊萬里,麥敏杰
受保護的技術使用者：瀚藍環境股份有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/3/20