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申请/专利权人：中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所

摘要：本发明属于固体废弃物资源化技术领域，具体涉及一种强化农业废弃物厌氧发酵产甲烷的方法。本发明提供了一种强化农业废弃物厌氧发酵产甲烷的方法，采用分层接种的方式添加生物炭负载纳米零价铁，外加微电压和金属离子，在单相和两相厌氧发酵方法中分别添加嗜氢产甲烷菌和产酸产氢菌，并在发酵过程中分别通过外源和内源方式补充H2，渗滤液添加嗜氢产甲烷菌回流强化嗜氢产甲烷途径，两种厌氧发酵方式均能通过“电‑氢‑菌”一体化工艺促进微生物种间电子传递，提高嗜氢产甲烷通量，促进厌氧发酵产甲烷提质增效，提高厌氧发酵的经济效益，在发酵阶段提高甲烷含量。实施例结果表明，最终收集得到的沼气产物中甲烷含量达到80~90%。

主权项：1.一种强化农业废弃物厌氧发酵产甲烷的方法，其特征在于，包括如下步骤：在发酵单元中自上而下设置2~4组结构体系，调整总含固率为15~20wt.%，得到厌氧发酵物料后进行厌氧发酵；任意一组所述结构体系自上而下包括接种物层、导电层和原料层；所述接种物层包括微生物和污泥；所述导电层包括生物炭负载纳米零价铁；所述原料层包括农业废弃物；当所述厌氧发酵的方式为单相厌氧发酵时，所述微生物为产甲烷微生物；所述发酵单元的农业废弃物中含有1.0~1.5mgLNi2+、0.5~0.8mgLCo2+、0.1~0.2mgLMo6+和0.2~0.4mgLSe4+；所述单相厌氧发酵的步骤包括：（1）静置所述厌氧发酵物料，得到渗滤液和单相厌氧发酵物料；（2）将所述渗滤液导入沼气纯化单元中，添加嗜氢产甲烷菌，得到待纯化沼液；所述嗜氢产甲烷菌包括布氏甲烷杆菌和博格斯甲烷袋状菌的混合物；（3）对所述发酵单元中的单相厌氧发酵物料进行单相厌氧发酵，所述单相厌氧发酵过程中，外加0.3~0.8V的微电压，以1次天的频率将所述沼气纯化单元中的部分待纯化沼液与水混合，回流至所述发酵单元，收集发酵单元所得渗滤液导入所述沼气纯化单元；（4）将步骤（3）所述单相厌氧发酵的过程中产生的沼气导入所述沼气纯化单元中，并实时监测沼气中CO2和H2含量，按照H2和CO2的摩尔比为4：1，向所述沼气纯化单元中补充H2；所述步骤（2）和步骤（3）无时间先后顺序限制；当所述厌氧发酵的方式为两相厌氧发酵时，所述微生物为产酸产氢微生物；所述发酵单元的农业废弃物中含有Mo6+0.015~0.020mgL；所述两相厌氧发酵的步骤包括：（1）调整所述厌氧发酵物料的pH为6~6.5，得到两相厌氧发酵物料；（2）对所述两相厌氧发酵物料进行产酸产氢发酵，得到液相发酵产物和气相发酵产物；所述产酸产氢发酵过中外加0.3~0.8V的微电压；（3）将步骤（2）所述液相发酵产物导入产甲烷单元中，添加嗜氢产甲烷菌，调节pH为7.0~7.3，进行产甲烷发酵；所述嗜氢产甲烷菌包括布氏甲烷杆菌和博格斯甲烷袋状菌的混合物；所述产甲烷发酵的过程中，将所述步骤（2）得到的气相发酵产物导入所述产甲烷单元中，并实时监测气相发酵产物中H2含量以及所述产甲烷单元中CO2的含量，按照H2和CO2的摩尔比为4：1，向所述产甲烷单元中补充H2；所述嗜氢产甲烷菌包括布氏甲烷杆菌和博格斯甲烷袋状菌的混合物；所述生物炭负载纳米零价铁中碳和铁的质量比为3：1或5：1。

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