本發明涉及生物燃氣的生產方法，具體涉及一種果蔬垃圾生產生物燃氣的方法。
背景技術：
生物燃氣俗稱沼氣，是微生物群體在厭氧條件下協同發酵可降解有機廢棄物的產物，作為生物能源廣泛應用于城鎮與農村。果蔬垃圾是指人類生活中加工果蔬后剩下的果皮、爛菜葉、爛菜桿、腐爛水果等，內含豐富的有機物，通常作為沼氣發酵的原料。目前，國內外利用果蔬垃圾進行沼氣發酵的方式大部分為固體或半固體進料，即將固體半固體的果蔬垃圾直接放入發酵罐或者反應器中，通過添加菌種以及其它配料（如氮源、磷源）使之在發酵罐或者反應器中進行固體或者半固體的發酵。這種固體或者半固體的發酵模式存在周期較長、傳質傳熱效率低下、沼氣產率低、生產規模不能過大、發酵過程容易酸化導致沼氣發酵失敗等缺點，限制了果蔬垃圾沼氣發酵的技術推廣，因此亟需開發一種新型的果蔬垃圾沼氣發酵模式，克服上述缺點，從而使果蔬垃圾沼氣發酵技術得到規模化應用。
技術實現要素：
本發明的目的是：提供一種果蔬垃圾生產生物燃氣的方法，果蔬垃圾通過水解、液體厭氧發酵生產生物燃氣，提高產氣速率和產氣效率。
本發明的技術解決方案是：首先采用稀酸對果蔬垃圾進行水解，水解后過濾除去水解殘渣，得到果蔬垃圾水解液，其特征在于它還包括以下步驟：
(a)在水解液中加入堿性物質調節水解液pH為6.0～10.5之間，過濾，得到水解液清液；
(b)在水解液清液中加水稀釋，使水解液清液的COD達到1000～15000 mg/L，再加入氮源和磷源營養物質得到發酵原料；所述發酵原料中C/N質量比為50-400:5，C/P質量比為50-400:1；
(c)在厭氧反應器中加入占反應器體積5%～75%的厭氧發酵菌株，然后將發酵原料連續送到厭氧反應器進行連續厭氧發酵，發酵原料在厭氧反應器中停留時間為4～32 h，發酵溫度為10～50℃，生物燃氣從發酵反應器頂部排出。
其中，所述果蔬垃圾原料選自果皮、爛菜葉、爛菜桿、腐爛水果。
其中，所述稀酸為無機酸、有機酸、或有機酸和無機酸的混合酸，酸質量分數為0.01～5%，果蔬垃圾與稀酸的固液質量比為1.5～15，反應溫度為80～220℃，反應時間為15～200min；無機酸為硫酸、鹽酸或亞硫酸，有機酸為甲酸或乙酸。
其中，所述堿性物質選自石灰、氫氧化鈉、碳酸鈣、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀中的一種或一種以上。
其中，所述氮源和磷源營養物質選自硫酸銨、氯化銨、碳酸銨、碳酸氫銨、尿素、磷酸二氫銨、玉米漿、玉米粉、麩皮、米糠、酵母膏、蛋白胨、魚粉、豆餅粉、酵母粉、豆餅、磷酸氫二銨、磷酸二氫鉀、磷酸二氫鈉、磷酸氫鉀或磷酸氫鈉中的一種或一種以上。
其中，所述厭氧發酵菌株來源于厭氧活性污泥或厭氧顆粒污泥。
其中，所述厭氧反應器選自厭氧生物濾池、厭氧發酵罐、上流式厭氧污泥床反應器、厭氧顆粒污泥膨脹床反應器或內循環厭氧反應器。
本發明的有益效果是：
1）采用稀酸對果蔬垃圾進行水解得到水溶性有機物，大大提高厭氧發酵過程中水解效率，進而大大提高產氣速率和產氣效率。
2) 沼氣發酵所用的進料方式為液體進料，克服了傳統果蔬垃圾固體或者半固體發酵的周期較長、傳質傳熱效率低、沼氣產率低、生產規模不能過大、發酵過程容易酸化導致沼氣發酵失敗等問題，因此其發酵規模根據實際需要進行放大。
具體實施方式
以下結合實施例對本發明的技術方案作進一步說明，但不能理解為是對本發明的限制。
實施例1：依以下步驟生產生物燃氣
（1）將爛蘋果粉碎，采用質量分數為0.01%稀硫酸進行稀酸水解，其固液質量比15，反應溫度為220℃，反應時間15 min，水解后過濾，得到初始的爛蘋果稀酸水解液；
（2）用石灰把上述水解液pH調至10.0，過濾，中和后得到爛蘋果稀酸水解液清液；
（3）所得爛蘋果稀酸水解液清液中加水稀釋至初始COD 1000 mg/L，再加入尿素與磷酸二氫鉀調節稀釋后的水解液C/N質量比為50:5，C/P質量比為50:1；
（4）把厭氧顆粒污泥裝入厭氧發酵罐，裝泥量為反應器體積的75%，利用泵把含氮源與磷源的爛蘋果稀酸水解液打入厭氧發酵罐中進行連續發酵，發酵原料在厭氧反應器中停留時間為4 h，發酵溫度為35℃，生物燃氣（沼氣）從發酵反應器頂部排出。
當發酵反應器中原料液位達到一半時，即自水解液進入反應器后6小時，反應器頂部就有沼氣產生，大大提高了沼氣產氣速率，常規的固體或半固體果蔬垃圾發酵產氣時間需要兩天以上才有沼氣產生。
實施例2：依以下步驟生產生物燃氣
（1）以香蕉皮為原料，采用質量分數為5%稀鹽酸進行稀酸水解，其固液質量比為2.5，反應溫度80℃，反應時間200min，水解后過濾，得到初始的香蕉皮稀酸水解液；
（2）用碳酸鈣把上述水解液pH調至6.0，過濾，中和后得到香蕉皮稀酸水解液清液；
（3）所得香蕉皮稀酸水解液清液中加水稀釋至初始COD 10000 mg/L，加入酵母膏與磷酸二氫銨調節稀釋后的水解液C/N質量比為100:5，C/P質量比為200:1；
（4）把厭氧顆粒污泥裝入上流式厭氧污泥床反應器，裝泥量為反應器體積的5%；利用泵把含氮源與磷源的香蕉皮稀酸水解液打入上流式厭氧污泥床反應器中進行連續發酵，發酵原料在厭氧反應器中停留時間為32h，發酵溫度為10℃，生物燃氣（沼氣）從發酵反應器頂部排出。
自水解液進入反應器后12小時，反應器頂部有沼氣產生。
實施例3：依以下步驟生產生物燃氣
（1）以廢棄油菜葉為原料，粉碎后采用質量分數為3%甲酸進行稀酸水解，其固液質量比10，反應溫度170℃，反應時間150min，水解后過濾，得到初始的油菜葉水解液；
（2）用氫氧化鈉把上述水解液pH調至7.5，過濾，中和后得到油菜葉水解液清液；
（3）所得油菜葉水解液清液中加水稀釋至初始COD 15000 mg/L，再加入蛋白胨與磷酸氫鉀調節稀釋后的水解液C/N質量比為400:5，C/P質量比為400:1；
（4）把厭氧顆粒污泥裝入厭氧顆粒污泥膨脹床反應器，裝泥量為反應器體積的60%；利用泵把含氮源與磷源的油菜葉水解液打入厭氧顆粒污泥膨脹床反應器中進行連續發酵，發酵原料在厭氧反應器中停留時間為4 h，發酵溫度為50℃，生物燃氣（沼氣）從發酵反應器頂部排出。
實施例4：依以下步驟生產生物燃氣
（1）以廢棄油菜桿為原料，粉碎后加入含有質量分數為1%乙酸以及2%硫酸的稀酸溶液進行水解，其固液質量比為8，反應溫度120℃，反應時間150min，水解后過濾，得到初始的油菜桿酸水解液；
（2）用碳酸鈉把上述水解液pH調至7.5，過濾，中和后得到油菜桿酸水解液清液；
（3）所得油菜桿酸水解液清液中加水稀釋至初始COD 8000 mg/L，再加入玉米漿與磷酸氫鈉調節稀釋后的水解液C/N質量比為180:5，C/P質量比為120:1；
（4）把厭氧活性污泥裝入內循環厭氧反應器，裝泥量為反應器體積的55%；利用泵把含氮源與磷源的油菜桿酸水解液打入內循環厭氧反應器中進行連續發酵，發酵原料在厭氧反應器中停留時間為12 h，發酵溫度為40℃，生物燃氣（沼氣）從發酵反應器頂部排出。
實施例5：依以下步驟生產生物燃氣
（1）以橙子皮為原料，粉碎后加入含有質量分數為0.5%的鹽酸和2%的硫酸的稀酸溶液進行水解，其固液質量比為6，反應溫度180℃，反應時間100min，水解后過濾，得到初始的橙子皮水解液；
（2）用氫氧化鉀把上述水解液pH調至10.5，過濾，中和后得到橙子皮水解液清液；
（3）所得橙子皮水解液清液中加水稀釋至初始COD 16000 mg/L，再加入硫酸銨與磷酸氫二銨調節稀釋后的水解液C/N質量比為160:5，C/P質量比為220:1；
（4）把厭氧活性污泥裝入厭氧生物濾池，裝泥量為反應器體積的30%；利用泵把含氮源與磷源的橙子皮水解液打入厭氧生物濾池中進行連續發酵，發酵原料在厭氧反應器中停留時間為8 h，發酵溫度為30℃，生物燃氣（沼氣）從發酵反應器頂部排出。