消化有机物质的方法
【专利摘要】本发明提供了一种将有机物质消化成沼气的方法，其包括：处理有机物质以减少有机物质中的存活微生物的数量；用一种或多种酶处理有机物质；将酶处理过的有机物质的液体级分与固体级分分离；消化液体级分形成沼气。
【专利说明】消化有机物质的方法
发明领域
[0001]本发明涉及一种消化有机物质的方法。
[0002]发明背景
[0003]通过厌氧消化有机物质制备沼气是可再生能源的一个迅速发展的来源。这是个复杂的过程；几个生物技术工艺的联合作用决定了所制备沼气的稳定性、效率和产率。最佳的工艺设计仍然处于实验室和试验厂(pilot plant)的积极研究之中。底物例如草(grass)、粪便(manure)或污泥(sludge)由于其高产率的潜力，能够用作沼气制备的进料(feed)。
[0004]消化系统通常被分为单级消化池(one-stage digester)和两级消化池(two-stage digester)。在单级消化池中，厌氧消化的所有微生物阶段在一个罐(tank)或发酵罐(fermenter)中发生。在两级消化池中，水解和酸化在第一个反应器中发生，产乙酸(acetogenesis)和产甲烧(methanogenesis)在第二个反应器中发生。该两段(two phase)概念常常被用于消化工艺的优化以生产更多的甲烷。单级工艺和两级工艺的共同点是，厌氧消化的所有的阶段都是这样的微生物工艺:所述微生物工艺涉及适合的微生物组合的存在。
[0005]用于从各种废物(废水)处理系统生产沼气的几种反应器配置为:CSTR(连续搅拌爸式反应器，continuously stirred tank reactor), SBR(顺序批量式反应器，sequential batch reactor),后者涉及定期的沉降阶段(settling phase)以使微生物存活更久，并通过这种方式将生长率(growth rate)与水力停留时间(hydraulic retentiontime)解偶联(uncoupling)。另一种选择是应用厌氧膜生物反应器(anaerobic membranebioreactor, AnMBR)。更复杂的系统是UASB (上流式厌氧污泥床，upflow anaerobicsludge blanket)、EGSB (膨胀颗粒污泥床，expended granular sludge bed)或 IC(内循环，Internal Circulation)反应器通常用于各种废物废水处理系统、设计的沼气生产，目的在于达到较高的OLR(有机负荷率(organic loading rate))、降低的HRT(水力停留时间(hydraulic retention time))和较高的甲烧(沼气)产率的优化。
发明概要
[0006]本发明提供了有机物质消化产生沼气的一种改进的方法。该方法为两级工艺，其中只有第二级是微生物的消化。第一阶段中有机物质被热处理以防止存在的微生物生长并且经热处理的有机物质被酶处理。第一阶段的流出物(effluent)被分离为液体级分和被洗涤的(washed)固体级分。液体级分被送入第二阶段来生产沼气。热处理和酶处理能够控制并优化在活性的微生物环境中不能实现的该步骤(第一阶段)。与现有技术的方法相t匕,本发明方法使整体停留时间更短并且不损失产气率(gas yield)。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1显示了用于减少猪粪中微生物数目的溶解酶(lytic enzymes)的组合和顺序的变化。[0008]发明描述
[0009]沼气是厌氧消化或可生物降解物质的发酵的产物。沼气主要包含甲烷和二氧化碳并可能有少量的硫化氢、水分和硅氧烷。在特殊情况下，氢是目标产物。
[0010]有机物质或生物物质是指来自死亡生物(once-living organism)或存活生物(still-living organism)的物质；能够腐败，或者产物能够腐败。优选地，有机物质是微生物物质如来自纯化、发酵或消化过程的污泥或生物质。特别地，根据本发明能够有利地处理来自好氧纯化工艺的菌泥(bacterial sludge)或来自好氧消化的细菌生物质(bacterialbiomass)。
[0011]污泥或活性污泥(activated sludge)是指废水或污水处理系统的固体废物或固体废物产物或固体生物质。固体废物产物主要由细菌组成。优选地,使用好氧纯化步骤或系统中的污泥。能够用于本发明方法的合适的有机废物流(organic waste streams)为来自工业发酵工业的发酵液(fermentation broths)或其级分。另一种合适的有机废物流是粪便如牛粪、猪粪、山羊粪或马粪。
[0012]有机物质中的有机物含量是指有机物质减去灰分后的干物质含量。COD (化学需氧量(Chemical Oxygen Demand))测试常常被用于间接测量有机物质的有机物含量,例如参见 IS06060(1989)。
[0013]本发明提供了一种将有机物质消化成沼气的方法，其包括:
[0014]-处理有机物质以减少有机物质中的存活微生物数量；
[0015]-用一种或多种酶处理有机物质；
[0016]-将酶处理过的有机物质的液体级分与固体级分分离；并且
`[0017]-消化液体级分形成沼气。
[0018]本发明方法能够处理各种可消化的有机物质。酶步骤(enzymatic step)和微生物消化的分离能够对处理有机物质的条件进行最佳控制和选择。适合的底物例如是能源作物(energy crop)如草、农场废物如粪便或农业废弃物、来自废水处理系统的污泥、市政废物的有机级分、来自发酵工业和生物精炼厂的生物质。一些有机物质的混合物也能够在本发明方法中使用。
[0019]本发明方法能够处理各种可消化有机物质如污泥或其他有机物质，优选地为菌泥或其他细菌有机废物。特别地，根据本发明能够处理来自好氧纯化工艺的菌泥或来自好氧消化的细菌生物质。这些好氧工艺的细菌被发现是酶可消化的。这些细菌的细胞壁被发现能够被溶解酶降解，所述溶解酶任选地与本文所述的污泥或生物质的预处理相结合。酶步骤与任选的微生物消化的分离为处理有机物质的条件提供了最佳控制和选择。污泥的级分或几种污泥的混合及其级分能够用于本发明的方法。此外污泥可以与其他的有机物质或底物如草或粪便混合或组合。除了污泥，其他的微生物物质如源自例如酵母或真菌发酵工业如酿酒厂的生物质或来自藻类培养的藻类生物质也能够用于本发明的方法。本发明方法被发现对富氮底物或可消化的有机物质非常有用。有机物质被优选地在65-120°C，更优选地65-95°C的温度下进行适当时间的热处理或巴氏灭菌(pasteurized)。巴氏灭菌(pasteurization)是在潮湿环境中将有机物质加热至特定温度并持续特定时间的工艺。例如，在72°C下巴氏灭菌30秒就足够了。例如在120。C下I小时和在90°C下4小时的CFU计数(见下文)的结果是相同的。一般地，高温可能导致更多的蛋白质变性以及有毒化合物的产生。一般地，如果巴氏灭菌的时间更长，巴氏灭菌的温度能够更低。巴氏灭菌的水含量应当足以达到巴氏灭菌的效果。一般地，水含量在30被％和95wt%之间，优选地在50wt%和90wt%之间。该方法减慢了有机物质中微生物的生长。巴氏灭菌或热处理目的不是杀死有机物质中所有的微生物。取而代之，巴氏灭菌或热处理的目的在于减少存活微生物的数量，使得它们在本方法第一级(或第一个步骤或第一阶段或酶处理)中不会大量地产生沼气或其他发酵产物如有机酸和醇(alcohols)。一般地，总的沼气中少于2%，优选地小于1%的沼气在第一级中产生。根据本发明的巴氏灭菌或热处理之后，存在的有机物质中CFU计数一般低于IO6CFU / ml，优选地小于IO5CFU / ml，甚至更优选地小于IO4CFU / ml,最优选地小于IO3CFU / ml。在微生物学上，菌落形成单位(CFU或cfu)是对存活细菌数目或真菌数目的量度。不同于所有细胞(死细胞和活细胞)都计算在内的直接显微镜计数法(direct microscopic counts), CFU测量活细胞。巴氏灭菌步骤也促进了直接源自采集酶生产发酵(harvested enzyme production fermentations)的酶或酶混合物的使用。
[0020]另一种表征减少微生物数量的处理的功效的方式是通过计算起始物质的CFUs数目除以处理后物质的CFUs数目的对数。这种方法的优点是——因为杀灭微生物一般被认
为是一级反应(first-order reaction)-处理的对数下降值(log reduction)很大程
度不依赖于存在的微生物的实际数目。一个消毒(sterilization)过程可能需要达到高至1glO的下降值(1glOreduction)(将杀死多达IO8或更多的微生物)，但在本发明的情况下不需要或者甚至不希望如此高的功效。本发明的一个有效的处理过程将产生CFUs数目至少1gl的下降，优选地为log2，甚至更优选地为log3的下降。
[0021]一般地，低或高pH下的热处理对本方法是有益的，例如在pH〈4、更优选地pH〈3、甚至更优选地pH〈2时的低pH处理，低pH处理一般是在ρΗ>-1时进行，或者例如在pH>8、更优选地pH>9、甚至更优选地pH>10时的高pH处理。高和低pH下的热处理的优点例如是聚合物如蛋白质、碳水化合物、如 淀粉如半纤维素酶和脂类的增溶(soIubiIization)和部分水解，同时通过极端PH将强化存活细胞的减少，导致例如热处理所需温度的降低和/或时间的减少。高PH处理的其他优点例如是提高热处理和酶处理结束时的固/液分离，提高了蛋白质和脂肪的增溶，提高了具有高氨含量的原料的氨吹脱(ammonia stripping)。用于调节PH的化学品可以例如是用于降低pH的盐酸、磷酸和硫酸，或用于提高pH的氢氧化钾和氢氧化钠。
[0022]根据本发明，有机物质的酶处理期间几乎没有任何沼气形成，沼气的产生发生在沼气发酵罐中。本方法的另一个有利之处是所用的酶几乎不会被存在的微生物失活或消耗。存在的低数量的活微生物对添加的酶及其活性几乎没有任何影响。
[0023]热处理需要向有机物质添加能量。注意到相比没有热处理的情形，能量的添加被增加的沼气产量所补偿。在大多数情况下，甚至以沼气的形式产生了多于热处理所需的能量。
[0024]任选地，在巴氏灭菌或热处理之前、期间或之后，可以预处理(部分的)有机物质，使物质例如存在的纤维素更利于酶的利用。该预处理可以例如是机械预处理、化学预处理或热预处理或其组合。蒸汽爆破处理或高于120°C的高温处理是热处理的范例。化学氧化或(例如使用强酸或强碱化合物的)化学水解可以用作化学预处理。超声波处理或研磨(或混合或均质化)是机械预处理的范例。向温度处理(temperature treated)的有机物质中添加一种或多种酶。所述的酶(一种或多种)使得巴氏灭菌或热处理过的介质中的有机物质的降解变为可能，其中微生物的生长受到限制。相比其中没有使用酶的方法，这将提高沼气的产量。一般使用一种以上的酶，有利地使用酶组合物，其至少包括蛋白酶和/或纤维素酶，优选地至少包括蛋白酶、脂肪酶和纤维素酶，和任选地包括淀粉酶、半纤维素酶、植酸酶(phytase)和/或裂解酶(lysing enzyme)。酶将复杂的碳水化合物、蛋白质和脂质的长链分解成更短的部分。例如，多糖被转换成寡糖和/或单糖。蛋白质被分裂成肽和氨基酸。也能够使用促进有机物质降解的其他的酶组合物。酶可以被混合形成所选择的组合或者由选定的菌株在选定的发酵条件下作为一种混合物而产生。例如可以使用得自如Trichoderma、Aspergillus或Talaromyces的真菌发酵液或如Bacillus的细菌发酵液的酶混合物。可以根据所添加的底物或有机物质的组成来设计酶混合物。例如存在高量脂肪物质的情况下，可以在工艺中添加脂肪酶，存在碳水化合物的情况下，所用的酶中可以包含淀粉酶。
[0025]酶步骤可以作为单步骤工艺或多步骤工艺来完成。多步骤工艺允许针对例如酶特性对工艺进行最优化。因此，纤维素酶和蛋白酶的处理可以单独完成，或者可以重复纤维素酶和蛋白酶的处理。
[0026]优选地，所用的其中一种酶是热稳定的。优选地，酶组合物中的活性物可以是热稳定的。此处，这意味着活性物的最适温度为60°C或更高，例如70°C或更高，如75°C或更高，例如80°C或更高如85°C或更高。酶组合物中的所有活性通常不具有相同的最适温度，但优选地仍将是热稳定的。
[0027]纤维素酶是水解纤维素(β -1，4-葡聚糖或β D-葡萄糖苷键)生成葡萄糖、纤维二糖、纤维寡糖之类的酶。增强 纤维素酶的蛋白质例如GH61也被本文术语纤维素酶所包含。
[0028]传统上纤维素酶分为以下主要几类:内切葡聚糖酶(“EG”，(Ε.C.3.2.1.4)，其水解葡萄糖单元之间的β -1，4-键)(EC3.2.1.4) ( “EG”)，外切葡聚糖酶或纤维二糖水解酶(“CBH” (E.C.3.2.1.91)，其从纤维素的还原性末端和非还原性末端水解纤维二糖，一种葡萄糖二糖)以及葡萄糖苷酶([P]-D-葡糖苷葡萄糖水解酶(“BG”，(E.C.3.2.1.21)，其将纤维二糖的β -1，4糖苷键水解生成葡萄糖)。见例如Knowles等，TIBTECH5，255-261，1987 ；Shulein, Methods Enzymol.,160,25, pp.234-243,1988。内切葡聚糖酶主要作用于纤维素纤维的无定形部分(amorphous parts),而纤维二糖水解酶还能够降解结晶纤维素(Nevalainen和Penttila，Mycota, 303-319，1995)。因此，需要纤维素酶系统中存在纤维二糖水解酶来有效增溶结晶纤维素(Suurnakki，等。Cellulose7:189_209，2000)。β-葡萄糖苷酶作用在于从纤维二糖、纤维寡糖和其他葡萄糖苷中释放D-葡萄糖单元(Freer，J.Biol.Chem.vol.268, n0.13, pp.9337-9342,1993)。
[0029]蛋白酶(降解或修饰蛋白质的酶)例如是内切作用的蛋白酶(丝氨酸蛋白酶、金属蛋白酶、天冬氨酰蛋白酶、巯基蛋白酶)，外切作用的肽酶，其将一个氨基酸或二肽、三肽等等(etceteras)从多肽链的N-末端(氨肽酶)或C-末端(羧肽酶)切下。
[0030]脂肪酶或脂肪物质分离酶例如是三酰甘油脂肪酶、磷脂酶(如A1, A2，B，C和D)和半乳糖脂酶。
[0031]半纤维素酶是一组分解半纤维素的酶的总称。例如是木聚糖酶、β_木糖苷酶、a-L-阿拉伯呋喃糖苷酶，a-半乳糖苷酶、乙酰酯酶、β -甘露糖苷酶和β -葡萄糖苷酶。[0032]植酸酶(肌醇六磷酸酯磷酸水解酶)是催化水解植酸(肌醇六磷酸酯)(谷物和油籽中发现的一种难消化的有机形式的磷)，并释放可用形式的无机磷的任何类型的磷酸酶。
[0033]裂解或溶解酶是指能够裂解微生物细胞壁的酶。微生物包括细菌、真菌、古细菌(archaea)和原生生物(protists);藻类；和如浮游生物(plankton)和润虫(planarian)的动物。优选地，微生物是细菌、真菌、酵母或藻类。微生物或微菌(microbe)是单细胞生物或生活在细胞生物群落中的生物。
[0034]裂解酶可以例如是蛋白酶。裂解酶的示例有溶菌酶(Iysozyme)或胞壁质酶(muramidase)(来自鸡蛋)，来自 Trichoderma harzianum 的裂解酶，来自 Lysobacter 如Lysobacter enzymogenes 的溶解酶，来自 Arthrobacter Iuteus 的溶细胞酶(Iyticase)以及来自 Streptomyces globisporus ATCC21553 的变溶菌素(Mutanolysin),来自 Streptomyces fulvissimus 的 Iabiase 或来自 Staphylococcus 的溶葡球菌酶
(Iysostaphin)。示例的裂解酶例如可以购自Sigma-Aldricli*ο通过污泥或其他细菌物质
的裂解，细胞内容物(cell contents)从细胞中释放出来，使得除了添加的酶之外，污泥细胞或者细菌物质中存在的酶可以用于本发明。释放的酶甚至可能含有可以裂解其他细菌的溶解酶。
[0035]有机物质优选地在65_120°C的温度下、更优选地在65_95°C的温度下被巴氏灭菌或热处理，因此酶优选地在巴氏灭菌或热处理的温度下或比所述温度低o-1o°c的温度下具有最佳活性，所以一般在55-90°C的温度下具有最佳活性。酶在选定的巴氏灭菌或热处理的温度下优选地稳定足够时间，例如至少30分钟,优选地至少I小时。稳定(stability)是指孵育时间的一定时期之后，反应条件下的活性至少为起始活性的一半。
`[0036]酶处理时的pH —般地在4和9之间，优选地在4和8之间，更优选地在5和8之间。酶在选定的pH下优选地稳定足够`时间,例如至少30分钟,优选地至少I小时。
[0037]用于水解含有聚合物底物的有机物质的酶的使用，被发现导致液相中有机物的高提取率(extraction yield),—般地高于75%。对于(猪)粪便或污泥其将高于40%。像微生物一样，酶水解保水(water-binding)结构(蛋白质,多糖)，而本身不产生聚合物结构。酶导致相的粘性(viscosity)降低,这促进固/液分离。酶能够促进固/液分离的另一种方式是通过降低乳化性能。例如已知蛋白酶和脂肪酶在这方面有帮助作用。这种方式减少了固相的体积。使得固体残余物(solid residue)的加工和处置(这是废水厂的重要成本因素)更容易和更便宜。酶工艺的这些性能被发现很大程度地简化了固/液分离，并且与基于微生物水解的工艺相比令人惊讶地非常有利。此外，本发明以高产率提取可溶形式有机物的能力有利于将该有机物加工为沼气。使用这样的可溶性底物，可以应用基于生物质停留的高负荷厌氧反应器(例如UASB和EGSB)技术。该技术在采用部分地与缓慢地可降解的不溶性底物的常规方法中是不适用的。
[0038]巴氏灭菌或热处理步骤能够在酶处理之前或(部分地)在酶处理期间进行。如果巴氏灭菌或热处理(部分地)与酶处理同时进行，那么巴氏灭菌或热处理的时间可以与酶处理时间一样长。酶处理的时间将取决于例如所采用的温度、底物、所使用的酶(一种或多种)以及酶的浓度。一般地，酶处理将需要2-50小时，优选地为3-30小时。酶处理可以分批地(batch wise)或连续地进行，例如可以采用CSTR反应器。[0039]任选地，酶处理结束时，将处理过的有机物质进行处理来使存在的酶至少部分失活。例如，可以使用热激(heat shock)、改变pH。所使用的酶也可以被选择为在酶处理过程中在已完成其职责之后被失活。一般地，所用的酶被选择为不会对本方法后期的沼气生产构成实质的负面影响，或者甚至在沼气生产阶段以积极的方式做出贡献。
[0040]在固/液分离步骤中，液体级分与处理过的有机物质的固体级分分离。优选地，在固/液分离过程中选择最适条件，如pH、温度、添加絮凝剂(flocculants)或助滤剂(filter aids)等。可以使用各种合适的分离技术,例如倾析(decantation)、过滤、离心或其组合。任选地，在分离发生之前添加絮凝剂或助滤剂以改善分离效果。特别地，可生物降解的絮凝剂和助滤剂如纤维素被有利地应用。为了防止可溶性可消化物质的损失，可以将得到的滤饼(filter cake)或离心污泥进行洗漆(washed)。洗漆液与初步得到的滤液(filtrate)或上清液组合。在酶孵育温度下执行这些工艺步骤将有利于分离过程。
[0041]可以通过例如焚烧(incineration)(燃烧(combustion))、堆肥(composting)或在耕地或森林播撒(spreading)来加工或使用来自固/液分离的固体级分。本发明方法包含温度处理步骤，允许将固体级分进行堆肥或播撒而无需对固体级分的进一步热处理，该热处理在播撒污泥或其它生物质的情况下往往是需要的。
[0042]在酶处理和/或分离步骤中能够维持无氧或有氧条件。一般不必采取特殊措施以保持厌氧条件。
[0043]来自固/液分离器的液体级分被引入沼气反应器。上流式厌氧过滤器UASB，厌氧填充床和EGSB反应器是工业规模的高速率(high-rate)消化池的例子。特别地，在高有机负荷率下应用时，UASB和EGSB反应器提供高速率消化池的优点。在沼气反应器中使用液体增溶底物(liquid solubilized substrate)使反应器能够承受非常高的负荷。一般地2-70kgC0D / m3 /天,优选地至少10kg COD / m3 /天和/或小于50kg COD / m3 /天能够被引入到沼气反应器中。更优选地至少20kg COD / m3 /天可以被引入沼气反应器中。优选地EGSB消化池的HRT在3-100小时之间，更优选地在3和75小时之间，甚至更优选地在3和60小时之间并且最优选地在4和25小时之间。优选地，IC反应器中的HRT在3-100小时之间，更优选地在10和80小时之间，最优选地在15和60小时之间。优选地UASB消化池中的HRT在10-100小时之间，更优选地在20和80小时之间并且最优选地在20和50小时之间。优选地，CSTR消化池的HRT在1-20天之间，更优选地在2-15天之间，最优选地在2-10天之间。一般地,不会发生液体回收(recycling)至第一阶段(酶处理)。在CSTR系统中可以采取措施保持反应器中的生物量。优选地，厌氧膜生物反应器的HRT在3-12天之间，更优选地在4和10天之间。
[0044]如果回收液体， 回收液中将有微生物存在，它们会在第一阶段开始生产沼气。如果需要回收液体，必须采取措施保证第一阶段中没有引入厌氧微生物而造成的沼气生产，例如可以将回收液巴氏灭菌或消毒。
[0045]沼气反应器的pH将一般在pH3和pH8之间，优选地在pH6和pH8之间。一般地，无需采取措施来控制pH，系统本身能够维持pH。如果沼气反应器的底物超过了该pH的范围，例如pH5或更低，或pH9或更高，该底物的pH优选地被中和到例如6和8之间。
[0046]本发明方法在于对用于有机物质热处理的能量进行最佳利用。直接适用本发明方法下面的步骤可以减少在酶处理、液/固分离和沼气生产中损失的热形式的能量损失。酶处理、液/固分离和沼气生产可以在与热处理温度几乎相同的温度下发生，无需添加额外的加热或其他形式的能量供应。因此，固/液分离优选地在70-50°C进行。沼气生产优选地在65-30°C进行并且最优选地在65-40°C进行。
[0047]本发明方法可以以许多方式实施,包括分批式(batch)、进料分批式(fed batch)或连续负载式(continuously loaded)的反应器或发酵罐或其组合。对于酶处理,分批式反应器是优选的。在沼气生产阶段，连续反应器如UASB或EGSB是优选的。
实施例
[0048]方法与材料
[0049]酶
[0050]用于孵育各种原料(feedstock)的酶是半纤维素酶类、纤维素酶类、蛋白酶类和溶菌酶类的商业可用的酶样品。所用的半纤维素酶产品是Bakezymee ARAi0.000，
纤维素酶产品是Fiitrase* NL，溶菌酶产品是Deivozyme? I,并且所用的蛋白酶产品是
Delvolase?, 一种细菌蛋白酶。所有的酶产品由DSM Food Specialties生产。
[0051]CFU的测定方法
[0052]CFU使用NEN-EN IS04833:2003针对好氧计数(Aerobic count)来测定。厌氧计数则使用 NEN6813:19990
[0053]酶溶液中总蛋白质含量的测定方法
[0054]该方法是用三氯醋酸(TCA)沉淀蛋白质以去除干扰物质和允许用比色双缩脲反应(Biuret reaction)测定蛋白质浓度的组合。在双缩脲反应中，铜(II)被还原为铜(I)，其与肽键的氮和碳在碱性溶液中形成复合物。紫色(violet)表示蛋白质的存在。根据比尔-兰伯特定律(Beer-Lambert law),颜色的深度(intensity)以及因此在546nm处的吸光度与蛋白质浓度成正比例。使用BSA(牛血清白蛋白(Bovine Serum Albumine))进行标准化，蛋白质含量被表示为g蛋白质作为BSA当量/ L或被表示为mg蛋白质作为BSA当量/ ml。使用本领域中已知的标准计算方案计算蛋白质含量，通过绘制OD546相对具有已知浓度的样品浓度的图，随后使用从校准线产生的方程计算未知样品的浓度。
[0055]化学需氧量(ChemicalOxygen Demand, COD)、总 COD、可溶性 COD (soluble COD)、总固体(total solids, TS)、总悬浮固体(total suspended solids, TSS)、灰分、挥发性固体(volatile solids, VS)(=有机干物质)、挥发性悬浮固体(volatile suspendedsolids, VSS,系统中存在的最大细胞生物质的指征)、增溶率(solubilization yield)、总Kjeldahl 氮、氨氮(ammonia nitrogen)的测定
[0056]这些参数根据本领域已知并如美国公共健康协会(American Public HealthAssociation)的标准方法(Standard Methods) (APHA, 1995)所描述的标准规程测定。
[0057]沼气组成(CH4和C02)使用配备有热导率检测器(TCD)的气相色谱法来测量。挥发性脂肪酸(VFA)和乙醇浓度使用配备有火焰离子化检测器(FID)的气相色谱仪(Shimadzu GC-2010AF，京都，日本)来测量(Angelidaki 等，2009)。
[0058]增溶率通过下述公式使用预处理后的总衆体(total slurry)和上清液的有机干物质含量测定:
【权利要求】
1.一种将有机物质消化成沼气的方法，其包括: -处理有机物质以减少有机物质中的存活微生物数量； -用一种或多种酶处理有机物质； -将酶处理过的有机物质的液体级分与固体级分分离；并且 -消化液体级分形成沼气。
2.根据权利要求1的方法，其中所述有机物质在65-120°C的温度下被处理，优选地在65-95 °C的温度下被处理。
3.根据权利要求1或2的方法，其中所述有机物质在低或高pH下被处理，优选地pH小于4，更优选地pH小于3，甚至更优选地pH小于2，和/或优选地pH大于-1，或优选地pH大于8，更优选地pH大于9，甚至更优选地pH大于10。
4.根据权利要求1至3中任意一项的方法，其中为减少存活微生物的数量而处理之后的有机物质中的CFU计数在存在的有机物质中低于IO6CFU / ml，优选地小于IO5CFU / ml,甚至更优选地小于IO4CFU / ml，最优选地小于IO3CFU / ml。
5.根据前述权利要求中任意一项的方法，其中所述一种或多种酶选自蛋白酶、脂肪酶、裂解酶、植酸酶、半纤维素酶和纤维素酶。
6.根据前述权利要求中任意一项的方法，其中使用至少一种热稳定酶。
7.根据前述权利要求中任意一项的方法，其中釜馏物的液体级分在沼气发酵罐中被消化，其中采用EGSB消化池 时HRT在3-100小时之间，采用IC反应器时HRT在3-100小时之间，采用UASB时HRT在10-100小时之间，采用CSTR时HRT在1-20天之间或采用厌氧膜生物反应器时HRT在3-12天之间。
8.根据前述权利要求中任意一项的方法，其中釜馏物的液体级分在沼气发酵罐中被消化，所述沼气发酵罐为USAB、1C、厌氧膜生物反应器或EGSB反应器。
9.根据前述权利要求中任意一项的方法，其中所述有机物质被一种或多种酶处理，所述处理需要2-50小时，优选地为3-30小时。
【文档编号】C12P5/02GK103620042SQ201280030275
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2012年6月26日 优先权日:2011年6月29日
【发明者】亨德里克·路易斯·比杰尔, 文森特·帕斯卡尔·佩尔恩克 申请人:帝斯曼知识产权资产管理有限公司