一种联合厌氧发酵中有机底物的配料方法、联合厌氧发酵方法

1.本发明属于联合厌氧发酵技术领域，具体涉及一种联合厌氧发酵中有机底物的配料方法、联合厌氧发酵方法。


背景技术：

2.厌氧发酵是指有机底物(如人畜家禽粪便、秸秆、餐厨垃圾等)在一定的温度和厌氧条件下，通过各类微生物的分解代谢，最终形成甲烷和二氧化碳等可燃性混合气体的过程。联合厌氧发酵是将多种有机底物按照一定比例配料后进行厌氧发酵的技术。
3.联合厌氧发酵中有机底物的配料直接决定联合厌氧发酵中产气量(产甲烷量)等发酵效果的优劣。多种原料联合厌氧发酵的产甲烷量大于各自单一发酵的产气量之和时，可以认为有机底物的配料产生了协同效应，联合厌氧发酵效果好。以往的研究表明，碳氮比为20～30，可以获得良好的联合厌氧发酵效果。然而研究人员通过文献调研和试验研究发现多元物料联合发酵具有协同效果的c/n比区间分布较为广泛，超出了20～30，仍能获得显著的协同效果(zhou j,zhang y,khoshnevisan b,duann.meta-analysis of anaerobic co-digestion of livestock manure in last decade:identification of synergistic effect and optimization synergy range[j].applied energy,2021,282(116128a):116128.以及li r,duann,zhangy,liu z,li b,zhang d,lu h,dong t.co-digestion of chicken manure and microalgae chlorella 1067grown in the recycled digestate:nutrients reuse and biogas enhancement[j].waste management,2017,70:247-254)。尤其是随着大型、超大型生物天然气工程的建设，联合厌氧发酵原料趋于多元化，以碳氮比为联合厌氧发酵有机底物的配料依据已经无法保证并提高多元物料的协同效应。
[0004]
为了保证联合厌氧发酵具有较高协同效应指数的发酵效果，实际中通常是进行特定待发酵底物的发酵预实验以确定待发酵底物适宜的物料配比，而这样的预实验不但费时费力而且结果不具有普遍性，联合发酵底物的组成及其有机组分含量一旦发生变化则需要重新进行发酵预实验以再次确定合适配比。目前尚没有无需进行发酵预实验即可保证有机底物协同发酵的通用且有效的配料方法。


技术实现要素：

[0005]
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种联合厌氧发酵中有机底物的配料方法，本发明提供的联合厌氧发酵中有机底物的配料方法无需进行发酵预实验，即可保证联合厌氧发酵中有机底物具有协同发酵效果，产气量高。
[0006]
为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：
[0007]
本发明提供了一种联合厌氧发酵中有机底物的配料方法，包括以下步骤：
[0008]
检测有机底物的蛋白质、脂质、木质素和挥发性固体的质量百分比含量，利用所得的挥发性固体含量、蛋白质含量、脂质含量和木质素含量计算有机底物中碳水化合物的含
量，所述碳水化合物含量＝挥发性固体含量-蛋白质含量-脂质含量-木质素含量，得到有机底物的蛋白质含量、脂质含量和碳水化合物含量；
[0009]
当所述有机底物中至少一种底物的碳水化合物含量相对于挥发性固体含量≥50％，且至少一种底物的蛋白质含量相对于挥发性固体含量≥10％，且至少一种底物的脂质含量相对于挥发性固体含量≥10％时，联合厌氧发酵中有机底物按照碳水化合物、蛋白质和脂质三元相图中碳水化合物、蛋白质和脂质为80：10：10、80：20：0、60：20：20、60：30：10四点构成的区域内的质量比进行配料；
[0010]
当所述有机底物中所有底物的碳水化合物含量相对于挥发性固体含量均《50％，或，所有底物的蛋白质含量相对于挥发性固体含量均《10％，或，所有底物的脂质含量相对于挥发性固体含量均《10％时，联合厌氧发酵中有机底物按照蛋白质和脂质的质量比为(3～7)：7或脂质和碳水化合物的质量比为(4～9)：6或蛋白质和碳水化合物的质量比为7：(3～28)进行配料。
[0011]
优选的，所述有机底物包括植物秸秆、畜禽粪便、厨余垃圾、藻类和农产品加工副产品中的多种。
[0012]
优选的，所述联合厌氧发酵中有机底物的配料通过不同种类有机底物的复配，以满足有机底物配料最终碳水化合物、蛋白质和脂质的质量比关系。
[0013]
优选的，所述蛋白质的检测方法为凯氏定氮法；所述脂质的检测方法为索氏提取法；所述木质素的检测方法为范式洗涤法；所述挥发性固体的检测方法为马弗炉烘烧法，所述马弗炉烘烧法的温度为550℃，时间为4h。
[0014]
本发明还提供了一种联合厌氧发酵方法，包括以下步骤：
[0015]
按照上述技术方案所述的配料方法对有机底物进行配料，得到待发酵物料；
[0016]
将所述待发酵物料进行联合厌氧发酵。
[0017]
优选的，所述联合厌氧发酵的条件包括：发酵温度为33～37℃，挥发性干物质的质量浓度≤12％，接种物底物接种比为1～2，采用完全混合式工艺。
[0018]
本发明提供了一种联合厌氧发酵中有机底物的配料方法，包括以下步骤：检测有机底物的蛋白质、脂质、木质素和挥发性固体的质量百分比含量，利用所得的挥发性固体含量、蛋白质含量、脂质含量和木质素含量计算有机底物中碳水化合物的含量，所述碳水化合物含量＝挥发性固体含量-蛋白质含量-脂质含量-木质素含量，得到有机底物的蛋白质含量、脂质含量和碳水化合物含量；当所述有机底物中至少一种底物的碳水化合物含量相对于挥发性固体含量≥50％，且至少一种底物的蛋白质含量相对于挥发性固体含量≥10％，且至少一种底物的脂质含量相对于挥发性固体含量≥10％时，联合厌氧发酵中有机底物按照碳水化合物、蛋白质和脂质三元相图中碳水化合物、蛋白质和脂质为80：10：10、80：20：0、60：20：20、60：30：10四点构成的区域内的质量比进行配料；当所述有机底物中所有底物的碳水化合物含量相对于挥发性固体含量均《50％，或，所有底物的蛋白质含量相对于挥发性固体含量均《10％，或，所有底物的脂质含量相对于挥发性固体含量均《10％时，联合厌氧发酵中有机底物按照蛋白质和脂质的质量比为(3～7)：7或脂质和碳水化合物的质量比为(4～9)：6或蛋白质和碳水化合物的质量比为7：(3～28)进行配料。
[0019]
在本发明中，厌氧发酵过程主要是蛋白质、脂质和碳水化合物三大组分物质经过水解酸化成小分子，而后在产甲烷菌作用下转化为甲烷，在这个过程中，组分的不均衡会导
致发酵过程出现酸抑制、氨氮抑制或长链脂肪酸抑制等，影响系统稳定性，进而影响产气效果。从厌氧发酵各阶段转化效率来看，蛋白质含量较高的有机底物，易产生氨氮抑制，氨氮对水解、酸化、甲烷化过程具有普遍的抑制；碳水化合物比例较大的有机底物，容易产生酸积累，酸积累严重影响酸化与甲烷化过程，但对水解过程影响不大；脂类比例较大的有机底物，容易出现长链脂肪酸的积累，但长链脂肪酸积累会加剧延滞期，但延滞期之后能正常发酵，不会影响各阶段的转化效率；此外，当富含蛋白质的底物和富含脂类的底物进行混合时，高蛋白含量比高脂类含量更容易出现氨氮-长链脂肪酸协同抑制，抑制风险加剧。综合各阶段的转化效率影响，本发明针对具体的蛋白质、脂质和碳水化合物含量区别，分别设置配料参数范围，可实现水解、酸化、甲烷化各阶段的较高转化效率。从微生物角度来讲，在本发明提供的配料方法条件下，有机组分均衡实现了产酸和产甲烷的平衡，也可满足产酸菌和产甲烷菌功能的发挥，尤其是产甲烷菌中嗜乙酸产甲烷菌和嗜氢产甲烷菌的比例平衡，保证了高产气效率。
[0020]
实验结果表明，采用本发明提供的配料方法，能够显著提高有机底物在联合厌氧发酵中的协同效果，产气率高，协同指数高。
附图说明
[0021]
图1为联合厌氧发酵有机底物中碳水化合物、蛋白质和脂质配比的三元相图。
具体实施方式
[0022]
本发明提供了一种联合厌氧发酵中有机底物的配料方法，包括以下步骤：
[0023]
检测有机底物的蛋白质、脂质、木质素和挥发性固体的质量百分比含量，利用所得的挥发性固体含量、蛋白质含量、脂质含量和木质素含量计算有机底物中碳水化合物的含量，所述碳水化合物含量＝挥发性固体含量-蛋白质含量-脂质含量-木质素含量，得到有机底物的蛋白质含量、脂质含量和碳水化合物含量；
[0024]
当所述有机底物中至少一种底物的碳水化合物含量相对于挥发性固体含量≥50％，且至少一种底物的蛋白质含量相对于挥发性固体含量≥10％，且至少一种底物的脂质含量相对于挥发性固体含量≥10％时，联合厌氧发酵中有机底物按照碳水化合物、蛋白质和脂质三元相图中碳水化合物、蛋白质和脂质为80：10：10、80：20：0、60：20：20、60：30：10四点构成的区域内的质量比进行配料；
[0025]
当所述有机底物中所有底物的碳水化合物含量相对于挥发性固体含量均《50％，或，所有底物的蛋白质含量相对于挥发性固体含量均《10％，或，所有底物的脂质含量相对于挥发性固体含量均《10％时，联合厌氧发酵中有机底物按照蛋白质和脂质的质量比为(3～7)：7或脂质和碳水化合物的质量比为(4～9)：6或蛋白质和碳水化合物的质量比为7：(3～28)进行配料。
[0026]
本发明检测有机底物的蛋白质、脂质、木质素和挥发性固体的质量百分比含量，利用所得的挥发性固体含量、蛋白质含量、脂质含量和木质素含量计算有机底物中碳水化合物的含量，所述碳水化合物含量＝挥发性固体含量-蛋白质含量-脂质含量-木质素含量，得到有机底物的蛋白质含量、脂质含量和碳水化合物含量。
[0027]
在本发明中，所述有机底物优选包括植物秸秆、畜禽粪便、厨余垃圾、藻类和农产
品加工副产品中的多种。本发明对所述有机底物的来源没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的厌氧发酵原料来源即可。
[0028]
本发明对所述有机底物中蛋白质、脂质、木质素和挥发性固体的检测方法没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的蛋白质、脂质、木质素和挥发性固体的检测方法即可。在本发明中，所述蛋白质的检测方法优选为凯氏定氮法。在本发明中，所述脂质的检测方法优选为索氏提取法。在本发明中，所述木质素的检测方法优选为范式洗涤法。在本发明中，所述挥发性固体的检测方法优选为马弗炉烘烧法，所述马弗炉烘烧法的温度为550℃，时间为4h。
[0029]
在本发明中，所述碳水化合物的含量为计算获得，计算式为：碳水化合物含量＝挥发性固体含量-蛋白质含量-脂质含量-木质素含量。
[0030]
得到有机底物的蛋白质含量、脂质含量和碳水化合物含量后，本发明依据以下原则进行配料：
[0031]
当所述有机底物中至少一种底物的碳水化合物含量相对于挥发性固体含量≥50％，且至少一种底物的蛋白质含量相对于挥发性固体含量≥10％，且至少一种底物的脂质含量相对于挥发性固体含量≥10％时，联合厌氧发酵中有机底物按照碳水化合物、蛋白质和脂质三元相图中碳水化合物、蛋白质和脂质为80：10：10、80：20：0、60：20：20、60：30：10四点构成的区域内的质量比进行配料；
[0032]
当所述有机底物中所有底物的碳水化合物含量相对于挥发性固体含量均《50％，或，所有底物的蛋白质含量相对于挥发性固体含量均《10％，或，所有底物的脂质含量相对于挥发性固体含量均《10％时，联合厌氧发酵中有机底物按照蛋白质和脂质的质量比为(3～7)：7或脂质和碳水化合物的质量比为(4～9)：6或蛋白质和碳水化合物的质量比为7：(3～28)进行配料。
[0033]
图1为联合厌氧发酵有机底物中碳水化合物、蛋白质和脂质配比的三元相图。在本发明中，当所述有机底物中至少一种底物的碳水化合物含量相对于挥发性固体含量≥50％，且至少一种底物的蛋白质含量相对于挥发性固体含量≥10％，且至少一种底物的脂质含量相对于挥发性固体含量≥10％时，联合厌氧发酵中有机底物按照碳水化合物、蛋白质和脂质三元相图中碳水化合物、蛋白质和脂质为80：10：10、80：20：0、60：20：20、60：30：10四点构成的区域内的质量比进行配料；即联合厌氧发酵中有机底物按照碳水化合物、蛋白质和脂质的质量比优选为图1中填充区域内配比关系，碳水化合物、蛋白质和脂质的质量比最优选为60：30：10。
[0034]
在本发明中，所述联合厌氧发酵中有机底物的配料优选通过不同种类有机底物的复配，以满足有机底物配料最终碳水化合物、蛋白质和脂质的质量比关系。
[0035]
本发明还提供了一种联合厌氧发酵方法，包括以下步骤：
[0036]
按照上述技术方案所述的配料方法对有机底物进行配料，得到待发酵物料；
[0037]
将所述待发酵物料进行联合厌氧发酵。
[0038]
本发明按照上述技术方案所述的配料方法对有机底物进行配料，得到待发酵物料。
[0039]
在本发明中，所述配料的方法采用上述技术方案所述的配料方法，在此不再赘述。
[0040]
得到待发酵物料后，本发明将所述待发酵物料进行联合厌氧发酵。
[0041]
本发明对所述联合厌氧发酵没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的联合厌氧发酵即可。
[0042]
在本发明中，所述联合厌氧发酵的条件优选包括：发酵温度优选为33～37℃，更优选为34～36℃；挥发性干物质的质量浓度优选≤12％；接种物底物接种比优选为1～2，更优选为1.2～1.8；优选采用完全混合式工艺。
[0043]
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的联合厌氧发酵中有机底物的配料方法、联合厌氧发酵方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0044]
在本发明中，下述实施例中“vs”的意思为“挥发性干物质”。
[0045]
实施例1
[0046]
二元组分配比：
[0047]
选取餐厨垃圾、玉米秸秆和鸡粪为有机底物原料，分别检测其蛋白质、脂质、木质素和挥发性固体的质量百分比含量，利用所得的挥发性固体含量、蛋白质含量、脂质含量和木质素含量计算有机底物中碳水化合物的含量，所述碳水化合物含量＝挥发性固体含量-蛋白质含量-脂质含量-木质素含量；
[0048]
得到，餐厨垃圾的碳水化合物、蛋白质、脂质相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为75.7％、18.8％和0.5％，玉米秸秆的碳水化合物、蛋白质、脂质相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为85.3％、5.5％和0，鸡粪的碳水化合物、蛋白质、脂质相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为64.4％、33.1％和0；
[0049]
上述原料中脂质含量相对于挥发性固体含量均＜10％，因此以碳水化合物与蛋白质为主进行配料，按蛋白质和碳水化合物的质量比为7：(3～28)进行配料，具体为将玉米秸秆与鸡粪作为待发酵物料，按玉米秸秆和鸡粪的鲜重1：4进行混合(玉米秸秆0.98g，鸡粪3.95g)，此时组合得到的有机底物的蛋白质与碳水化合物的质量比为0.285。
[0050]
应用例1
[0051]
将实施例1所得的待发酵混合物料进行联合厌氧发酵，联合厌氧发酵的条件包括：挥发性干物质的浓度为3％，发酵容积为500ml，发酵温度为37℃，接种底物接种比为3：2。
[0052]
发酵效果为：玉米秸秆和鸡粪单发酵的甲烷产量分别为210ml/gvs和309ml/gvs，而联合发酵的产气量为327.5ml/gvs，加权产气量为259.5ml/gvs，协同效应指数为1.26。
[0053]
对比例1
[0054]
采用实施例1中的玉米秸秆和餐厨垃圾，将玉米秸秆与餐厨垃圾作为待发酵物料，按鲜重5：17进行混合(玉米秸秆0.98g，餐厨垃圾3.30g)，此时组合得到的有机底物的蛋白质与碳水化合物比值为0.155，不在0.25～2.33的范围内，将所得的待发酵混合物料按照应用例1的方法进行联合厌氧发酵。
[0055]
发酵效果为：玉米秸秆和餐厨垃圾单发酵的甲烷产量分别为210ml/gvs和670ml/gvs，而联合发酵的产气量为414ml/gvs，加权产气量为440ml/gvs，协同效应指数为0.94，不具备协同效应。
[0056]
由应用例1和对比例1的联合厌氧发酵效果可见，采用本发明提供的配料方法进行
联合厌氧发酵能获得显著协同效应(协同效应指数＞1.1)，说明在本发明提供的配料方法中有机底物具有协同进行联合厌氧发酵的效果。
[0057]
实施例2
[0058]
三元组分配比：
[0059]
选取玉米秸秆、鸡粪和餐厨垃圾为有机底物原料，分别检测有机底物的蛋白质、脂质、木质素和挥发性固体的质量百分比含量，利用所得的挥发性固体含量、蛋白质含量、脂质含量和木质素含量计算有机底物中碳水化合物的含量，所述碳水化合物含量＝挥发性固体含量-蛋白质含量-脂质含量-木质素含量，分别得到的蛋白质含量、脂质含量和碳水化合物含量；
[0060]
玉米秸秆的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为61.61％、6.48％和1.50％，鸡粪的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为41.58％、38.53％和6.01％，餐厨垃圾的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为66.98％、15.04％和17.99％；
[0061]
原料组合中同时含有碳水化合物、蛋白质和脂质三种组分，按照玉米秸秆、鸡粪和餐厨垃圾的质量比为1：28：7配料(玉米秸秆为0.72g，鸡粪为20.30g，餐厨垃圾为4.92g)，此时组合得到的有机底物满足碳水化合物、蛋白质和脂质的质量比满足6：3：1。
[0062]
应用例2
[0063]
将实施例2配料所得的混合物料作为待发酵物料，将所得的待发酵物料进行联合厌氧发酵，联合厌氧发酵的条件包括：挥发性干物质的浓度为1％，发酵容积为400ml，发酵温度为35℃，接种底物的接种比为2：1。
[0064]
发酵效果为：玉米秸秆、鸡粪和餐厨垃圾单发酵的甲烷产量分别为100ml/gvs、255ml/gvs和300ml/gvs，而联合发酵的产气量为301ml/gvs，加权产气量为249ml/gvs，协同效应指数为1.21。
[0065]
对比例2-1
[0066]
碳水化合物的含量＝挥发性固体含量-蛋白质含量-脂质含量(记为计算方法1)，得到玉米秸秆的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为92.02％、6.48％和1.50％，鸡粪的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为55.46％、38.53％和6.01％，餐厨垃圾的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为66.98％、15.04％和17.99％；
[0067]
按照玉米秸秆、鸡粪和餐厨垃圾的质量比为1：230：55配料(玉米秸秆为0.10g，鸡粪为23.03g，餐厨垃圾为5.47g)，此时满足组合得到的有机底物的碳水化合物、蛋白质和脂质的质量比满足6：3：1；将所得的混合物料作为待发酵物料，按照应用例2进行联合厌氧发酵。
[0068]
发酵效果为：玉米秸秆、鸡粪和餐厨垃圾单发酵的甲烷产量分别为100ml/gvs、255ml/gvs和300ml/gvs，而联合发酵的产气量为271ml/gvs，加权产气量为268ml/gvs，协同效应指数为1.01。
[0069]
对比例2-2
[0070]
按照苯酚硫酸法测总糖(碳水化合物)，确定各有机底物中碳水化合物的含量(记为计算方法2)，得到玉米秸秆的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分
含量分别为64.48％、6.48％和1.50％，鸡粪的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为45.58％、38.53％和6.01％，餐厨垃圾的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为65.00％、15.04％和17.99％；
[0071]
按照玉米秸秆、鸡粪和餐厨垃圾的质量比为5：94：23配料(玉米秸秆为1.01g，鸡粪为19.02g，餐厨垃圾为4.65g)，此时组合得到的有机底物满足碳水化合物、蛋白质和脂质的质量比满足6：3：1；将所得的混合物料作为待发酵物料，按照应用例2进行联合厌氧发酵。
[0072]
发酵效果为：玉米秸秆、鸡粪和餐厨垃圾单发酵的甲烷产量分别为100ml/gvs、255ml/gvs和300ml/gvs，而联合发酵的产气量为284ml/gvs，加权产气量为240ml/gvs，协同效应指数为1.18。
[0073]
实施例3
[0074]
有机底物原料为玉米秸秆、鸡粪和屠宰废弃物，碳水化合物含量确定方法与实施例2一致，得到，玉米秸秆的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为61.61％、6.48％和1.50％，鸡粪的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为41.58％、38.53％和6.01％，屠宰废弃物的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为0.10％、55.73％和43.91％；
[0075]
原料组合中同时含有碳水化合物、蛋白质和脂质三种组分，按照玉米秸秆、鸡粪和屠宰废弃物的质量比为185：936：100配料(玉米秸秆为2.76g，鸡粪为13.94g，屠宰废弃物为1.49g)，此时满足组合得到的有机底物的碳水化合物、蛋白质和脂质的质量比为6：3：1。
[0076]
应用例3
[0077]
将实施例3配料所得的混合物料作为待发酵物料，联合厌氧发酵的条件包括：挥发性干物质的浓度为1％，发酵容积为400ml，发酵温度为35℃，接种底物的接种比为2：1。
[0078]
发酵效果为：玉米秸秆、鸡粪和屠宰废弃物单发酵的甲烷产量分别为100ml/gvs、255ml/gvs和431ml/gvs，而联合发酵的产气量为236ml/gvs，加权产气量为200ml/gvs，协同效应指数为1.18。
[0079]
对比例3-1
[0080]
按照计算方案1确定各有机底物中碳水化合物含量，得到玉米秸秆的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为92.02％、6.48％和1.50％，鸡粪的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为55.46％、38.53％和6.01％，屠宰废弃物的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为0.35％、55.73％和43.91％；
[0081]
按照玉米秸秆、鸡粪和屠宰废弃物的质量比为26：246：25配料(玉米秸秆为1.93g，鸡粪为18.21g，屠宰废弃物为1.85g)，此时满足组合得到的有机底物的碳水化合物、蛋白质和脂质的质量比满足6：3：1；将所得的混合物料作为待发酵物料，按照应用例3进行联合厌氧发酵。
[0082]
发酵效果为：玉米秸秆、鸡粪和屠宰废弃物单发酵的甲烷产量分别为100ml/gvs、255ml/gvs和431ml/gvs，而联合发酵的产气量为226ml/gvs，加权产气量为227ml/gvs，协同效应指数为0.99。
[0083]
对比例3-2
[0084]
按照计算方案2确定各有机底物中碳水化合物含量，得到玉米秸秆的碳水化合物、
蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为64.48％、6.48％和1.50％，鸡粪的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为45.58％、38.53％和6.01％，屠宰废物的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为0.35％、55.73％和43.91％；
[0085]
按照玉米秸秆、鸡粪和屠宰废弃物的质量比为103：460：50配料(玉米秸秆为2.93g，鸡粪为13.07g，屠宰废弃物为1.42g)，此时组合得到的有机底物满足碳水化合物、蛋白质和脂质的质量比满足6：3：1；将所得的混合物料作为待发酵物料，按照应用例3进行联合厌氧发酵。
[0086]
发酵效果为：玉米秸秆、鸡粪和屠宰废弃物单发酵的甲烷产量分别为100ml/gvs、255ml/gvs和431ml/gvs，而联合发酵的产气量为221ml/gvs，加权产气量为194ml/gvs，协同效应指数为1.14。
[0087]
实施例4
[0088]
有机底物原料为玉米秸秆、小球藻和餐厨垃圾，碳水化合物含量确定方法与实施例2一致，得到玉米秸秆的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为61.61％、6.48％和1.50％，小球藻的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为27.85％、62.47％和5.04％，餐厨垃圾的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为66.98％、15.04％和17.99％；
[0089]
原料组合中同时含有碳水化合物、蛋白质和脂质三种组分，按照玉米秸秆、小球藻和餐厨垃圾的质量比为11：10：45配料(玉米秸秆为1.63g，小球藻为1.42g，餐厨垃圾为6.32g)，此时组合得到的有机底物的满足碳水化合物、蛋白质和脂质的质量比满足6：3：1。
[0090]
应用例4
[0091]
将实施例4配料所得的混合物料作为待发酵物料，联合厌氧发酵的条件包括：挥发性干物质的浓度为1％，发酵容积400ml，发酵温度35℃，接种底物的接种比为2：1。
[0092]
发酵效果为：玉米秸秆、小球藻和餐厨垃圾单发酵的甲烷产量分别为100ml/gvs、266ml/gvs和300ml/gvs，而联合发酵的产气量为262ml/gvs，加权产气量为231ml/gvs，协同效应指数为1.13。
[0093]
对比例4-1
[0094]
按照计算方案1确定各有机底物中碳水化合物含量，得到玉米秸秆的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为92.02％、6.48％和1.50％，小球藻的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为32.14％、62.47％和5.04％，餐厨垃圾的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为66.98％、15.04％和17.99％；
[0095]
按照玉米秸秆、小球藻和餐厨垃圾的质量比为10：13：58配料(玉米秸秆为1.20g，小球藻为1.59g，餐厨垃圾为6.96g)，此时组合所得有机底物满足碳水化合物、蛋白质和脂质的质量比满足6：3：1；将所得的混合物料作为待发酵物料，将所得的待发酵物料按照应用例4进行联合厌氧发酵。
[0096]
发酵效果为：玉米秸秆、小球藻和餐厨垃圾单发酵的甲烷产量分别为100ml/gvs、266ml/gvs和300ml/gvs，而联合发酵的产气量为253ml/gvs，加权产气量为245ml/gvs，协同效应指数为1.03。
[0097]
对比例4-2
[0098]
按照计算方案2确定各有机底物中碳水化合物含量，得到玉米秸秆的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为64.48％、6.48％和1.50％，小球藻的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为32.14％、62.47％和5.04％，餐厨垃圾的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为65.00％、15.04％和17.99％；
[0099]
按照玉米秸秆、小球藻和餐厨垃圾的质量比为14：10：45配料(玉米秸秆为1.84g，小球藻为1.34g，餐厨垃圾为5.99g)，此时组合所得有机底物满足碳水化合物、蛋白质和脂质的质量比满足6：3：1；将所得的混合物料作为待发酵物料，将所得的待发酵物料按照应用例4进行联合厌氧发酵。
[0100]
发酵效果为：玉米秸秆、小球藻和餐厨垃圾单发酵的甲烷产量分别为100ml/gvs、266ml/gvs和300ml/gvs，而联合发酵的产气量为256ml/gvs，加权产气量为224ml/gvs，协同效应指数为1.14。
[0101]
实施例5
[0102]
有机底物原料为玉米秸秆、小球藻和屠宰废弃物，碳水化合物含量确定方法与实施例2一致，得到玉米秸秆的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为61.61％、6.48％和1.50％，小球藻的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为27.85％、62.47％和5.04％，屠宰废弃物的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为0.10％、55.73％和43.91％；
[0103]
原料组合中同时含有碳水化合物、蛋白质和脂质三种组分，按照玉米秸秆、小球藻和屠宰废弃物的质量比为411：100：196配料(玉米秸秆为3.70g，小球藻为0.90g，屠宰废弃物为1.76g)，此时组合得到的有机底物满足碳水化合物、蛋白质和脂质的质量比满足6：3：1。
[0104]
应用例5
[0105]
将实施例5配料所得的混合物料作为待发酵物料，联合厌氧发酵的条件包括：挥发性干物质的浓度为1％，发酵容积为400ml，发酵温度为35℃，接种底物的接种比为2：1。
[0106]
发酵效果为：玉米秸秆、小球藻和屠宰废弃物单发酵的甲烷产量分别为100ml/gvs、266ml/gvs和431ml/gvs，而联合发酵的产气量为205ml/gvs，加权产气量为180ml/gvs，协同效应指数为1.14。
[0107]
对比例5-1
[0108]
按照计算方案1确定各有机底物中碳水化合物含量，得到玉米秸秆的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为92.02％、6.48％和1.50％，小球藻的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为32.14％、62.47％和5.04％，屠宰废弃物的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为0.35％、55.73％和43.91％；
[0109]
按照玉米秸秆、小球藻和屠宰废弃物的质量比为263：100：187配料(玉米秸秆为3.13g，小球藻为1.19g，屠宰废弃物为2.23g)，此时组合得到的有机底物满足碳水化合物、蛋白质和脂质的质量比满足6：3：1；将所得的混合物料作为待发酵物料，将所得的待发酵物料按照应用例5进行联合厌氧发酵。
[0110]
发酵效果为：玉米秸秆、小球藻和屠宰废弃物单发酵的甲烷产量分别为100ml/gvs、266ml/gvs和431ml/gvs，而联合发酵的产气量为203ml/gvs，加权产气量为203ml/gvs，协同效应指数为1.00。
[0111]
对比例5-2
[0112]
按照计算方案2确定各有机底物中碳水化合物含量，得到玉米秸秆的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为64.48％、6.48％和1.50％，小球藻的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为32.14％、62.47％和5.04％，屠宰废弃物的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为0.35％、55.73％和43.91％；
[0113]
按照玉米秸秆、小球藻和屠宰废弃物的质量比为45:10:20配料(玉米秸秆为3.80g，小球藻为0.84g，屠宰废弃物为1.68g)，此时组合得到的有机底物满足碳水化合物、蛋白质和脂质的质量比满足6：3：1；将所得的混合物料作为待发酵物料，按照应用例5进行联合厌氧发酵。
[0114]
发酵效果为：玉米秸秆、小球藻和屠宰废弃物单发酵的甲烷产量分别为100ml/gvs、266ml/gvs和431ml/gvs，而联合发酵的产气量为191ml/gvs，加权产气量为176ml/gvs，协同效应指数为1.09。
[0115]
实施例6
[0116]
有机底物原料为牛粪、鸡粪和餐厨垃圾，碳水化合物含量确定方法与实施例2一致，得到牛粪的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为57.23％、11.92％和1.49％，鸡粪的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为41.58％、38.53％和6.01％，餐厨垃圾的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的含量分别为66.98％、15.04％和17.99％；
[0117]
原料组合中同时含有碳水化合物、蛋白质和脂质三种组分，按照牛粪、鸡粪和餐厨垃圾的质量比为100：793：209配料(牛粪为2.39g，鸡粪为18.96g，餐厨垃圾为4.99g)，此时组合得到的有机底物满足碳水化合物、蛋白质和脂质的质量比满足6：3：1。
[0118]
应用例6
[0119]
将实施例6配料所得的混合物料作为待发酵物料，联合厌氧发酵的条件包括：挥发性干物质的浓度为1％，发酵容积为400ml，发酵温度为35℃，接种底物的接种比为2:1。
[0120]
发酵效果为：牛粪、鸡粪和餐厨垃圾单发酵的甲烷产量分别为139ml/gvs、255ml/gvs和300ml/gvs，而联合发酵的产气量为291ml/gvs，加权产气量为250ml/gvs，协同效应指数为1.16。
[0121]
对比例6-1
[0122]
按照计算方案1确定各有机底物中碳水化合物含量，得到牛粪的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为86.59％、11.92％和1.49％，鸡粪的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为55.46％、38.53％和6.01％，餐厨垃圾的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为66.98％、15.04％和17.99％；
[0123]
按照牛粪、鸡粪和餐厨垃圾的质量比为1：79：19配料(牛粪为0.29g，鸡粪为22.90g，餐厨垃圾为5.49g)，此时组合所得有机底物满足碳水化合物、蛋白质和脂质的质量
比满足6：3：1；将所得的混合物料作为待发酵物料，按照应用例6进行联合厌氧发酵。
[0124]
发酵效果为：牛粪、鸡粪和餐厨垃圾单发酵的甲烷产量分别为139ml/gvs、255ml/gvs和300ml/gvs，而联合发酵的产气量为263ml/gvs，加权产气量为268ml/gvs，协同效应指数为0.98。
[0125]
对比例6-2
[0126]
按照计算方案2确定各有机底物中碳水化合物含量，得到牛粪的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为56.42％、11.92％和1.49％，鸡粪的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为45.58％、38.53％和6.01％，餐厨垃圾的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为65.00％、15.04％和17.99％；
[0127]
按照牛粪、鸡粪和餐厨垃圾的质量比为10：56：15配料(牛粪为3.12g，鸡粪为17.60g，餐厨垃圾为4.82g)，此时满足碳水化合物、蛋白质和脂质的质量比满足6：3：1；将所得的混合物料作为待发酵物料，按照应用例6进行联合厌氧发酵。
[0128]
发酵效果为：牛粪、鸡粪、餐厨垃圾单发酵的甲烷产量分别为139、255、300ml/gvs，而联合发酵的产气量为274ml/gvs，加权产气量为244ml/gvs，协同效应指数为1.12。
[0129]
实施例7
[0130]
有机底物原料为牛粪、鸡粪和屠宰废弃物，碳水化合物含量确定方法与实施例2一致，得到牛粪的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为57.23％、11.92％和1.49％，鸡粪的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为41.58％、38.53％和6.01％，屠宰废弃物的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为0.10％、55.73％和43.91％；原料组合中同时含有碳水化合物、蛋白质和脂质三种组分，按照牛粪、鸡粪和屠宰废弃物的质量比为6：5：1配料(牛粪为9.62g，鸡粪为8.17g，屠宰废弃物为1.58g)，此时组合所得有机底物满足碳水化合物、蛋白质和脂质的质量比满足6：3：1。
[0131]
应用例7
[0132]
将实施例7配料所得的混合物料作为待发酵物料，联合厌氧发酵的条件包括：挥发性干物质的浓度为1％，发酵容积为400ml，发酵温度为35℃，接种底物的接种比为2:1。
[0133]
发酵效果为：牛粪、鸡粪和屠宰废弃物单发酵的甲烷产量分别为139ml/gvs、255ml/gvs和431ml/gvs，而联合发酵的产气量为232ml/gvs，加权产气量为202ml/gvs，协同效应指数为1.15。
[0134]
对比例7-1
[0135]
按照计算方案1确定各有机底物中碳水化合物含量，得到牛粪的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为86.59％、11.92％和1.49％，鸡粪的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为55.46％、38.53％和6.01％，屠宰废弃物的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为0.35％、55.73％和43.91％；按照牛粪、鸡粪和屠宰废弃物的质量比为318：769：100配料(牛粪为6.27g，鸡粪为15.15g，屠宰废弃物为1.97g)，此时组合所得有机底物满足碳水化合物、蛋白质和脂质的质量比满足6：3：1；将所得的混合物料作为待发酵物料，按照应用例7进行联合厌氧发酵。
[0136]
发酵效果为：牛粪、鸡粪和屠宰废弃物单发酵的甲烷产量分别为139ml/gvs、255ml/gvs和431ml/gvs，而联合发酵的产气量为223ml/gvs，加权产气量为233ml/gvs，协同效应指数为0.96。
[0137]
对比例7-2
[0138]
按照计算方案2确定各有机底物中碳水化合物含量，得到牛粪的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为56.42％、11.92％和1.49％，鸡粪的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为45.58％、38.53％和6.01％，屠宰废弃物的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为0.35％、55.73％和43.91％；按照牛粪、鸡粪和屠宰废弃物的质量比为6：5：1配料(牛粪为9.70，鸡粪为8.02g，屠宰废弃物为1.57)，此时满足碳水化合物、蛋白质和脂质的质量比满足6：3：1；将所得的混合物料作为待发酵物料，将所得的待发酵物料按照应用例7进行联合厌氧发酵。
[0139]
发酵效果为：牛粪、鸡粪和屠宰废弃物单发酵的甲烷产量分别为139ml/gvs、255ml/gvs和431ml/gvs，而联合发酵的产气量为228ml/gvs，加权产气量为201ml/gvs，协同效应指数为1.13。
[0140]
实施例8
[0141]
有机底物原料为牛粪、小球藻和餐厨垃圾，碳水化合物含量确定方法与实施例2一致，得到牛粪的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为57.23％、11.92％和1.49％，小球藻的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为27.85％、62.47％和5.04％，餐厨垃圾的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为66.98％、15.04％和17.99％；原料组合中同时含有碳水化合物、蛋白质和脂质三种组分，按照牛粪、小球藻和餐厨垃圾的质量比为4：1：5配料(牛粪为5.02g，小球藻为1.22g，餐厨垃圾为6.27g)，此时组合所得有机底物满足碳水化合物、蛋白质和脂质的质量比满足6：3：1。
[0142]
应用例8
[0143]
将实施例8配料所得的混合物料作为待发酵物料，联合厌氧发酵的条件包括：挥发性干物质的质量浓度为1％，发酵容积为400ml，发酵温度为35℃，接种底物的接种比为2:1。
[0144]
发酵效果为：牛粪、小球藻和餐厨垃圾单发酵的甲烷产量分别为139ml/gvs、266ml/gvs和300ml/gvs，而联合发酵的产气量为258ml/gvs，加权产气量为236ml/gvs，协同效应指数为1.09。
[0145]
对比例8-1
[0146]
按照计算方案1确定各有机底物中碳水化合物含量，得到牛粪的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为86.59％、11.92％和1.49％，小球藻的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为32.14％、62.47％和5.04％，餐厨垃圾的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为66.98％、15.04％和17.99％；按照牛粪、小球藻和餐厨垃圾的质量比为23：10：48配料(牛粪为3.45g，小球藻为1.48g，餐厨垃圾为7.05g)，此时组合所得有机底物满足碳水化合物、蛋白质和脂质的质量比满足6：3：1；将所得的混合物料作为待发酵物料，按照应用例8进行联合厌氧发酵。
[0147]
发酵效果为：牛粪、小球藻和餐厨垃圾单发酵的甲烷产量分别为139ml/gvs、266ml/gvs和300ml/gvs，而联合发酵的产气量为229ml/gvs，加权产气量为251ml/gvs，协同效应指数为0.91。
[0148]
对比例8-2
[0149]
按照计算方案2确定各有机底物中碳水化合物含量，得到牛粪的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为56.42％、11.92％和1.49％，小球藻的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为32.14％、62.47％和5.04％，餐厨垃圾的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为65.00％、15.04％和17.99％；按照牛粪、小球藻和餐厨垃圾的质量比为46：10：52配料(牛粪为5.37g，小球藻为1.17g，餐厨垃圾为6.10g)，此时满足碳水化合物、蛋白质和脂质的质量比满足6：3：1；将所得的混合物料作为待发酵物料，按照应用例8进行联合厌氧发酵。
[0150]
发酵效果为：牛粪、小球藻和餐厨垃圾单发酵的甲烷产量分别为139ml/gvs、266ml/gvs和300ml/gvs，而联合发酵的产气量为238ml/gvs，加权产气量为233ml/gvs，协同效应指数为1.02。
[0151]
实施例9
[0152]
有机底物原料为牛粪、小球藻和屠宰废弃物，碳水化合物含量确定方法与实施例2一致，得到牛粪的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为57.23％、11.92％和1.49％，小球藻的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为27.85％、62.47％和5.04％，屠宰废弃物的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为0.10％、55.73％和43.91％；原料组合中同时含有碳水化合物、蛋白质和脂质三种组分，按照牛粪、小球藻和屠宰废弃物的质量比为25：1：4配料(牛粪为11.31g，小球藻为0.46g，屠宰废弃物为1.73g)，此时组合所得有机底物满足碳水化合物、蛋白质和脂质的质量比满足6：3：1。
[0153]
应用例9
[0154]
将实施例9配料所得的混合物料作为待发酵物料，联合厌氧发酵的条件包括：挥发性干物质的浓度为1％，发酵容积为400ml，发酵温度为35℃，接种底物的接种比为2:1。
[0155]
发酵效果为：牛粪、小球藻和屠宰废弃物单发酵的甲烷产量分别为139ml/gvs、266ml/gvs和431ml/gvs，而联合发酵的产气量为215ml/gvs，加权产气量为192ml/gvs，协同效应指数为1.12。
[0156]
对比例9-1
[0157]
按照计算方案1确定各有机底物中碳水化合物含量，得到牛粪的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为86.59％、11.92％和1.49％，小球藻的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为32.14％、62.47％和5.04％，屠宰废弃物的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为0.35％、55.73％和43.91％；按照牛粪、小球藻和屠宰废弃物的质量比为50：5：13配料(牛粪为9.20g，小球藻为0.89g，屠宰废弃物为2.31g)，此时满足碳水化合物、蛋白质和脂质的质量比满足6：3：1；将所得的混合物料作为待发酵物料，将所得的待发酵物料按照应用例9进行联合厌氧发酵。
[0158]
发酵效果为：牛粪、小球藻和屠宰废弃物单发酵的甲烷产量分别为139ml/gvs、
266ml/gvs和431ml/gvs，而联合发酵的产气量为202ml/gvs，加权产气量为217ml/gvs，协同效应指数为0.93。
[0159]
对比例9-2
[0160]
按照计算方案2确定各有机底物中碳水化合物含量，得到牛粪的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为56.42％、11.92％和1.49％，小球藻的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为32.14％、62.47％和5.04％，屠宰废弃物的碳水化合物、蛋白质、油脂相对于挥发性固体中的质量百分含量分别为0.35％、55.73％和43.91％；按照牛粪、小球藻和屠宰废弃物的质量比为24：1：4配料(牛粪为11.29g，小球藻为0.46g，屠宰废弃物为1.74g)，此时满足碳水化合物、蛋白质和脂质的质量比满足6：3：1；将所得的混合物料作为待发酵物料，按照应用例9进行联合厌氧发酵。
[0161]
发酵效果为：牛粪、小球藻和屠宰废弃物单发酵的甲烷产量分别为139ml/gvs、266ml/gvs和431ml/gvs，而联合发酵的产气量为200ml/gvs，加权产气量为192ml/gvs，协同效应指数为1.04。
[0162]
本发明提供的配料方法中，碳水化合物含量确定方法合理，能够充分发挥复配的有机底物在联合厌氧发酵中的协同效果；按照计算方法1确定的碳水化合物含量进行配料，有机底物的协同指数低，有的甚至表现出拮抗作用(协同效应指数ry小于1)；按照计算方法2确定的碳水化合物含量进行配料，虽然ry大于1，但几乎全部小于相应实施例的协同指数，说明本发明提供的配料方法中碳水化合物的确定方法最优。
[0163]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。