[發明專利]一種緩解有機廢水厭氧消化產甲烷相的酸性抑制的方法

有效

• 申請號: 201210490706.1
• 申請日: 2012-11-27
• 公開（公告）號: CN102992478A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 邢穎娜;黃斌;陳欣;史奕
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽應用生態研究所
• 主分類號: C02F3/28
• 分類號: C02F3/28
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 周秀梅;李穎

技術領域

本發明涉及高濃度有機廢水的厭氧消化處理方法，具體的說是一種緩解有機廢水厭氧消化產甲烷相的酸性抑制的方法。

背景技術

隨著經濟的發展，環境污染和能源短缺的日益加重，自上世紀60年代末的厭氧消化技術就已經開始受到人們的青睞，在消減有機污染物方面得到廣泛的應用。采用厭氧消化的方式處理有機廢水，特別是高濃度有機廢水，可以在消減污染物的同時，回收利用生物能源。

有機廢水的厭氧消化過程主要分為水解、產酸、產甲烷三個階段。在水解階段，細胞水解酶將大分子有機物水解為小分子；在產酸階段，微生物將上一階段產生的有機物轉化為乙酸為主的小分子有機酸；在產甲烷階段，產甲烷菌將有機酸轉化為甲烷和二氧化碳。在高濃度有機廢水的厭氧消化過程中，有機物水解后會形成大量揮發性脂肪酸，產甲烷菌若不能及時利用這些有機酸，就會導致厭氧消化環境的pH降低，從而對酸性pH敏感的產甲烷菌活性產生抑制，使產酸過程與產甲烷過程之間的失衡就變得越發嚴重，最終可能導致整個厭氧消化系統酸性崩潰。

啤酒生產、馬鈴薯加工等過程產生的廢水可以歸類為高濃度有機廢水，非常適合厭氧消化處理，但極易發生酸化速率大于產甲烷速率的情況，造成有機酸的累積從而導致厭氧消化的穩定性差。針對這類問題，普遍采用的方法是在發生有機酸抑制時向厭氧消化裝置中添加石灰、氫氧化鈉、碳酸鈉等堿性物質，意在增加系統堿度，調節pH至正常范圍，利于產甲烷菌恢復活性，維持系統正常運行。但是這種方法，不但在系統控制方面提高了要求，還增加了污水處理的成本，提高了厭氧消化出水的鹽度，降低了出水水質。

兩相厭氧消化工藝一般可以在不向厭氧消化裝置中投入堿性物質情況下，解決厭氧消化過程中有機酸抑制的問題。該工藝主要將厭氧消化的有機酸產生階段與產甲烷階段物理性地分開，使它們在不同的反應器內獨立運行互不影響，并相對增加產甲烷相的反應體積，降低產甲烷菌的有機酸負荷，從而降低有機酸對產甲烷菌的抑制作用。這種兩相厭氧消化工藝，控制環節增多，對操作人員的要求較高，其實際應用還處于發展之中。

其實，厭氧消化產生的以乙酸為主的有機酸基本上為一元弱酸，電離常數pK一般都在4.7-4.8之間。有機酸對產甲烷菌的不利影響基本上是通過分子態的有機酸穿透細胞膜實現的。當厭氧消化系統因為有機酸累積導致pH偏低時，有機酸以分子態形式存在的比例增加。雖然使用水溶性的堿性物質可以提高pH，降低分子態有機酸的存在比例，但水溶性的堿性物質不可回收和重復使用。若能夠使用某種固態形式存在的物質來緩沖有機酸累積造成的酸性pH環境，又能夠重復使用，則可以在提高厭氧消化穩定性的同時，降低處理成本。

另外，厭氧活性污泥中的產甲烷菌生長緩慢，一般情況下厭氧消化污泥的沉降性并不那么好，容易造成產甲烷菌的流失，而沉降性很好的顆粒化厭氧活性污泥則需要幾個月以上的時間在特定條件下才能形成。若能通過某種途徑在相對較短的時間內提高厭氧活性污泥的沉降性能，進而提高厭氧活性污泥的濃度，則有利于提高厭氧活性污泥中產甲烷菌對有機酸的耐受性。

發明內容

本發明目的在于提供一種緩解有機廢水厭氧消化產甲烷相的酸性抑制的方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種緩解有機廢水厭氧消化產甲烷相的酸性抑制的方法，將待處理的有機廢水在厭氧消化反應體系中加入利用TiO₂改性的厭氧活性污泥，以及強堿性陰離子交換樹脂進行消化處理進而使有機廢水厭氧消化產甲烷相的酸性抑制得到緩解。

所述TiO₂改性厭氧活性污泥是通過向常規厭氧活性污泥逐步添加TiO₂并在序批式條件下培養至污泥體積指數(SVI)在40mL/g以下獲得的；活性污泥中TiO₂的質量分數為30-60％。

所述厭氧消化反應器內TiO₂改性厭氧活性污泥的TS濃度為15-30g/L，強堿性陰離子交換樹脂填充于厭氧消化反應器上半部；所述將待處理的有機廢水在厭氧消化反應器中以間歇式缺氧曝氣攪拌形式進行厭氧消化處理。

所述厭氧消化反應器以每30-360min的間隔進行厭氧曝氣1-5min。所述強堿性陰離子交換樹脂為碳酸氫根型。

所述厭氧消化反應器內強堿性陰離子交換樹脂的添加量：

10mM＜有機廢水堿度＜30mM，氯離子濃度＜6mM，BOD＜3000mg/L時，碳酸氫根型陰離子強堿性陰離子交換樹脂的添加量(濕重)占厭氧消化液的質量比例2％-6％；