[發明專利]一種緩解厭氧發酵系統有機酸抑制促進VFA降解的方法

有效

• 申請號: 201710833822.1
• 申請日: 2017-09-15
• 公開（公告）號: CN107475304B
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 李倩;宇文超歲;邢保山;許曼娟;王高駿;陳格莉
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: C12P5/02
• 分類號: C12P5/02;C02F11/04
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

本發明公開了一種快速緩解厭氧發酵系統有機酸抑制的方法，當由于負荷波動等原因導致厭氧發酵系統有機酸大量積累，產甲烷菌受到嚴重抑制時，停止進料并投加生物炭可快速緩解有機酸抑制；通過監測發酵液的pH、揮發性脂肪酸(volatile fatty acid,VFA)和產氣量綜合評估厭氧發酵系統恢復程度；當pH、VFA和產氣量逐漸恢復酸化前狀態，即可低負荷進料，待發酵系統穩定后逐漸增加負荷恢復厭氧發酵系統。本發明專利的優點主要體現在：①能夠實現已受有機酸長期嚴重抑制的厭氧發酵系統的快速恢復；②操作簡單，成本低廉；③耗時短，效果顯著。

技術領域

本發明屬于固廢處理技術領域，涉及一種快速緩解厭氧發酵系統有機酸抑制的方法。

背景技術

采用厭氧發酵處理城市有機固廢時，由于產甲烷速率低于水解酸化速率，當處理負荷過高時，厭氧發酵系統極易出VFA過量積累，導致系統效率及穩定性下降，甚至系統崩潰。當pH低于6.6時，產甲烷菌活性就會受到抑制，且很難短時間內恢復，嚴重影響系統穩定運行。因此，如何快速緩解厭氧發酵系統有機酸抑制對于厭氧發酵系統的穩定運行顯得十分重要。

當厭氧發酵系統出現酸化現象時，通常采用化學法、物理法或生物法進行緩解恢復。①化學法是通過向系統投加碳酸氫氨、碳酸氫鈉等緩沖溶液，將反應器的pH提升至7.0以上，為甲烷菌生長提供合適的pH；其缺點是藥耗大，成本高且需長期間歇多次投加；②物理法是通過減少進料負荷，稀釋混合系統有機酸濃度等，進而降低反應器有機負荷加速VFA降解；其缺點是恢復時間較長，工程應用受限；③生物法是通過流加高活性的消化污泥，促進VFA降解轉化；其缺點是投加消化污泥成本高，且較難實現。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種快速緩解厭氧發酵系統有機酸抑制的方法，能夠有效緩解厭氧發酵系統的酸化抑制，快速恢復厭氧發酵系統。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種快速緩解厭氧發酵系統有機酸抑制的方法，其特征在于：由于負荷波動等原因導致厭氧發酵系統有機酸出現大量積累，pH降至6.6以下，產甲烷菌受到嚴重抑制時，停止進料并通過定量投加生物炭至厭氧發酵系統內，實現快速緩解有機酸抑制，大大縮短厭氧發酵系統酸化恢復時間；通過監測發酵液的pH、VFA和產氣量綜合評估厭氧發酵系統恢復程度；當pH、VFA和產氣量逐漸恢復酸化前狀態，即可低負荷進料，待發酵系統穩定后逐漸增加負荷恢復厭氧發酵系統。

進一步，所述的厭氧發酵系統可以是高溫(50-65℃)發酵系統，也可以是中溫(20-45℃)發酵系統。

進一步，以厭氧發酵系統的反應器容積計，所述的生物炭的投加量為2-15g/L。

進一步，所述的中溫發酵系統和高溫發酵系統酸化后所需生物炭的優選投加量均為10g/L。

進一步，所述的生物炭可用固體廢棄物自行制備。

進一步，所述的生物炭制備所需固體廢棄物可以是木屑、鋸末或剩余污泥等。

進一步，所述的生物炭的制作方法是將固體廢棄物置于500℃缺氧環境中，控制升溫幅度為10-15℃/min，溫度達到500℃后維持2h，降溫后過篩，干燥儲存備用。

進一步，所述的生物炭的投加方式為一次或多次投加。

本發明專利的優點主要體現在：①能夠實現已受有機酸長期嚴重抑制的厭氧發酵系統的快速恢復；②操作簡單，成本低廉；③耗時短，效果顯著。

相比現有處理方法，本發明可以快速緩解厭氧發酵系統有機酸抑制，縮短酸化恢復時間。所需生物炭可自行制備，價格低廉且容易獲得，解決酸化抑制的同時能夠實現廢物回收利用，對經濟和環境具有雙重效益。

附圖說明

圖1 厭氧發酵系統酸化恢復過程中產氣量累積圖。