[發明專利]易酸化廢水（物）厭氧消化產甲烷的方法

在審

• 申請號: 201811184304.2
• 申請日: 2018-10-11
• 公開（公告）號: CN109182390A
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 牧輝;趙春輝;郭紅紅;華棟梁;趙玉曉;李巖;許海朋
• 申請（專利權）人: 山東省科學院能源研究所
• 主分類號: C12P5/02
• 分類號: C12P5/02;C02F3/28
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 曲志波

一種易酸化廢水（物）厭氧消化產甲烷的方法，它包括如下步驟：（1）單獨使用易酸化廢水直接作為發酵底物加入完全混合式厭氧消化反應器中；（2）將接種物加入至完全混合式厭氧消化反應器中；（3）將顆粒活性炭投加至完全混合式厭氧消化反應器中；（4）進行厭氧消化反應，在反應進行之前，需向反應器中通入氮氣以保證體系內無氧氣存在；然后在轉速為100r/min，溫度為30?50℃的條件下進行反應。反應進行過程中，不需要調節pH值，控制厭氧消化的時間為5?20天。以食品精深加工產業、凈菜加工及餐飲行業產生的易酸化廢水（物）為消化底物，通過投加顆粒活性炭，實現了易酸化廢水（物）的產甲烷化。

技術領域

本發明屬于環境保護及有機廢棄物的處理、處置與資源化利用技術領域，涉及一種利用活性炭來實現易酸化廢水（物）厭氧消化產甲烷的方法。

技術背景

農產品精深加工產業的發展導致了以淀粉、葡萄糖、糖蜜為主的高含糖廢水的大量產生，而凈菜加工及餐飲行業的興起則導致了果蔬廢棄物及廚余垃圾的大量產生。這些廢水（物）有機物含量高，易生物降解，適合采用厭氧的方法進行處理并回收甲烷等能源物質。然而由于上述廢水（物）具有碳氮比高、易酸化等特點，如采用完全混合式厭氧反應器（CSTR）進行厭氧消化，會在短時間內迅速酸化，產生大量的有機酸，導致系統pH值過低，從而對產甲烷微生物產生毒性，導致厭氧消化產甲烷的失敗。盡管針對易腐性廢棄物可以采用兩相厭氧消化技術，將產酸過程與產甲烷過程置于兩個反應器中分別進行，以避免易腐性廢棄物產生的有機酸對產甲烷微生物的毒性抑制作用。但該工藝需要與其他高含氮（污泥、牛糞等）物質聯合發酵，或者在產酸相中投加石灰等堿性物質來調節發酵液pH值。而采用新型厭氧處理反應器（UASB、EGSB以及IC等）進行處理，則需要依賴處理性能良好的厭氧顆粒污泥以及設計合理的三相分離器，存在基建投資費用高昂，操作運行復雜等缺點。基于上述問題，人們一直在尋求一種廉價可行的方法，希望能夠直接利用易酸化廢水（物）作為完全混合式厭氧反應器的發酵底物，來實現厭氧消化產甲烷，從而實現易酸化廢水（物）的處理、處置與資源化利用。

目前已有研究人員提出通過投加活性炭能夠強化某些底物厭氧發酵產甲烷。CN104762332A公開了一種提高藍藻或秸稈厭氧產甲烷效率的方法，使用電氣石、活性炭、石墨作為添加劑，提高了以藍藻或秸稈為發酵底物厭氧消化產甲烷的效率和產量。CN107117788A公開了強化剩余污泥產甲烷的方法，通過投加活性炭促進了污水處理廠剩余污泥厭氧消化產甲烷。上述專利雖提出利用活性炭能夠促進厭氧發酵產甲烷，但其發酵底物為藍藻、秸稈或活性污泥，上述發酵底物為不易酸化物質，在不添加活性炭的前提下也能在CSTR反應器中順利產生甲烷。CN107522375A公開了一種零價鐵和活性炭強化剩余污泥厭氧消化產甲烷的方法，通過同時添加活性炭與零價鐵促進了剩余污泥厭氧消化產甲烷，該方法存在添加劑種類過多，成本昂貴等弊端，且發酵底物為剩余污泥，為不易酸化物質。

然而，針對易酸化廢水（物），通過單純添加活性炭克服其作為完全混合式厭氧反應器的發酵底物會因酸化速度過快而導致產甲烷失敗的缺陷，從而實現其順利產甲烷的研究尚未見報道。

發明內容

為了給農產品精深加工、凈菜加工以及餐飲行業中所產生的易酸化廢水（物）提供一種簡便、可行的厭氧消化產甲烷的方法，本發明提供了一種利用顆粒活性炭實現易酸化廢水（物）在完全混合式厭氧消化反應器中進行厭氧消化產甲烷的方法。

本發明的目的通過以下技術方案實現：一種易酸化廢水厭氧消化產甲烷的方法，它包括如下步驟：（1）單獨使用易酸化廢水直接作為發酵底物加入完全混合式厭氧消化反應器中；所述易酸化廢水包括淀粉廢水、葡萄糖廢水、蜜糖廢水中一種或幾種的混合物；控制化學需氧量（COD）濃度范圍為3000-10000mg/L；

（2）將接種物加入至完全混合式厭氧消化反應器中；所采用的接種物為污水廠厭氧消化池的厭氧污泥（非顆粒污泥）；接種物接種量按照接種污泥揮發性固體含量（VS）與底物COD含量(0.5-1):1進行接種；