[發明專利]一種高含固厭氧消化反應裝置及其工作方法

有效

• 申請號: 201811286015.3
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109384363B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發明（設計）人: 牛啟桂;李敦杰;宋柳瑩
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C12M1/36
• 分類號: C12M1/36;C02F11/04
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 陳桂玲

1.一種高含固厭氧消化反應裝置的工作方法，其特征在于，所述高含固厭氧消化反應裝置包括反應器、厭氧消化系統、進樣系統、水循環系統、氣體收集系統和在線監測和調控系統，所述反應器底部設置有蓄水區；

所述厭氧消化系統包括設置于反應器中下部的多孔隙墊板和位于多孔隙墊板上方的攪拌裝置；

所述水循環系統包括插入蓄水區的取水口和位于反應器頂部的進水口，所述取水口和進水口之間通過水循環管路連接，所述水循環管路上設置有蠕動泵；

所述在線監測和調控系統包括PLC控制器、在線監測儀和調控備用管路，所述在線監測儀的感應端設置于水循環管路內，所述攪拌裝置、蠕動泵和在線監測儀均與所述PLC控制器連接；

所述進樣系統包括位于反應器中上部的進樣口和螺桿泵，所述螺桿泵與所述PLC控制器連接；

所述攪拌裝置包括螺旋攪拌槳和驅動所述攪拌槳轉動的驅動器，所述驅動器連接所述PLC控制器；

所述水循環系統還包括止回閥和噴頭，所述止回閥位于水循環管路上，噴頭與所述進水口連接，位于所述反應器內部上方；

所述水循環管路上設置有三通分流器，所述調控備用管路與所述三通分流器連接；

其工作方法，包括以下步驟：

1)在多孔隙墊板上平鋪一層大于多孔隙墊板的孔徑的沸石分子篩；

2)在蓄水區內加入一定量的營養液，使溶液的pH在7.0～7.8之間，所述營養液內的營養物質包括：NH₄Cl、NaCl、MgCl₂·6H₂O、CaCl₂·2H₂O、FeCl₃·6H₂O、CoCl₂·6H₂O、NiCl₂·6H₂O、K₂HPO₄、KH₂PO₄；

3)選擇運行良好的沼氣池中的厭氧污泥，接種篩選馴化后的功能菌群作為接種物，培養得到厭氧接種污泥；

4)將得到的厭氧接種污泥和有機廢棄物按一定的食微比混合，通過PLC控制器開啟螺桿泵，將有機廢棄物和厭氧接種污泥推送至厭氧反應區，此處的厭氧反應區為平鋪有大顆粒沸石分子篩的多孔隙墊板上，與水分離；

5)通過PLC控制器開啟攪拌裝置，使厭氧接種污泥和有機廢棄物充分混合均勻后，關閉攪拌裝置；

6)通過PLC控制器控制開啟和關閉蠕動泵的工作時間，調節單位時間內水循環流量，使厭氧反應維持良好的微生物傳質狀態，即底物和微生物混合均勻，充分接觸；

7)當厭氧反應區的有機廢棄物達到飽和含水量時，厭氧反應區內的發酵液經多孔隙墊板的孔隙流回蓄水區；

8)厭氧反應過程產生的氣體從反應器頂部的出氣口排出，經氣體體積流量計后，有氣體收集袋收集起來；

9)通過在線監測儀對水循環管路中的水質的指示型指標進行監測，指示性指標包括：VFAs、化學需氧量、氨氮、pH，在線監測儀與PLC控制器連接，當水質的某個監測指標異常時，在線監測儀將異常信號發送至PLC控制器，PLC控制器開啟蠕動泵和攪拌裝置，及時對厭氧消化區進行清洗稀釋；

10)反應結束后，反應后的殘渣從出樣口排出，反應后的濾液由出水口排出；

所述指示性指標的換算公式為：

當i＝1時，當i≥2時，

其中，i—厭氧反應區內有機廢棄物達到飽和含濕率后的第i次水循環；

Xi—第i次循環后，蓄水區內的指標濃度；

ai—第i次循環后，厭氧反應區內指標濃度；

q—單次水循環水流量；

V—蓄水區內加入的營養液體積；

m—加入底物質量；

c—底物的飽和含水率。

2.根據權利要求1所述的高含固厭氧消化反應裝置的工作方法，其特征在于，所述氣體收集系統包括位于反應器頂部的出氣口，所述出氣口通過通氣管道連接有氣體收集袋，所述通氣管道上設置有氣體體積流量計。

3.根據權利要求1所述的高含固厭氧消化反應裝置的工作方法，其特征在于，所述反應器為圓柱體或長方體，所述反應器的材質為有機玻璃。