[發明專利]一種基于自持氣浮篩選的厭氧消化方法

在審

• 申請號: 202010670610.8
• 申請日: 2020-07-13
• 公開（公告）號: CN111762885A
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 戴曉虎;華煜;張悅;李曉鷗
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C02F3/28
• 分類號: C02F3/28;C02F3/34;C02F9/14;C12N1/20;C12R1/01
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 謝秀娟

本發明公開了一種基于自持氣浮篩選的厭氧消化方法，屬于厭氧發酵領域，該方法包括厭氧消化纖維預處理、制備厭氧發酵菌種、混料、投料、發酵和氣浮篩選：本發明的基于自持氣浮篩選的厭氧消化方法，通過增加自持氣浮篩選的步驟，起到了自持氣浮?篩選?回流高活性微生物、排出更難降解物料的作用，可以加強傳質效果，縮短反應周期，有效避免了有機固體廢棄物厭氧消化過程中物料短流導致的降解不充分的問題；本發明采用半連續發酵，不僅提高了基質轉化率，還避免了物料一次性投加過多，負荷過高使得系統不穩定，容易發生酸化而導致的發酵失敗的問題。

技術領域

本發明涉及厭氧發酵領域，特別是涉及一種基于自持氣浮篩選的厭氧消化方法。

背景技術

沼氣主要是利用城市生活垃圾、污水廠污泥、動物糞便、秸稈、工業有機廢物等有機物通過微生物厭氧消化技術生產，所產生的沼氣中所含的主要成分甲烷占其總量的40-60％。每立方米沼氣完全燃燒相當于0.7kg標準煤燃燒所產生的熱量，因此沼氣是一種重要的可再生生物質能源。

有機固體廢棄物利用方式主要包括固化成型、熱化學轉化、厭氧消化等多種技術，其中厭氧消化技術主要是利用厭氧微生物將其轉化為CH₄、CO₂或者H₂。CH₄有較高的燃燒熱值(802.3kJ/mol)，是理想的能源物質。由于其可以在生產清潔能源的同時實現環境的凈化，并且消化剩余物還可以作為有機肥料，兼具能源、環保和生態三方面的收益，所以厭氧消化是一項可持續的環保技術。厭氧消化技術的優點還包括減少廢物氣味、病原體，同時，有機質、植物營養成分以及可以回收的有價值營養成分集中于消化殘渣中，可以繼續加以利用。

隨著流式厭氧污泥床(UASB)為代表的第二代厭氧反應器以及以膨脹顆粒污泥床(EGSB)為代表的第三代厭氧反應器的出現，污水厭氧處理的有機負荷(OLR)提高到了50kgCOD(m³·d)^-1甚至100kg COD(m³·d)^-1以上，厭氧技術在污水處理領域取得了巨大的成就，厭氧理論也相對日趨完善，但是厭氧技術在有機固體廢棄物領域進展依然緩慢。有機固體廢棄物由于其結構復雜，在厭氧發酵過程中存在許多技術難題，針對有機固體廢棄物的反應器發展相對滯后。以木質纖維素類生物質為例，如果將木質纖維素生物質分解的容積產率以測量的揮發性脂肪酸(VFA)的產生速率(COD(V·t)^-1)表示，傳統的厭氧沼氣池只有6g(L·d)^-1。為了進一步提高有機固體廢棄物厭氧發酵效率，需要開發出適用于有機固體廢棄物的高負荷厭氧工藝。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于自持氣浮篩選的厭氧消化方法，以解決上述現有技術存在的問題。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

本發明提供一種基于自持氣浮篩選的厭氧消化方法，包括以下步驟：

(1)厭氧消化纖維預處理：厭氧消化纖維采用乙酸在90℃下預處理2h，液固比12mL/g；乙酸預處理完成后采用氨水在95℃下預處理1.5h，預處理完畢后洗滌干燥；

(2)制備厭氧發酵菌種：將厭氧消化污泥、脂肪降解菌添加至基礎培養基中，作為厭氧發酵菌種；所述厭氧消化污泥、脂肪降解菌和基礎培養基的質量比為10-20:1-3:100；

(3)混料：將步驟(1)預處理過的厭氧消化纖維、市政污泥和厭氧發酵菌種混合得到混合物；所述厭氧消化纖維、市政污泥和厭氧發酵菌種的質量比為6-9：3-5：0.2-0.4；

(4)投料：向厭氧消化主罐內加入步驟(3)的混合物，去氧密封；

(5)發酵：在攪拌環境下，加熱至42-47℃進行發酵，保持pH 7.05-7.15；