[發明專利]一種用于強化厭氧消化的填料反應系統

在審

• 申請號: 202110986800.5
• 申請日: 2021-08-26
• 公開（公告）號: CN113603218A
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 戴曉虎;李磊;陳永棟;劉昊宇;劉芮
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C02F3/28
• 分類號: C02F3/28
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 陳天寶

本發明涉及一種用于強化厭氧消化的填料反應系統，包括依次連接的生物填料馴化區、生物填料布置區、厭氧消化反應區；所述生物填料馴化區中，完成多種填料的掛膜馴化和適應性驗證，得到通過驗證的強化生物填料；所述生物填料布置區中，對通過驗證的強化生物填料進行特定的選擇及組合，并進行層次化布置，得到層次化布置的強化厭氧消化填料組合；所述厭氧消化反應區中，基于層次化布置的強化厭氧消化填料組合進行生物填料強化下的厭氧消化反應。與現有技術相比，本發明滿足了新型填料反應器精準化、高效化、集成化、可持續化的需求，可有效提升填料反應器強化厭氧消化的能力和效率，具備良好的工程應用前景。

技術領域

本發明涉及一種環境保護與資源回收領域，尤其是涉及一種用于強化厭氧消化的填料反應系統。

背景技術

在污水和有機廢棄物處理領域，減污降碳協同增效、加強資源能源回收是實現碳減排乃至負碳排放的關鍵環節。厭氧消化技術是污水、污泥及多種有機廢棄物處理中廣泛應用的生物處理綠色技術，能在完成污染物無害化處理的同時實現生物質資源能源的回收，產生的沼氣作為可再生能源可有效替代石油等化石能源，是支撐生態文明建設與社會可持續發展的重要技術保障。

厭氧消化技術作為一項成熟的技術，其應用在有機廢棄物處理中也存在著處理周期長、產沼氣效率低、沼氣中甲烷比例低等一系列問題。為進一步提升厭氧消化性能，科研工作者作了許多不同的嘗試，填料的應用便是其中一種技術。填料在厭氧消化中的應用具有富集厭氧微生物、增強厭氧消化穩定性、提升厭氧消化性能等一系列技術優點。

專利“一種基于生物炭載體的UBF厭氧反應器”(CN113060832A)、專利“一種大型生物厭氧消化裝置”(CN107226527A)等均是從這個思路出發采用填料技術強化厭氧消化。然而，現有的填料反應器系統絕大部分關注其與厭氧消化的組合、填料的材質和用量、反應器的構造，而對于各種填料應用于厭氧消化中效果不明確、作用不精準、回收程序復雜、使用不可持續的技術問題，仍沒有能夠解決。為了推動填料反應器系統在厭氧消化領域的發展應用，急需一種新型的精準化、高效化、集成化、可持續化的填料反應器系統。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種用于強化厭氧消化的填料反應系統，解決了現有填料反應器系統應用在厭氧消化中存在的效果不明確、作用不精準、回收程序復雜、使用不可持續的等技術問題。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

本技術方案的目的是保護一種用于強化厭氧消化的填料反應系統，包括依次連接的生物填料馴化區、生物填料布置區、厭氧消化反應區；

所述生物填料馴化區中，完成多種填料的掛膜馴化和適應性驗證，得到通過驗證的強化生物填料；

所述生物填料布置區中，對通過驗證的強化生物填料進行特定選擇組合，并進行層次化布置，得到層次化布置的強化厭氧消化填料組合；

所述厭氧消化反應區中，通過層次化布置的強化厭氧消化填料組合進行生物填料強化下的厭氧消化反應。

與本技術方案中反應系統對應的運行方法包括：填料選擇、填料掛膜馴化、生物填料適應性驗證、生物填料布置、厭氧消化。

進一步地，所述填料包括強化水解類填料、強化酸化類填料和強化產甲烷類填料。

填料對于厭氧消化的強化來自于對厭氧消化的水解、酸化、產甲烷中某一個或某幾個環節的強化，但之前的研究并未對填料的具體作用做具體區分，在使用填料時也并未進行精準化的利用。本發明在馴化生物填料前，將填料分為強化水解、強化酸化、強化產甲烷三大類，有利于后續進行精準化的掛膜馴化和高效的啟動厭氧消化。

進一步地，所述強化水解類填料包括催化類填料(包括但不限于MOF填料)和電解類填料(包括但不限于鐵碳微電解填料)；