[發(fā)明專利]一種基于碳氮比調(diào)配的高蛋白有機固廢強化厭氧轉(zhuǎn)化方法

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• 申請日: 2022-04-28
• 公開（公告）號: CN114907000A
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 柴曉利;武博然;黃韜;戴曉虎
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟大學(xué)
• 主分類號: C02F11/04
• 分類號: C02F11/04;C02F11/00;C02F11/121;C12P5/02;C02F103/20
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 楊元焱

本發(fā)明涉及一種基于碳氮比調(diào)配的高蛋白有機固廢強化厭氧轉(zhuǎn)化方法，包括以下步驟：(1)將待處理的高蛋白有機固廢和高含碳輔助物料分別進行預(yù)處理；(2)將各原料按一定比例混合，優(yōu)化平衡混合物料的C/N至合適范圍；(3)將混合物料與接種物按一定比例于厭氧反應(yīng)器內(nèi)混合均勻；(4)調(diào)節(jié)混合物料的含固率和初始pH，使反應(yīng)器內(nèi)處于厭氧環(huán)境后，開啟攪拌或振蕩裝置，在中溫條件下進行厭氧消化。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法工藝簡單，可協(xié)同處理多種有機固廢，特別是強化高蛋白有機固廢的厭氧轉(zhuǎn)化效果，有效提高混合物料最終VS降解率及產(chǎn)甲烷效能的同時，還可使協(xié)同厭氧消化體系在高負荷下穩(wěn)定運行，在實現(xiàn)城市有機固廢減量化和資源化方面都具備較大優(yōu)勢。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及有機固廢處理處置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于碳氮比調(diào)配的高蛋白有機固廢強化厭氧轉(zhuǎn)化方法。

背景技術(shù)

隨著社會經(jīng)濟水平的不斷提高，污水處理行業(yè)和禽畜養(yǎng)殖業(yè)得到高速發(fā)展。剩余污泥和禽畜糞便作為污水處理廠和禽畜養(yǎng)殖場的主要廢棄物，其產(chǎn)生量逐年增長，已成為兩類重要的城鎮(zhèn)有機固廢來源。剩余污泥和禽畜糞便中含有大量的有機物、重金屬和病原微生物，若不得到妥善處置，將會對環(huán)境造成嚴重的污染。

厭氧消化是一種處理城市有機固廢的常用技術(shù)，是指在無氧條件下兼性和厭氧菌將可生物降解的有機物分解為CH₄、CO₂和H₂O等物質(zhì)，不僅可以達到有機固廢減量化、穩(wěn)定化處置的目的，還可以回收沼氣沼液等生物質(zhì)能源，做到有機固廢資源化利用。

蛋白類物質(zhì)是剩余污泥和禽畜糞便的主要有機組分，也是其厭氧消化過程中的主要底物，其降解轉(zhuǎn)化效果對于剩余污泥和禽畜糞便厭氧消化效能的提升有著關(guān)鍵性作用。然而，高含量的蛋白類物質(zhì)使得剩余污泥和禽畜糞便的C/N通常較低，一般不高于10，特別是剩余污泥只有5～7左右。較低的C/N容易造成厭氧消化系統(tǒng)中氨的過度積累，進而抑制酸化階段蛋白類底物向VFAs的轉(zhuǎn)化利用過程，降低系統(tǒng)的厭氧轉(zhuǎn)化效能，導(dǎo)致產(chǎn)甲烷效率低、發(fā)酵周期長等問題，嚴重限制了厭氧消化在以剩余污泥和禽畜糞便為代表的高蛋白有機固廢處理領(lǐng)域的工程化應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于碳氮比調(diào)配的高蛋白有機固廢強化厭氧轉(zhuǎn)化方法，提高協(xié)同厭氧消化體系的降解性能和產(chǎn)氣性能。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種基于碳氮比調(diào)配的高蛋白有機固廢強化厭氧轉(zhuǎn)化方法，包括以下步驟：

(1)將待處理的高蛋白有機固廢和高含碳輔助物料分別進行預(yù)處理；

(2)將各原料按一定比例混合，優(yōu)化平衡混合物料的C/N至合適范圍；

(3)將混合物料與接種物按一定比例于厭氧反應(yīng)器內(nèi)混合均勻；

(4)調(diào)節(jié)混合物料的含固率和初始pH，使反應(yīng)器內(nèi)處于厭氧環(huán)境后，開啟攪拌或振蕩裝置，在中溫條件下進行厭氧消化。

優(yōu)選地，步驟(1)中，所述的高蛋白有機固廢為剩余污泥或禽畜糞便中的一種，高含碳輔助物料為餐廚垃圾、廚余垃圾、秸稈中的幾種。

餐廚垃圾、廚余垃圾、秸稈等城市有機固廢含有豐富的淀粉、多糖及纖維素等碳水化合物，相較于剩余污泥和禽畜糞便等高蛋白有機固廢，具有較高的C/N(即碳氮比)。因此，可以通過向低C/N的高蛋白有機固廢中添加高含碳量的其他有機固廢進行協(xié)同厭氧消化，通過對物料的合理調(diào)配，將混合物料C/N調(diào)整至適合厭氧消化功能微生物生長代謝區(qū)間內(nèi)，提高水解產(chǎn)酸菌活性，促進高蛋白有機物料中蛋白類物質(zhì)的釋放和轉(zhuǎn)化，提高系統(tǒng)降解效率和產(chǎn)氣效率；同時，厭氧協(xié)同消化還能提高系統(tǒng)抵御負荷沖擊的穩(wěn)定性，并在一定程度上彌補單一物料消化時有機負荷低、停留時間長、反應(yīng)器體積大等不足。