[发明专利]一种高含固厌氧消化反应装置及其工作方法

权利要求书

1.一种高含固厌氧消化反应装置的工作方法，其特征在于，所述高含固厌氧消化反应装置包括反应器、厌氧消化系统、进样系统、水循环系统、气体收集系统和在线监测和调控系统，所述反应器底部设置有蓄水区；

所述厌氧消化系统包括设置于反应器中下部的多孔隙垫板和位于多孔隙垫板上方的搅拌装置；

所述水循环系统包括插入蓄水区的取水口和位于反应器顶部的进水口，所述取水口和进水口之间通过水循环管路连接，所述水循环管路上设置有蠕动泵；

所述在线监测和调控系统包括PLC控制器、在线监测仪和调控备用管路，所述在线监测仪的感应端设置于水循环管路内，所述搅拌装置、蠕动泵和在线监测仪均与所述PLC控制器连接；

所述进样系统包括位于反应器中上部的进样口和螺杆泵，所述螺杆泵与所述PLC控制器连接；

所述搅拌装置包括螺旋搅拌桨和驱动所述搅拌桨转动的驱动器，所述驱动器连接所述PLC控制器；

所述水循环系统还包括止回阀和喷头，所述止回阀位于水循环管路上，喷头与所述进水口连接，位于所述反应器内部上方；

所述水循环管路上设置有三通分流器，所述调控备用管路与所述三通分流器连接；

其工作方法，包括以下步骤：

1)在多孔隙垫板上平铺一层大于多孔隙垫板的孔径的沸石分子筛；

2)在蓄水区内加入一定量的营养液，使溶液的pH在7.0～7.8之间，所述营养液内的营养物质包括：NH₄Cl、NaCl、MgCl₂·6H₂O、CaCl₂·2H₂O、FeCl₃·6H₂O、CoCl₂·6H₂O、NiCl₂·6H₂O、K₂HPO₄、KH₂PO₄；

3)选择运行良好的沼气池中的厌氧污泥，接种筛选驯化后的功能菌群作为接种物，培养得到厌氧接种污泥；

4)将得到的厌氧接种污泥和有机废弃物按一定的食微比混合，通过PLC控制器开启螺杆泵，将有机废弃物和厌氧接种污泥推送至厌氧反应区，此处的厌氧反应区为平铺有大颗粒沸石分子筛的多孔隙垫板上，与水分离；

5)通过PLC控制器开启搅拌装置，使厌氧接种污泥和有机废弃物充分混合均匀后，关闭搅拌装置；

6)通过PLC控制器控制开启和关闭蠕动泵的工作时间，调节单位时间内水循环流量，使厌氧反应维持良好的微生物传质状态，即底物和微生物混合均匀，充分接触；

7)当厌氧反应区的有机废弃物达到饱和含水量时，厌氧反应区内的发酵液经多孔隙垫板的孔隙流回蓄水区；

8)厌氧反应过程产生的气体从反应器顶部的出气口排出，经气体体积流量计后，有气体收集袋收集起来；

9)通过在线监测仪对水循环管路中的水质的指示型指标进行监测，指示性指标包括：VFAs、化学需氧量、氨氮、pH，在线监测仪与PLC控制器连接，当水质的某个监测指标异常时，在线监测仪将异常信号发送至PLC控制器，PLC控制器开启蠕动泵和搅拌装置，及时对厌氧消化区进行清洗稀释；

10)反应结束后，反应后的残渣从出样口排出，反应后的滤液由出水口排出；

所述指示性指标的换算公式为：

当i＝1时，当i≥2时，

其中，i—厌氧反应区内有机废弃物达到饱和含湿率后的第i次水循环；

Xi—第i次循环后，蓄水区内的指标浓度；

ai—第i次循环后，厌氧反应区内指标浓度；

q—单次水循环水流量；

V—蓄水区内加入的营养液体积；

m—加入底物质量；

c—底物的饱和含水率。

2.根据权利要求1所述的高含固厌氧消化反应装置的工作方法，其特征在于，所述气体收集系统包括位于反应器顶部的出气口，所述出气口通过通气管道连接有气体收集袋，所述通气管道上设置有气体体积流量计。

3.根据权利要求1所述的高含固厌氧消化反应装置的工作方法，其特征在于，所述反应器为圆柱体或长方体，所述反应器的材质为有机玻璃。