[发明专利]一种实现城市生活污水厌氧产甲烷的装置和运行方法

权利要求书

1.一种快速实现城市生活污水厌氧生物滤池高效产甲烷的方法，其特征在于，采用的装置包括圆柱型和圆锥型结合的厌氧反应装置、进水系统、出水系统、反冲洗系统、集气系统、温控系统，圆柱型和圆锥型结合的厌氧反应装置(5)下端设有圆锥型的进水区，进水区的上面依次为圆柱型的承托层、圆柱型的滤料层和圆柱型的清水区，厌氧反应装置(5)的上端为出水槽(8)，出水槽(8)上设有出气口(12)，出气口(12)通过湿式气体流量计(13)和集气袋(14)连接；在滤料层的底部装有压力表(4)，在滤料层侧面部分设有多个取样口(11)；进水系统为：依次通过进水箱(1)、进水管(2)、蠕动泵(3)、阀门与圆锥型进水区连通；圆柱型清水区的顶部依次通过出水槽(8)、出水管(15)与出水箱/反冲洗进水箱(18)连通；出水箱/反冲洗进水箱(18)依次通过反冲洗水泵(16)、转子流量计(17)、阀门与圆锥型进水区部分连通；出水槽(8)同时通过反冲洗出水管(9)与反冲洗出水箱(10)连通；温控装置(7)通过加热带(6)调节反应装置温度；

具体方法包括以下步骤：

1)启动阶段：系统种泥采用实际污水处理厂污泥消化液，其初始SS为10g/L,通过蠕动泵依次从滤料层侧面的各个取样口泵入到反应器中，使其均匀分布于滤料层，打开进水系统的阀门，生活污水通过蠕动泵从圆锥型进水区部分泵入反应器中，使其完全浸没滤料层；打开温控装置，温度控制在35±1℃，出水重新泵入反应器中，进入循环挂膜阶段；此阶段连续监测系统中DO、pH和ORP，以24h为一周期，24h后换污水进入下一个周期；如此往复7天，之后采用连续流的方式进水，进入到正常运行阶段；

2)正常运行阶段：打开进水系统的阀门，然后打开进水蠕动泵，调节蠕动泵转速，将待处理的城市生活污水由圆锥型进水区连续进入到圆柱型部分，通过滤料层，在微生物发酵细菌作用下，包括多糖、蛋白质、脂类、淀粉、纤维素、烃类中的一种或几种的复杂有机物进行水解和发酵，其中多糖先水解为单糖，再通过酵解途径进一步发酵成乙醇和脂肪酸；蛋白质则先水解为氨基酸，再经脱氨基作用产生脂肪酸和氨；脂类转化为脂肪酸和甘油，再转化为脂肪酸和醇类；然后，在产氢产乙酸菌的作用下，把除甲酸、乙酸、甲胺、甲醇以外的上一阶段产生的中间产物水溶性小分子转化为乙酸和H₂/CO₂；最后，产甲烷菌把甲酸、乙酸、甲胺、甲醇和H₂+CO₂基质通过不同的路径转化为甲烷，出水从出水槽流经出水管排至出水箱中，气体从上部出气口经湿式气体流量计进入集气袋中；此运行阶段，通过加热带和温控装置控制反应器内温度为35±1℃，同时系统pH值控制在6.8-7.8；

3)水力停留时间(HRT)优化阶段：反应器正常稳定运行后，测定每日进出水COD浓度变化，并测定沿程COD浓度及中间产物VFA的变化，确定COD及VFA的降解区域，若COD与VFA降解只在滤料层下部发生，则通过提高进水蠕动泵转速缩短反应器的HRT，HRT可以从24h调整为2.5h中的任意时间长度，调整后检测进出水COD浓度变化和甲烷产量变化；每改变一次运行条件，须反应器处理效果稳定后在进行下一阶段；

4)温度驯化阶段：水力停留时间(HRT)优化阶段结束后得到最佳的HRT参数，然后逐渐降低温度直至室温，调整后检测进出水COD浓度变化和甲烷产量变化，当微生物逐渐适应低温条件后，出水COD浓度与甲烷产量与改变温度前相当，视为系统达到稳定状态，进行下一阶段降温；

5)继续以调整后的水力停留时间(HRT)和温度驯化阶段后的条件进行城市生活污水厌氧生物滤池厌氧产甲烷化。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，严格控制整个厌氧反应装置溶解氧浓度在0.01mg/L。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，pH范围为6.5-7.5。

4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，滤料层的滤料粒径为3-5mm。

5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在滤料层侧面部分每20cm高度设置一个取样口，共设置6个取样口(11)。

6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在进行产甲烷前在滤料层挂膜挂污泥消化液的菌膜。