[发明专利]一种基于自持气浮筛选的厌氧消化方法

说明书

本发明公开了一种基于自持气浮筛选的厌氧消化方法，属于厌氧发酵领域，该方法包括厌氧消化纤维预处理、制备厌氧发酵菌种、混料、投料、发酵和气浮筛选：本发明的基于自持气浮筛选的厌氧消化方法，通过增加自持气浮筛选的步骤，起到了自持气浮‑筛选‑回流高活性微生物、排出更难降解物料的作用，可以加强传质效果，缩短反应周期，有效避免了有机固体废弃物厌氧消化过程中物料短流导致的降解不充分的问题；本发明采用半连续发酵，不仅提高了基质转化率，还避免了物料一次性投加过多，负荷过高使得系统不稳定，容易发生酸化而导致的发酵失败的问题。

技术领域

本发明涉及厌氧发酵领域，特别是涉及一种基于自持气浮筛选的厌氧消化方法。

背景技术

沼气主要是利用城市生活垃圾、污水厂污泥、动物粪便、秸秆、工业有机废物等有机物通过微生物厌氧消化技术生产，所产生的沼气中所含的主要成分甲烷占其总量的40-60％。每立方米沼气完全燃烧相当于0.7kg标准煤燃烧所产生的热量，因此沼气是一种重要的可再生生物质能源。

有机固体废弃物利用方式主要包括固化成型、热化学转化、厌氧消化等多种技术，其中厌氧消化技术主要是利用厌氧微生物将其转化为CH₄、CO₂或者H₂。CH₄有较高的燃烧热值(802.3kJ/mol)，是理想的能源物质。由于其可以在生产清洁能源的同时实现环境的净化，并且消化剩余物还可以作为有机肥料，兼具能源、环保和生态三方面的收益，所以厌氧消化是一项可持续的环保技术。厌氧消化技术的优点还包括减少废物气味、病原体，同时，有机质、植物营养成分以及可以回收的有价值营养成分集中于消化残渣中，可以继续加以利用。

随着流式厌氧污泥床(UASB)为代表的第二代厌氧反应器以及以膨胀颗粒污泥床(EGSB)为代表的第三代厌氧反应器的出现，污水厌氧处理的有机负荷(OLR)提高到了50kgCOD(m³·d)^-1甚至100kg COD(m³·d)^-1以上，厌氧技术在污水处理领域取得了巨大的成就，厌氧理论也相对日趋完善，但是厌氧技术在有机固体废弃物领域进展依然缓慢。有机固体废弃物由于其结构复杂，在厌氧发酵过程中存在许多技术难题，针对有机固体废弃物的反应器发展相对滞后。以木质纤维素类生物质为例，如果将木质纤维素生物质分解的容积产率以测量的挥发性脂肪酸(VFA)的产生速率(COD(V·t)^-1)表示，传统的厌氧沼气池只有6g(L·d)^-1。为了进一步提高有机固体废弃物厌氧发酵效率，需要开发出适用于有机固体废弃物的高负荷厌氧工艺。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于自持气浮筛选的厌氧消化方法，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种基于自持气浮筛选的厌氧消化方法，包括以下步骤：

(1)厌氧消化纤维预处理：厌氧消化纤维采用乙酸在90℃下预处理2h，液固比12mL/g；乙酸预处理完成后采用氨水在95℃下预处理1.5h，预处理完毕后洗涤干燥；

(2)制备厌氧发酵菌种：将厌氧消化污泥、脂肪降解菌添加至基础培养基中，作为厌氧发酵菌种；所述厌氧消化污泥、脂肪降解菌和基础培养基的质量比为10-20:1-3:100；

(3)混料：将步骤(1)预处理过的厌氧消化纤维、市政污泥和厌氧发酵菌种混合得到混合物；所述厌氧消化纤维、市政污泥和厌氧发酵菌种的质量比为6-9：3-5：0.2-0.4；

(4)投料：向厌氧消化主罐内加入步骤(3)的混合物，去氧密封；

(5)发酵：在搅拌环境下，加热至42-47℃进行发酵，保持pH 7.05-7.15；