[发明专利]一种提升中温和高温过渡区厌氧发酵效率的方法

说明书

本发明涉及一种提升中温和高温过渡区厌氧发酵效率的方法，将水解后的浆料经前置换热器换热后泵入厌氧罐底部，浆料温度控制在45±0.2℃，加料完毕后开启中心搅拌器，对厌氧罐内浆料进行缓慢温和搅拌将浆料均匀混合后关闭中心搅拌器；运行状态，厌氧罐内浆料的pH值在6.8—7.8，污泥浓度在20—30g/l，浆料发酵温度控制在44±1℃，在该发酵温度下使厌氧污泥内产甲烷菌中的中温厌氧菌群和高温厌氧菌群的重叠存在并与浆料充分混合和接触，使浆料在中温和高温过渡区的厌氧发酵工况下，连续对浆料中的有机物进行处理转化。本发明能提高处理时的运行负荷、有机物的去除率以及厌氧消化效率和产气率，降低工程建设成本和运行费用。

技术领域

本发明涉及一种提升中温和高温过渡区厌氧发酵效率的方法，属于厌氧发酵工艺的技术领域。

背景技术

厌氧发酵是指废弃物在厌氧条件下，通过微生物的代谢活动而被同时伴有甲烷和CO₂产生的过程，利用厌氧微生物的转化作用，将垃圾中大部分可生物降解的有机物质进行分解，转化为沼气的处理方式，因此厌氧发酵工艺,已经广泛应用于废水及有机固体垃圾处理。

厌氧发酵中的温度是影响厌氧发酵效率的重要因素，根据不同的温度区间，可将厌氧发酵分为常温发酵、中温发酵以及高温发酵，而常温发酵温度受环境的自然温度波动而变化厌氧发酵效率和稳定性较差，很少在工程上应用。工程中通常使用中温发酵和高温发酵，中温发酵的最适应温度范围为35—40℃，高温发酵的最适应温度范围为50—55℃。而在中温发酵和高温发酵的过渡区是一个有机物去除负荷和产区率的低谷，即所谓的低速厌氧发酵，见图1所示，位于40—45℃之间，在其两侧为中温高效区和高温高效区。1968年日本学者申丘薇首先在《污水污泥处理》一书中提出此理论，2002年清华大学胡纪萃等编著的《废水厌氧生物处理理论与技术》一书中以及2014年日本学者野池达也编著的《甲烷发酵》一书中又重申了这一理论：中温厌氧适宜温度为35—40℃；高温厌氧适宜温度为50—55℃；而中温和高温的过渡区40—45℃被认定为有机物厌氧去除负荷和产区速率的低谷，即所谓的低速厌氧发酵区。该理论被写入国家标准GB/T51063-2014《大中型沼气工程技术规范》和国家环境保护标准(HJ2023—2012)。长期以来，对中温和高温过渡区40—45℃这个低速厌氧区的厌氧发酵机理尚缺少深入研究，而被认为禁区不能在工程上应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种提升中温和高温过渡区厌氧发酵效率的方法，在设定的中温和高温过渡区的特定发酵温度，能提高处理时的运行负荷和对有机物的去除率，显著提高抗冲击负荷能力和稳定性，提高厌氧消化效率和产气率，降低工程建设成本和运行费用。

本发明为达到上述目的的技术方案是：一种提升中温和高温过渡区厌氧发酵效率的方法，其特征在于：包括以下步骤：

⑴、将水解处理后的浆料经前置换热器换热后，从厌氧罐底部的多个布水管均匀泵入厌氧罐内的底部，经前置换热器换热后的浆料温度在45±0.2℃，所述厌氧罐罐壁上设有保温层和增温装置、内设有间歇运行且带有上层浆叶和下层浆叶的中心搅拌器；

⑵、初始状态，加料完毕后，开启中心搅拌器，对厌氧罐内浆料进行缓慢温和搅拌，将厌氧罐内的上层、中层和下层浆料均匀混合后关闭中心搅拌器，初始状态厌氧罐内厌氧污泥浓度在5—15g/l；

⑶、运行状态，厌氧罐内浆料的pH值在6.8—7.8，污泥浓度在20—30g/l，通过自动控制系统控制厌氧罐上的增温装置、沼液回流泵以及中心搅拌器，将浆料发酵温度控制在44±1℃，在所述的发酵温度下使厌氧污泥内产甲烷菌中的中温厌氧菌群和高温厌氧菌群的重叠存在并与浆料充分混合和接触，使浆料在中温和高温过渡区的厌氧发酵工况下，连续对浆料中的有机物进行处理转化。