[发明专利]一种基于生物炭投加的厌氧膜生物反应器的增效方法

说明书

一种基于生物炭投加的厌氧膜生物反应器的增效方法，包括以下步骤；步骤一，制备核桃壳生物炭；步骤二，将步骤一制得的核桃壳生物炭投加入启动成功的厌氧膜生物反应器中，另外一个不投加核桃壳生物炭的反应器作为对照组；步骤三，运行反应器，反应器在HRT为30d时运行一个周期，然后提高有机负荷，使反应器在HRT为20d运行一个周期，定期测量反应器内的各项指标。本发明借助生物炭富集发酵系统中游离的互营菌群，借助生物炭表面的含氧官能团激发互营产甲烷菌间种间电子直接传递，从而提高厌氧膜生物反应器处理餐厨垃圾的效率。与此同时生物炭对游离大分子的吸附转化作用降低其对膜的污堵作用的潜力，而且曝气时生物炭对膜的冲刷作用也会降低膜污染速率。

技术领域

本发明涉及废弃物能源回收领域，特别是涉及一种基于生物炭投 加的厌氧膜生物反应器的增效方法。

背景技术

餐厨垃圾是城市有机废弃物的重要组成部分，其碳水化合物、蛋 白质、脂肪和盐类含量相对较高，因此回收利用价值高。采用厌氧发 酵技术可回收利用餐厨垃圾中的有机质，将其转化为可利用的能源物 质，并利用这些能源物质进行产能产电，实现处理过程零能源消耗。 采用厌氧技术处理餐厨垃圾时，由于餐厨垃圾主要成分为易生化降 解的碳水化合物和脂肪类物质，在高负荷条件下，酸化速度过快，造 成有机酸过量积累等问题，抑制厌氧微生物的活性，导致产甲烷效率 降低甚至系统崩溃。

厌氧膜生物反应器(AnMBR)是将厌氧生物处理与膜分离相结 合的高效处理技术。通过厌氧生物的协同作用将废弃物中的有机物转 化为甲烷，实现能源回收。同时膜的截留作用实现水力停留时间(HRT) 与污泥停留时间(SRT)的有效分离，使反应器维持在较高的污泥龄， 实现了在高有机负荷(OLR)条件下系统的稳定运行。但是在利用厌 氧膜生物反应器处理餐厨垃圾时，反应器内总固体(TS)浓度较高， 在过滤抽吸作用下，微生物释放的胞外聚合物，会黏附在膜表面形成 凝胶层，而且大分子、菌胶团、凝胶层等易通过一系列交联作用在膜 表面形成更厚的泥饼层，造成严重的膜污染，使膜通量下降。

发明内容

为了改善厌氧膜生物反应器在高有机负荷条件下处理效率低、 膜组件容易污染、系统稳定性差的问题，本发明提供了一种基于生 物炭投加的厌氧膜生物反应器的增效方法，借助生物炭巨大的比表 面积和多孔结构富集发酵系统中游离的互营菌群，生物炭表面的含 氧官能团可能激发互营产甲烷菌间种间电子直接传递，从而提高厌 氧膜生物反应器处理餐厨垃圾的效率，同时生物炭对大分子的富集 转化作用会削弱了其对膜的污堵潜力，且在曝气的过程中，生物炭 对膜表面的冲刷作用也会降低膜污染速率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于生物炭投加的厌氧膜生物反应器的增效方法，包括以下 步骤；

步骤一，制备核桃壳生物炭；

步骤二，将步骤一制得的核桃壳生物炭投加入启动成功的厌氧膜 生物反应器中，另外一个不投加核桃壳生物炭的反应器作为对照组；

步骤三，运行反应器，反应器在前30d为启动阶段，之后反应器 在HRT为30d时运行一个周期，然后提高有机负荷，使反应器在HRT 为20d运行一个周期，定期测量反应器内的各项指标。

所述步骤一中的核桃壳生物炭用固体废弃物自行制备，固体废弃 物包括木屑、核桃壳、椰壳和剩余污泥。

所述步骤一中核桃壳生物炭通过热解制备：向气氛炉中加入核桃 壳，通入氮气5分钟，然后启动仪器，设置程序，使其在700℃下维 持2h，在此期间持续通入氮气，结束后冷却取出，得到核桃壳生物炭， 将生物炭混匀研磨，依次通过16和10目筛，得到粒径为1-2mm的 核桃壳生物炭，用超纯水清洗数次，然后在105℃烘箱里烘干备用。