[发明专利]一种MEC-AnSBR污水处理自动控制一体化设备

说明书

本发明涉及一种MEC‑AnSBR污水处理自动控制一体化设备，包括设于上方的水解‑产酸机构和下方的产甲烷机构，构成垂直式整体结构；水解‑产酸机构与所述产甲烷机构之间通过过水口连接，过水口上设有电磁阀，以此按照特定的时序将水解‑产酸后的污水传输到产甲烷相，同时通过污泥沉淀和过水口高度设计限制截留水解产酸相的填料和富集的水解‑产酸微生物；产甲烷机构中设有生物阴极板、生物阳极板、直流电源，以此构成的微生物电解池，实现对来自水解‑产酸机构的过水进行深度降解，并产生富甲烷气体。与现有的SBR反应器相比，本设备减少了曝气装置，大大提升了有机物的水解性能和甲烷转化效率，更适用于处理高浓度有机废水。

技术领域

本发明涉及高浓度有机废水厌氧消化处理排放技术领域，尤其是涉及一种MEC-AnSBR污水处理自动控制一体化设备。

背景技术

采用厌氧消化技术处理高浓度有机废水，不仅可以高效地降解有机废水中的有机物，还能够获得清洁能源—甲烷。然而，采用厌氧消化技术处理高浓度有机废水依然存在着一系列的瓶颈问题。

首先，厌氧消化包含了水解、酸化、甲烷化过程，其中水解、酸化过程的最适pH值范围是5.2-6.5，而产甲烷过程的最适pH值范围是6.5-8.2，不同的pH范围表明不同类型微生物的最适生活环境存在着差别。在传统的单相厌氧消化过程中，水解、产酸和产甲烷过程在同一个系统内进行，致使微生物的活性较低，降解潜力得不到充分发挥。有学者尝试将水解、产酸相与产甲烷相分离，在一定程度上提升了污水处理效率，但由于运行复杂，集成程度低等原因，导致当前主流厌氧消化工艺仍为单相系统。

其次，水解是厌氧消化过程的限速和限度步骤，一些复杂有机物的水解速度较慢，程度较低，显著限制了污水的处理效率和甲烷的产量。

然后，传统厌氧消化氧化有机物产生的电子与溶液中的质子(H⁺)结合生成氢气(H₂)，再由氢气(H₂)作为电子载体传递给产甲烷菌，用于还原二氧化碳(CO₂)生产甲烷(CH₄)。这个过程一方面需要合成氢化酶，因此需要消耗大量的能量，另一方面产生的氢气(H₂)提升了厌氧体系的氢分压，从而影响了丙酸、丁酸等有机酸向乙酸的转化。后来有学者发现，电子可以通过菌毛、C型细胞色素或者外源添加的导电物质在一些特定的微生物之间进行直接传递(DIET)，这个过程电子传输效率较高，且不需要合成氢化酶，因此不需要消耗很多能量。然而，DIET涉及到的微生物对较少，都需要地杆菌(Geobacter)驱动，而且目前已知的可以被利用作为电子受体的有机物多为一些简单的小分子有机物(如乙醇、丙酸、丁酸等)，传统的大分子有机物不可以被直接利用。即便有学者研究发现添加外源导电材料可以富集地杆菌(Geobacter)，但导电材料在厌氧消化系统中及其容易团聚和流失。

以上存在的一系列问题，主要体现在目前的厌氧处理设备一体化集成程度低、自动控制难、填料易流失、有机物降解不彻底等，这直接或间接导致了厌氧处理装备的发展水平显著落后于好氧处理装备。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种两相MEC-AnSBR污水处理自动控制一体化设备，巧妙地将厌氧处理的水解-产酸相和产甲烷相进行垂直布置，耦合外源导电物质和微生物电解池(MEC)强化微生物之间的直接种间电子传递(DIET)，促进难降解有机物的深度降解和水解产物的高效、快速利用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本技术方案的目的是保护一种两相MEC-AnSBR污水处理自动控制一体化设备，包括设于上方的水解-产酸机构和下方的产甲烷机构，构成垂直式整体结构；

所述水解-产酸机构与所述产甲烷机构之间通过过水口连接，所述过水口上设有电磁阀，以此按照特定的时序将水解-产酸后的污水传输到产甲烷相，同时通过过滤粒径限制截留水解产酸相的填料和富集的水解-产酸微生物。