[发明专利]一种用于强化厌氧消化的填料反应系统

说明书

本发明涉及一种用于强化厌氧消化的填料反应系统，包括依次连接的生物填料驯化区、生物填料布置区、厌氧消化反应区；所述生物填料驯化区中，完成多种填料的挂膜驯化和适应性验证，得到通过验证的强化生物填料；所述生物填料布置区中，对通过验证的强化生物填料进行特定的选择及组合，并进行层次化布置，得到层次化布置的强化厌氧消化填料组合；所述厌氧消化反应区中，基于层次化布置的强化厌氧消化填料组合进行生物填料强化下的厌氧消化反应。与现有技术相比，本发明满足了新型填料反应器精准化、高效化、集成化、可持续化的需求，可有效提升填料反应器强化厌氧消化的能力和效率，具备良好的工程应用前景。

技术领域

本发明涉及一种环境保护与资源回收领域，尤其是涉及一种用于强化厌氧消化的填料反应系统。

背景技术

在污水和有机废弃物处理领域，减污降碳协同增效、加强资源能源回收是实现碳减排乃至负碳排放的关键环节。厌氧消化技术是污水、污泥及多种有机废弃物处理中广泛应用的生物处理绿色技术，能在完成污染物无害化处理的同时实现生物质资源能源的回收，产生的沼气作为可再生能源可有效替代石油等化石能源，是支撑生态文明建设与社会可持续发展的重要技术保障。

厌氧消化技术作为一项成熟的技术，其应用在有机废弃物处理中也存在着处理周期长、产沼气效率低、沼气中甲烷比例低等一系列问题。为进一步提升厌氧消化性能，科研工作者作了许多不同的尝试，填料的应用便是其中一种技术。填料在厌氧消化中的应用具有富集厌氧微生物、增强厌氧消化稳定性、提升厌氧消化性能等一系列技术优点。

专利“一种基于生物炭载体的UBF厌氧反应器”(CN113060832A)、专利“一种大型生物厌氧消化装置”(CN107226527A)等均是从这个思路出发采用填料技术强化厌氧消化。然而，现有的填料反应器系统绝大部分关注其与厌氧消化的组合、填料的材质和用量、反应器的构造，而对于各种填料应用于厌氧消化中效果不明确、作用不精准、回收程序复杂、使用不可持续的技术问题，仍没有能够解决。为了推动填料反应器系统在厌氧消化领域的发展应用，急需一种新型的精准化、高效化、集成化、可持续化的填料反应器系统。

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用于强化厌氧消化的填料反应系统，解决了现有填料反应器系统应用在厌氧消化中存在的效果不明确、作用不精准、回收程序复杂、使用不可持续的等技术问题。

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用于强化厌氧消化的填料反应系统，包括依次连接的生物填料驯化区、生物填料布置区、厌氧消化反应区；

所述生物填料驯化区中，完成多种填料的挂膜驯化和适应性验证，得到通过验证的强化生物填料；

所述生物填料布置区中，对通过验证的强化生物填料进行特定选择组合，并进行层次化布置，得到层次化布置的强化厌氧消化填料组合；

所述厌氧消化反应区中，通过层次化布置的强化厌氧消化填料组合进行生物填料强化下的厌氧消化反应。

与本技术方案中反应系统对应的运行方法包括：填料选择、填料挂膜驯化、生物填料适应性验证、生物填料布置、厌氧消化。

进一步地，所述填料包括强化水解类填料、强化酸化类填料和强化产甲烷类填料。

填料对于厌氧消化的强化来自于对厌氧消化的水解、酸化、产甲烷中某一个或某几个环节的强化，但之前的研究并未对填料的具体作用做具体区分，在使用填料时也并未进行精准化的利用。本发明在驯化生物填料前，将填料分为强化水解、强化酸化、强化产甲烷三大类，有利于后续进行精准化的挂膜驯化和高效的启动厌氧消化。

进一步地，所述强化水解类填料包括催化类填料(包括但不限于MOF填料)和电解类填料(包括但不限于铁碳微电解填料)；