本發明專利技術涉及一種利用間歇微曝氣調控易降解有機廢物厭氧消化的方法，包括以下步驟：在厭氧消化反應器底部安裝微曝氣裝置；對厭氧消化反應器進行間歇微曝氣處理；待厭氧消化過程運行良好并穩定的產甲烷后，停止間歇微曝氣；若厭氧消化過程中出現酸抑制現象或氨氮抑制現象，則再次對厭氧消化反應器進行間歇微曝氣處理。與現有技術相比，本發明專利技術通過對易降解有機廢物厭氧消化過程進行間歇微曝氣，利用好氧菌降解水解酸化過程產生的過量有機酸，維持反應體系的pH在中性范圍，從而解除其對產甲烷菌的酸抑制。此外，間歇微曝氣在反應體系中形成立體分布的好氧和厭氧區域，使厭氧消化產生的氨氮同時硝化和反硝化，最終得到有效的去除。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種，屬于資源與環境
技術介紹
易降解有機廢物主要指生活和生產過程中產生的易生物降解的有機廢棄物，包括廚余垃圾、污泥、蔬菜、水果和肉類加工廢棄物等。如今隨著人民生活水平的提高，易降解有機廢物的產量顯著增加，這也就帶來了日益嚴重的環境問題。考慮到易降解有機廢物中有機質和水分的含量高，將這些廢物進行厭氧消化處理不僅能夠回收沼氣這樣一種清潔能源，還能夠達到很好的污染物控制效果，具有極高的資源和環境價值。厭氧消化是指有機物在厭氧條件下通過微生物的代謝活動而被穩定，最終生成甲烷和二氧化碳的過程，是在多種厭氧菌和兼性厭氧菌的共同作用下完成的。一般可將厭氧消化分為水解、酸化、乙酸化和甲烷化四個階段，其中甲烷化過程是由產甲烷菌完成的，是厭氧消化產甲烷過程的最終步驟，決定了有機物轉化成能源的效率。產甲烷菌生長緩慢，世代周期長，適合生長在中性(pH:6 8)、有·機酸和氨氮等濃度很低的環境中。一旦外界環境不利于其生長，甲烷菌的代謝活力就會受到極大抑制，厭氧消化反應器的恢復也會變得困難重重。易降解有機廢物的主要成分為多糖和蛋白質等，其厭氧消化時水解酸化十分迅速，而甲烷化過程則相對緩慢，是厭氧消化的限速步驟。這兩個過程間存在著嚴重的不平衡，使得高濃度有機酸的積累(高達10000mg/L)和酸性pH環境(低至4 5.5)成為易降解有機廢物厭氧消化體系中經常存在的現象。此外，受到厭氧消化特性的限制，含氮組分厭氧消化的最終產物是氨氮，如果易降解有機廢物中蛋白質的含量較高，那么氨氮的不斷積累同樣會對厭氧消化過程產生抑制。積累的有機酸和氨氮最終進入液相形成成分復雜的滲濾液，其處理難度大，成本高。因此，為厭氧消化過程創造一個合適的環境，避免PH過低，有機酸和氨氮積累，保證產甲烷菌的代謝活力，是提高有機物去除率和甲烷產率，以及避免滲濾液二次污染的關鍵手段。傳統的厭氧消化反應器采用提高微生物接種比的方法來避免pH過低和有機酸積累，從而在增加接種厭氧微生物數量的同時降低原料的相對比重，但這個方法降低了厭氧消化反應器的處理能力，并且無法解決氨氮積累問題。對于填埋場而言，滲濾液回灌可以提供一定的堿度和代謝活躍的微生物，從而提高堆體內部厭氧消化的效率。但考慮到中國垃圾中易降解有機質含量高，回灌滲濾液必須經過預處理去除其中有機酸和氨氮后才能回灌至厭氧消化體系中，從而為產甲烷菌提供合適的生存環境。但這樣需要額外的處理設施，能耗和造價均相對較高。國外有學者在厭氧消化系統中投加微生物菌種來降解厭氧過程產生的有機酸，從而維持甲烷化過程的穩定運行。但微生物菌種的制備和保存較為嚴格，并且菌株的價格往往十分高昂。中國專利技術專利CN101805753(易腐有機垃圾高固體兩相三段厭氧消化產沼氣的方法)采用兩個反應器，從而將厭氧消化過程中的水解產酸階段和乙酸產甲烷過程分開，從而提高易降解有機質厭氧消化處理效率和產沼氣能力。但該專利技術需要建立兩個反應器，且整個系統中管道、閥門和泵的數量較多，不利于設備的檢修。
技術實現思路
本專利技術的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種。通過對易降解有機廢物厭氧消化過程進行間歇微曝氣，利用好氧菌降解水解酸化過程產生的過量有機酸，維持反應體系的PH在中性范圍，從而解除其對產甲烷菌的酸抑制。此外，本專利技術通過對厭氧消化過程進行間歇微曝氣，可以在反應體系中形成立體分布的好氧和厭氧區域，使厭氧消化產生的氨氮同時實現硝化和反硝化，最終得到有效的去除。本專利技術的目的可以通過以下技術方案來實現:一種利用間 歇微曝氣調控易降解有機廢物厭氧消化的方法，該方法包括以下步驟:(I)在厭氧消化反應器底部安裝微曝氣裝置；(2)待易降解有機廢物填充入厭氧消化反應器后，對厭氧消化反應器進行間歇微曝氣處理；(3)待厭氧消化過程運行良好并穩定的產甲烷后，停止間歇微曝氣，厭氧消化過程繼續進行；(4)若厭氧消化過程中出現酸抑制現象或氨氮抑制現象，則再次對厭氧消化反應器進行間歇微曝氣處理。步驟(I)所述的微曝氣裝置包括曝氣器、連接管路和鼓風機，所述的曝氣器設在厭氧消化反應器的底部，曝氣器通過連接管路與設在厭氧消化反應器外面的鼓風機連接。步驟(2)所述的間歇微曝氣處理的條件為:每天曝氣I 4次，每次曝氣時間為5 30分鐘，平均每立方米易降解有機廢物每天的曝氣量為0.05 lm3。步驟(2)所述的間歇微曝氣處理的條件可根據厭氧消化反應器形式、易降解有機廢物固體濃度等實際情況進行優選。步驟(3)所述的厭氧消化過程運行良好并穩定的產甲烷是指:厭氧消化體系的pH穩定在6以上，沼氣產率穩定在2.5m3/(m3.d)以上，沼氣中甲烷的含量達到50%以上。間歇微曝氣5 15天內甲烷化過程即快速啟動，從易降解有機廢物填充入厭氧消化反應器到厭氧消化過程運行良好并穩定的產甲烷的時間為20 30天。步驟(4)所述的酸抑制現象指厭氧消化系統中COD濃度高于5g/L，且50%以上的COD是由有機酸構成的。步驟(4)所述的氨氮抑制現象指厭氧消化系統中氨氮濃度高于2g_N/L。與現有技術相比，本專利技術具有以下優點及有益效果:(I)本專利技術通過對易降解有機廢物厭氧消化體系進行間歇微曝氣，利用好氧菌降解水解酸化過程產生的過剩有機酸，維持反應體系的PH在中性范圍，從而解除其對產甲烷菌的酸抑制現象。(2)本專利技術中，當間歇微曝氣解除厭氧消化系統的酸抑制現象后，停止微曝氣不會影響反應體系的運行狀態，反應體系仍然維持長時間高效穩定的運行。(3)本專利技術通過對易降解有機廢物厭氧消化體系進行間歇微曝氣，可以在反應體系中形成立體分布的好氧和厭氧區域，使厭氧消化產生的氨氮同時實現硝化和反硝化，最終使得氨氮有效的去除。(4)本專利技術能夠降低易降解有機廢物厭氧消化產生滲濾液中有機酸和氨氮的濃度，大大減輕滲濾液后續處理的壓力。(5)本專利技術不僅能在反應初期加速甲烷化的啟動過程，還可以用來恢復已經出現酸抑制現象或氨氮抑制現象的厭氧消化反應器，同時還能夠作為易降解有機廢物厭氧消化體系的日常調節手段，從而在有機負荷和氨氮濃度發生波動時維持反應體系的穩定運行。(6)本專利技術中達到解決有機酸積累和加速甲烷化過程的效果所需的曝氣流量很低，不會對產甲烷菌的代謝活力造成不利影響。沼氣的產量也不會因為微曝氣受到影響，產生沼氣中的甲烷含量穩定在50%以上。(7)本專利技術僅需在傳統的厭氧消化體系中加入一個微曝氣裝置，設備構造簡單，適用于各類易降解有機廢物厭氧處理設施。本專利技術對曝氣設備要求低，間歇曝氣的方式耗能低，有利于設備的檢修和維護。綜上，本專利技術可以高效的處理易降解有機廢物，減少其對環境帶來的危害，又可以生產清潔可再生能源，實現“變廢為寶”，具有良好的經濟、社會和環境效益。附圖說明圖1為實施例1中模擬填埋柱試驗裝置示意圖。圖中，I為回灌滲濾液入 口，2為沼氣出口，3為布水層,4為堆體，5為滲濾液導流層，6為微曝氣設備，7為滲濾液出口。具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本專利技術進行詳細說明。實施例1本實施例中厭氧消化反應器形式為模擬填埋柱，模擬柱為直徑400mm、高度2300mm的PVC塑料圓柱。試驗裝置如圖1所示，回灌滲濾液入口 I與沼氣出口 2均設在模擬填埋柱的上端，模擬填埋柱內部從上到下依次為布水層3、堆體4和滲濾液導流層5，微本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種利用間歇微曝氣調控易降解有機廢物厭氧消化的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：(1)在厭氧消化反應器底部安裝微曝氣裝置；(2)待易降解有機廢物填充入厭氧消化反應器后，對厭氧消化反應器進行間歇微曝氣處理；(3)待厭氧消化過程運行良好并穩定的產甲烷后，停止間歇微曝氣，厭氧消化過程繼續進行；(4)若厭氧消化過程中出現酸抑制現象或氨氮抑制現象，則再次對厭氧消化反應器進行間歇微曝氣處理。
【技術特征摘要】
1.一種利用間歇微曝氣調控易降解有機廢物厭氧消化的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: (1)在厭氧消化反應器底部安裝微曝氣裝置； (2)待易降解有機廢物填充入厭氧消化反應器后，對厭氧消化反應器進行間歇微曝氣處理； (3)待厭氧消化過程運行良好并穩定的產甲烷后，停止間歇微曝氣，厭氧消化過程繼續進行； (4)若厭氧消化過程中出現酸抑制現象或氨氮抑制現象，則再次對厭氧消化反應器進行間歇微曝氣處理。2.根據權利要求1所述的一種利用間歇微曝氣調控易降解有機廢物厭氧消化的方法，其特征在于，步驟(I)所述的微曝氣裝置包括曝氣器、連接管路和鼓風機，所述的曝氣器設在厭氧消化反應器的底部，曝氣器通過連接管路與設在厭氧消化反應器外面的鼓風機連接。3.根據權利要求1所述的一種利用間歇微曝氣調控易降解有機廢物厭氧消化的方法，其特征在于，步驟(2...
【專利技術屬性】
技術研發人員：何品晶，林宇澄，呂凡，章驊，邵立明，
申請(專利權)人：同濟大學，
類型：發明
國別省市：
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