專利名稱：一種用于餐廚、果蔬垃圾的自固定化生物膜高效厭氧消化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種厭氧消化系統(tǒng)中厭氧微生物富集的固定化的方法，特別是厭氧發(fā)酵微生物通過(guò)自生長(zhǎng)、吸附的方式與固定載體材料形成的固定化生物膜用于餐廚、果蔬等有機(jī)生活垃圾的高效厭氧消化的方法。
背景技術(shù)：
進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，隨著世界經(jīng)濟(jì)、工業(yè)以及人口的快速發(fā)展，環(huán)境污染日趨嚴(yán)重、可利用的自然資源逐日遞減，世界各國(guó)對(duì)固體廢棄物的處理已經(jīng)從簡(jiǎn)單的處置轉(zhuǎn)向高值資源化利用，其中以有機(jī)物的資源化利用為重點(diǎn)，受到各國(guó)政府的重視和學(xué)者的研究。隨著國(guó)家”十二五”規(guī)劃的出臺(tái)，節(jié)能環(huán)保作為七大戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之首，國(guó)家環(huán)境部也把固體廢棄物處理與資源化作為環(huán)保重點(diǎn)方向。結(jié)合我國(guó)生活垃圾含水率高、有機(jī)含量高、易腐敗等特點(diǎn)，需開發(fā)符合我國(guó)國(guó)情的生活垃圾處理設(shè)備、工藝與技術(shù)。厭氧消化技術(shù)效率高，資源化利用率高，對(duì)節(jié)能減排效果明顯，應(yīng)該大力支持推廣。作為厭氧消化系統(tǒng)的核心，厭氧消化反應(yīng)器要順利啟動(dòng)并穩(wěn)定運(yùn)行，較高的微生物量是一個(gè)先決條件。生物量即活性污泥濃度，活性污泥濃度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響底物的轉(zhuǎn)化率。若活性污泥濃度較低，則污泥進(jìn)料負(fù)荷率就會(huì)升高，很有可能會(huì)引起污泥超過(guò)進(jìn)料負(fù)荷現(xiàn)象，從而影響到有機(jī)物的去除率和系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性；若活性污泥濃度較高，則相當(dāng)于需要去除的有機(jī)物量變少，將會(huì)影響到微生物處理能力的有效發(fā)揮，甚至有可能會(huì)出現(xiàn)微生物“自溶”現(xiàn)象。因此，任何系統(tǒng)的活性污泥接種量都需要在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，過(guò)高或過(guò)低均不適宜。此外，在厭氧消化系統(tǒng)中，活性污泥的活性，也對(duì)后續(xù)厭氧消化的速率和效率的改善具有至關(guān)重要作用。傳統(tǒng)的厭氧消化工藝中，通常采用連續(xù)或者序批式進(jìn)料方式，厭氧消化反應(yīng)器中的接種物一般會(huì)隨出料部分流失，因此，厭氧消化系統(tǒng)對(duì)新進(jìn)原料需要不斷適應(yīng)和穩(wěn)定。在穩(wěn)定和適應(yīng)過(guò)程中，系統(tǒng)消耗一定數(shù)量的基質(zhì)用于菌體生長(zhǎng)，因此，傳統(tǒng)的厭氧消化系統(tǒng)存在系統(tǒng)穩(wěn)定差，轉(zhuǎn)化效率低等問(wèn)題。采用細(xì)胞固定化技術(shù)，可以有效地將厭氧消化系統(tǒng)中的微生物保留反應(yīng)器中，同時(shí)固定化技術(shù)可以保證厭氧消化體系中較高的活性微生物數(shù)量，從而可以獲得較好的厭氧消化效率。目前，常用的細(xì)胞固定化的方法為結(jié)合法，交聯(lián)法和包埋法三大類，主要是將微生物固定在具有一定形狀的載體內(nèi)部，以凝膠小球多為常見。然而，餐廚、果蔬等垃圾的成分復(fù)雜。傳統(tǒng)的固定化載體，在含多價(jià)陰離子(磷酸鹽，檸檬酸鹽、硫酸鹽等)以及在較高濃度的電解質(zhì)(K+、Na+等)溶液中不穩(wěn)定，載體易變軟，裂口、甚至溶解；在傳統(tǒng)的全混合式(CSTR)或者流化床式(UASB)厭氧消化系統(tǒng)中，容易出現(xiàn)攪傷，破碎等等方面的問(wèn)題。此外，傳統(tǒng)的固定化方法中，載體的致密結(jié)構(gòu)，這不利于基質(zhì)和細(xì)胞之間的物質(zhì)傳遞，和產(chǎn)生氣體的釋放；這些問(wèn)題的存在一定程度上限制傳統(tǒng)的固定化技術(shù)在厭氧發(fā)酵體系中的應(yīng)用和發(fā)展。經(jīng)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00810116806. 1，發(fā)明專利名稱一種厭氧發(fā)酵菌種活性污泥的固定化方法，該專利申請(qǐng)內(nèi)容涉及通過(guò)固體載體和濃縮活性污泥混合吸附后，置于交聯(lián)劑中后，烘干，制得固定化顆粒進(jìn)一步交聯(lián)和固化，獲得可以用于餐飲有機(jī)廢棄物、秸桿、養(yǎng)殖場(chǎng)動(dòng)物糞便以及其他有機(jī)廢物的厭氧消化固定化載體。從該專利的實(shí)例內(nèi)容看，采用獲得固定化活性污泥用于厭氧發(fā)酵獲得了較好的發(fā)酵效果，但最長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間為60天，整體時(shí)間不能滿足實(shí)際工程需要，同時(shí)涉及的固定化載體在制備工藝需消耗一定量的化學(xué)試材，在一定程度上會(huì)增加厭氧消化生產(chǎn)沼氣系統(tǒng)運(yùn)行的成本。中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2002年22卷6期報(bào)道了一種固定化產(chǎn)甲烷菌用于厭氧發(fā)酵生產(chǎn)甲烷的方法，其主要步驟包括以聚乙烯醇和海藻酸鈉在水浴中溶化冷卻后，加入填充物和產(chǎn)甲烷菌濃縮物，攪拌均勻后，用注射器滴入含2%氯化鈣的飽和硼酸溶液，制成直徑為1-4_的顆粒，交聯(lián)24h后，用于厭氧消化。獲得固定化細(xì)胞載體最長(zhǎng)使用時(shí)間為50天，同樣不能完全滿足工程實(shí)際生產(chǎn)需求。中國(guó)給水排水，1999年15卷10期報(bào)道一種借助載體材料，進(jìn)行厭氧微生物固定，用于廢水的厭氧消化處理。涉及的厭氧微生物掛膜與固定的方法為，首先通過(guò)好氧微生物快速繁殖并生成多糖的性能，在填料表面形成一層生物膜基，然后置于厭氧消化反應(yīng)器中，用于厭氧微生物附著、生長(zhǎng)，此后用于厭氧消化。該種利用載體進(jìn)行微生物固定成膜的方式，在有機(jī)廢水的厭氧處理過(guò)程中表現(xiàn)出較好的抗沖擊負(fù)荷能力，COD的去除率在90%以上，具有較好的穩(wěn)定性。但此法多適用于有機(jī)負(fù)荷較小的廢水，而對(duì)于餐廚果蔬垃圾有機(jī)負(fù)荷量較大的厭氧發(fā)酵體系其性能無(wú)法評(píng)估。此外，該法增加了好氧膜基的培養(yǎng)過(guò)程， 在實(shí)際工程中增加了該技術(shù)的運(yùn)行成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供工藝方法較為簡(jiǎn)單，適合于高有機(jī)負(fù)荷量的厭氧消化。通過(guò)厭氧消化微生物的在固定的載體上自生長(zhǎng)-附著的方式將活性微生物以膜的形式固定在載體材料上，并通過(guò)自然生長(zhǎng)-吸附-脫落的方式在系統(tǒng)內(nèi)提供足夠數(shù)量的活性較高的厭氧微生物體系。是一種厭氧消化性能穩(wěn)定性，效率較高，運(yùn)行壽命較長(zhǎng)的自固定化生物膜技術(shù)。將其在應(yīng)用高有機(jī)負(fù)荷厭氧消化生產(chǎn)生物氣的工藝中，具有提高厭氧轉(zhuǎn)化效率，降低生產(chǎn)成本的作用。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明具體步驟如下I).取沼氣工程或污水處理廠厭氧處理池底部活性污泥，先經(jīng)20目濾網(wǎng)粗濾去除較大的顆粒物和雜質(zhì)，再經(jīng)40目濾網(wǎng)，獲得活性污泥用于自固定化生物膜的筑膜接種物；2).取有機(jī)生活垃圾經(jīng)勻漿機(jī)粉碎勻漿后作為厭氧基質(zhì)，用于培養(yǎng)固定化生物膜以及厭氧發(fā)酵；3).將步驟I)和步驟2)中獲得的活性污泥和厭氧基質(zhì)，按照體積比1:1進(jìn)行混合，并注入連續(xù)攪拌式厭氧消化反應(yīng)器中；4).選擇徑高為Φ 10X9mm - Φ 25X9mm圓柱型聚丙烯或聚乙烯材質(zhì)的三層空心圓填料作為生物膜形成與固定的載體，將該載體按照體積裝料量25%-35% (體積比)加載于上述連續(xù)攪拌式厭氧消化反應(yīng)器中；填料的加載用線從上述填料的中心圓孔穿串，以螺旋形方式纏繞于上述連續(xù)攪拌式厭氧消化反應(yīng)器的攪拌槳上；5).密封連續(xù)攪拌式厭氧消化反應(yīng)器，并通入氮?dú)庵脫Q空氣；6).啟動(dòng)攪拌槳以轉(zhuǎn)速120±10轉(zhuǎn)/分鐘，每3小時(shí)攪拌一次，每次攪拌5min，在溫度為35°C條件，有機(jī)負(fù)荷量為1-3. 25gVS · Γ1 · cf1，進(jìn)行生物膜自固定，運(yùn)行5_15天后，即可用于連續(xù)厭氧消化。本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)本發(fā)明利用傳統(tǒng)厭氧消化啟動(dòng)階段，微生物在適應(yīng)過(guò)程中生長(zhǎng)性能，結(jié)合攪拌式反應(yīng)器的攪拌特征，將載體纏繞固定在攪拌槳上，用于厭氧生物膜的形成和固定；此方法降低了傳統(tǒng)生物膜的耗氧培養(yǎng)過(guò)程，將載體固定，減少了生物膜的損壞和流失，同時(shí)避免厭氧反應(yīng)器在連續(xù)工作過(guò)程中載體堵塞管道。該方法工藝簡(jiǎn)單，成本較低，載體使用壽命長(zhǎng)，厭氧消化過(guò)程穩(wěn)定，消化效果好，連續(xù)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)。
具體實(shí)施例方式結(jié)合本發(fā)明方法的內(nèi)容提供以下實(shí)施實(shí)例實(shí)例I本發(fā)明的不同直徑載體用于自固定化生物膜(一)材料 1.活性污泥，取自北京市小紅門污水處理廠厭氧消化池底部污泥；2.載體,三層空心圓形聚乙烯或聚丙烯填料；3.有機(jī)生活垃圾餐廚垃圾，取自北京化工大學(xué)食堂泔水池； 4.厭氧消化反應(yīng)器自制IOL連續(xù)型攪拌式有機(jī)玻璃反應(yīng)器；(二)方法1.取活性污泥，先后經(jīng)20目和40目濾網(wǎng)后，用于自固定化生物膜的筑膜接種物；2.取餐廚垃圾，經(jīng)勻漿機(jī)粉碎勻漿，用固定化生物膜培養(yǎng)基質(zhì)和厭氧發(fā)酵基質(zhì)；分別取4L過(guò)濾后的活性污泥和4L發(fā)酵基質(zhì)混合完全后，泵注入連續(xù)攪拌式厭氧消化反應(yīng)器中；3.選擇直徑為Φ=10,15和25mm,高均為9mm圓柱型聚丙烯材質(zhì)的三層空心圓填料作為生物膜自固定化的載體，將該載體按照反應(yīng)器裝料量的30% (體積比)用于自固定化生物膜的培育；4.用直徑為O. 5-lmm尼龍線從填料的中心圓孔穿串，按厭氧消化反應(yīng)器攪拌槳轉(zhuǎn)動(dòng)方向，以螺旋形纏繞于攪拌槳上后，置入裝有的培養(yǎng)基質(zhì)反應(yīng)器中，密封并通入氮?dú)庵脫Q空氣30min ；5.啟動(dòng)反應(yīng)器的攪拌槳，以轉(zhuǎn)速120± 10轉(zhuǎn)/分鐘，每3小時(shí)攪拌一次，每次攪拌5min，在溫度為35°C條件，以有機(jī)負(fù)荷量為2. O gVS · Γ1 · cf1，進(jìn)行生物膜自固定，運(yùn)行10天，完成厭氧反應(yīng)器生物膜自固定化過(guò)程。(三)實(shí)例結(jié)果經(jīng)測(cè)定，直徑為Φ =10，15和25mm的載體填料，經(jīng)自固定化后，單位質(zhì)量載體的微生物固定量(干重)分別為195mg · g' 114mg · g_1和74 mg · g'均大于50mg · g'可滿足連續(xù)厭氧消化對(duì)菌體生物量的要求。實(shí)例2本發(fā)明的不同載體填充量用于自固定化生物膜(一)材料1.活性污泥，取自北京市小紅門污水處理廠厭氧消化池底部污泥；2.載體,三層空心圓形聚乙烯或聚丙烯填料；
3.有機(jī)生活垃圾餐廚垃圾，取自北京化工大學(xué)食堂泔水池；4.厭氧消化反應(yīng)器自制IOL連續(xù)型攪拌式有機(jī)玻璃反應(yīng)器；(二)方法1.取活性污泥，先后經(jīng)20目和40目濾網(wǎng)后，用于自固定化生物膜的筑膜接種物；2.取餐廚垃圾，經(jīng)勻漿機(jī)粉碎勻漿后，做為固定化生物膜培養(yǎng)基質(zhì)和厭氧發(fā)酵基質(zhì)；分別取4L過(guò)濾后的活性污泥和4L發(fā)酵基質(zhì)混合完全后，泵注入連續(xù)攪拌式厭氧消化反應(yīng)器中；3.選擇徑高為Φ=10Χ9πιπι圓柱型聚丙烯材質(zhì)的三層空心圓填料作為生物膜形成與固定的載體，將該載體按照裝料量25%，30%，35%(體積比)用于自固定化生物膜的培育；4.用直徑為O. 5-1_尼龍線從填料的中心圓孔穿串，按厭氧消化反應(yīng)器攪拌槳轉(zhuǎn)動(dòng)方向，以螺旋形纏繞于攪拌槳上后，置入裝有的培養(yǎng)基質(zhì)反應(yīng)器中，密封并通入氮?dú)庵脫Q空氣30min ；5.啟動(dòng)反應(yīng)器的攪拌槳，以轉(zhuǎn)速120± 10轉(zhuǎn)/分鐘，每3小時(shí)攪拌一次，每次攪拌5min，在溫度為35°C條件，有機(jī)負(fù)荷量為2. O gVS-Γ1 · cf1，進(jìn)行生物膜自固定，運(yùn)行10天，完成厭氧反應(yīng)器生物膜自固定化過(guò)程。(三)實(shí)例結(jié)果經(jīng)測(cè)定，按照裝料量25%，30%, 35% (體積比)用于自固定化生物膜的培育后，單位質(zhì)量載體的微生物固定量(干重)分別為155 mg · g_S 195mg · g_S和234 mg · g'均可滿足連續(xù)厭氧消化對(duì)菌體生物量的要求。 實(shí)例3本發(fā)明的有機(jī)負(fù)荷率用于自固定化生物膜(一)材料1.活性污泥，取自北京市小紅門污水處理廠厭氧消化池底部污泥；2.載體,三層空心圓形聚乙烯或聚丙烯填料；3.有機(jī)生活垃圾餐廚垃圾取自北京化工大學(xué)食堂泔水池；4.厭氧消化反應(yīng)器自制IOL連續(xù)型攪拌式有機(jī)玻璃反應(yīng)器；(二)方法1.取活性污泥，先后經(jīng)20目和40目濾網(wǎng)后，用于自固定化生物膜的筑膜接種物；2.取餐廚垃圾，經(jīng)勻漿機(jī)粉碎勻漿，用做固定化生物膜培養(yǎng)基質(zhì)和厭氧發(fā)酵基質(zhì)；分別取4L過(guò)濾后的活性污泥和4L發(fā)酵基質(zhì)混合完全后，泵注入連續(xù)攪拌式厭氧消化反應(yīng)器中；3.選擇徑高為Φ=25Χ9ι πι圓柱型聚丙烯材質(zhì)的三層空心圓填料作為生物膜形成與固定的載體，將該載體按照裝料量30% (體積比)用于自固定化生物膜的培育；4.用直徑為O. 5-lmm尼龍線從填料的中心圓孔穿串，按厭氧消化反應(yīng)器攪拌槳轉(zhuǎn)動(dòng)方向，以螺旋形纏繞于攪拌槳上后，置入裝有的培養(yǎng)基質(zhì)反應(yīng)器中，密封并通入氮?dú)庵脫Q空氣30min ；5.啟動(dòng)反應(yīng)器的攪拌槳，以轉(zhuǎn)速120± 10轉(zhuǎn)/分鐘，每3小時(shí)攪拌一次，每次攪拌5min，在溫度為 35°C條件，有機(jī)負(fù)荷量為 I gVS .L—15 gVS .L—1 U gVS .L—1 .cf1,2. 5 gVS · L—1 · d^,3 gVS · L—1 · d^,3. 25 gVS · L—1 · d—1，進(jìn)行生物膜自固定，運(yùn)行 10 天，完成厭氧反應(yīng)器生物膜自固定化過(guò)程。(三)實(shí)例結(jié)果經(jīng)測(cè)定，有機(jī)負(fù)荷量為I gVS · L—1 · cf1，1. 5 gVS · L—1 · d—1，2 gVS · L—1 · d—1，2. 5gVS · Γ1 -(1^,3 gVS · Γ1 · Cf1，3. 25 gVS · Γ1 · cf1，進(jìn)行生物膜自固定后，單位質(zhì)量載體的微生物固定量(干重)分別為 24 mg · g_1,47 mg · g_1, 74. 5 mg · g_1, 142 mg · g_1, 31Omg · g_1,和322 mg · g'除有機(jī)負(fù)荷量為I gVS · Γ1 · cf1和1. 5 gVS · Γ1 · cf1的掛膜量小于50gVS · L—1 · cf1外，其余均可滿足連續(xù)厭氧消化對(duì)菌體生物量的要求，但如果使用直徑較小的載體，可以有效的提高單位質(zhì)量載體的微生物固定量2. 8倍，因此有機(jī)負(fù)荷率在1-3. 25gVS · L-1 · cf1范圍內(nèi)均可實(shí)現(xiàn)厭氧消化的正常運(yùn)行。實(shí)例4本發(fā)明自固定化生物膜時(shí)間 (一)材料1.活性污泥，取自北京市小紅門污水處理廠厭氧消化池底部污泥；2.載體,三層空心圓形聚乙烯或聚丙烯填料；3.有機(jī)生活垃圾餐廚垃圾取自北京化工大學(xué)食堂泔水池；4.厭氧消化反應(yīng)器自制IOL連續(xù)型攪拌式有機(jī)玻璃反應(yīng)器；(二)方法1.取活性污泥，先后經(jīng)20目和40目濾網(wǎng)后，用于自固定化生物膜的筑膜接種物；2.取餐廚垃圾，經(jīng)勻漿機(jī)粉碎勻漿，用做固定化生物膜培養(yǎng)基質(zhì)和厭氧發(fā)酵基質(zhì)；分別取4L過(guò)濾后的活性污泥和4L發(fā)酵基質(zhì)混合完全后，泵注入連續(xù)攪拌式厭氧消化反應(yīng)器中；3.選擇徑高為Φ=10Χ9πιπι圓柱型聚丙烯材質(zhì)的三層空心圓填料作為生物膜形成與固定的載體，將該載體按照裝料量30% (體積比)用于自固定化生物膜的培育；4.用直徑為O. 5-lmm尼龍線從填料的中心圓孔穿串，按厭氧消化反應(yīng)器攪拌槳轉(zhuǎn)動(dòng)方向，以螺旋形纏繞于攪拌槳上后，置入裝有的培養(yǎng)基質(zhì)反應(yīng)器中，密封并通入氮?dú)庵脫Q空氣30min ；5.啟動(dòng)反應(yīng)器的攪拌槳，以轉(zhuǎn)速120± 10轉(zhuǎn)/分鐘，每3小時(shí)攪拌一次，每次攪拌5min，在溫度為35°C條件，有機(jī)負(fù)荷量為2 gVS -Γ1 (Γ1，進(jìn)行生物膜自固定，分別運(yùn)行5天，10天和15天，進(jìn)行厭氧反應(yīng)器生物膜自固定化過(guò)程。(三)實(shí)例結(jié)果經(jīng)測(cè)定，運(yùn)行5天，10天和15天進(jìn)行生物膜自固定后，單位質(zhì)量載體的微生物固定量(干重)分別為63 mg · g_1,195 mg · g_1, 217 mg · g'均可滿足連續(xù)厭氧消化對(duì)菌體生物量的要求。實(shí)例5本發(fā)明用于果、蔬垃圾厭氧消化(一)材料1.活性污泥，取自北京市小紅門污水處理廠厭氧消化池底部污泥；2.載體,徑高為Φ=10Χ9πιπι圓柱型聚丙烯材質(zhì)的三層空心圓填料；3.有機(jī)生活垃圾果、蔬垃圾取自北京化工大學(xué)食堂后廚前加工環(huán)節(jié)；
4.厭氧消化反應(yīng)器自制IOL厭氧序批式有機(jī)玻璃反應(yīng)器(有攪拌槳)；(二)方法1.取活性污泥，先后經(jīng)20目和40目濾網(wǎng)后，用于固定化生物膜的筑膜接種物；2.取果、蔬垃圾，經(jīng)勻漿機(jī)粉碎勻漿，用做固定化生物膜培養(yǎng)基質(zhì)和厭氧發(fā)酵基質(zhì)；分別取4L過(guò)濾后的活性污泥和4L發(fā)酵基質(zhì)混合完全后，泵注入序批式厭氧消化反應(yīng)器中；3.選擇徑高為Φ=10Χ9πιπι圓柱型聚丙烯材質(zhì)的三層空心圓填料作為生物膜形成與固定的載體，將該載體按照裝料量30% (體積比)用于自固定化生物膜的培育；4.用直徑為O. 5-lmm尼龍線從填料的中心圓孔穿串，按厭氧消化反應(yīng)器攪拌槳轉(zhuǎn)動(dòng)方向，以螺旋形纏繞于攪拌槳上后，置入裝有的培養(yǎng)基質(zhì)反應(yīng)器中，密封并通入氮?dú)庵脫Q空氣30min ；5.啟動(dòng)反應(yīng)器的攪拌槳，以轉(zhuǎn)速120± 10轉(zhuǎn)/分鐘，每3小時(shí)攪拌一次，每次攪拌5min，在溫度為35°C條件，以有機(jī)負(fù)荷量為I gVS -T1 ^cT1啟動(dòng)進(jìn)行生物膜自固定，運(yùn)行15天。6此后，分別按照有機(jī)負(fù)荷率為1. 5gVS · Γ1 · Cf1 (水力停留時(shí)間=30d)、2gVS .1/1 ·cf1 (水力停留時(shí)間=20d)、2. 5gVS .171 .cfV水力停留時(shí)間=20d)、2. 75gVS .171 .cf1(水力停留時(shí)間=20d)、3 gVS · I/1 · cf1 (水力停留時(shí)間=20d)、3. 25gVS · Γ1 · cf1 (水力停留時(shí)間=20d)、3. 5gVS · L-1 · cf1 (水力停留時(shí)間=20d)提升有機(jī)負(fù)荷，進(jìn)行果、蔬垃圾的厭氧消化，總共運(yùn)行260天；(三)實(shí)例結(jié)果通過(guò)測(cè)定過(guò)程中沼氣日產(chǎn)量和甲烷含量的結(jié)果如下表I所示。表I自固定化生物膜用于果蔬垃圾在不同負(fù)荷下厭氧消化產(chǎn)氣性能
權(quán)利要求
1.一種用于餐廚、果蔬垃圾的自固定化生物膜高效厭氧消化方法，其特征在于步驟如下 1).取沼氣工程或污水處理廠厭氧處理池底部活性污泥，先經(jīng)20目濾網(wǎng)粗濾去除較大的顆粒物和雜質(zhì)，再經(jīng)40目濾網(wǎng)，獲得活性污泥用于自固定化生物膜的筑膜接種物； 2).取有機(jī)生活垃圾經(jīng)勻漿機(jī)粉碎勻漿后作為厭氧基質(zhì)，用于培養(yǎng)固定化生物膜以及厭氧發(fā)酵； 3).將步驟I)和步驟2)中獲得的活性污泥和厭氧基質(zhì)，按照體積比1:1進(jìn)行混合，并注入連續(xù)攪拌式厭氧消化反應(yīng)器中； 4).選擇徑高為10X9mm- 25X9mm圓柱型聚丙烯或聚乙烯材質(zhì)的三層空心圓填料作為生物膜形成與固定的載體，將該載體按照體積裝料量25%-35%加載于上述連續(xù)攪拌式厭氧消化反應(yīng)器中；填料的加載用線從上述填料的中心圓孔穿串，以螺旋形方式纏繞于上述連續(xù)攪拌式厭氧消化反應(yīng)器的攪拌槳上； 5).密封連續(xù)攪拌式厭氧消化反應(yīng)器，并通入氮?dú)庵脫Q空氣； 6).啟動(dòng)攪拌槳以轉(zhuǎn)速120±10轉(zhuǎn)/分鐘，每3小時(shí)攪拌一次，每次攪拌5min，在溫度為35°C條件，有機(jī)負(fù)荷量為1-3. 25gVS L-1 cf1，進(jìn)行生物膜自固定，運(yùn)行5-15天后，即可用于連續(xù)厭氧消化。
全文摘要
一種用于餐廚、果蔬垃圾的自固定化生物膜高效厭氧消化方法涉及有機(jī)物厭氧消化領(lǐng)域的厭氧消化技術(shù)領(lǐng)域。現(xiàn)有技術(shù)通過(guò)包埋、交聯(lián)以及結(jié)合等方法形成的固定化載體技術(shù)，在應(yīng)用于成分復(fù)雜的厭氧消化基質(zhì)時(shí)，雖然可以獲得較好的消化效果，但載體容易破碎，使用時(shí)間短，成本較高。本發(fā)明借助一種聚乙烯或聚丙烯三層空心圓形聚乙烯或聚丙烯三層空心圓形填料，利用微生物自生長(zhǎng)特性，通過(guò)以順攪拌槳運(yùn)行方向固定成螺旋形后，在有機(jī)負(fù)荷率為1-3.25gVS·L-1·d-1，載體裝載率為25%-35%條件下，培養(yǎng)5-15天，即可用于連續(xù)厭氧發(fā)酵。本發(fā)明具有厭氧消化效率高，穩(wěn)定好，運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，成本低等特點(diǎn)，可適用于以餐廚垃圾、果蔬垃圾、畜禽糞便等有機(jī)殘余物的高效厭氧消化生產(chǎn)沼氣。
文檔編號(hào)B09B3/00GK103008324SQ201210488818
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月26日
發(fā)明者李秀金, 袁海榮, 沈飛, 鄒德勛, 朱保寧, 龐云芝, 張亞甜 申請(qǐng)人:北京化工大學(xué)