一种强化有机废水发酵产气的方法技术

技术编号:18438763 阅读:26 留言:0更新日期:2018-07-14 04:27
本发明专利技术公开了一种强化有机废水发酵产气的方法。将有机废水进行混合搅拌加热,在厌氧生物反应器内进行厌氧发酵,首先进行中温发酵,发酵温度为30~40℃,其利于中温甲烷菌,然后进行高温发酵,发酵温度为45~55℃,其利于高温甲烷菌;厌氧生物反应器内调节pH值保持为6~8;保温发酵4‑6天产生沼气,同时发酵过程中加入活性炭和沸石负载纳米铁粉的复合材料(AC‑Fe/Zeolite‑Fe)在厌氧生物反应器内实现有机毒性组分和氨氮的脱除降毒,并同时通过纳米铁粉强化菌间电子传递促进发酵。本发明专利技术的方法简单易操作,具有发酵周期短、成本低、耗能低、产气率高的优势;改善废水的发酵产甲烷性能,实现了废水高效发酵能量提质利用。

A method for strengthening the fermentation of organic wastewater by fermentation

The invention discloses a method for intensifying the fermentation of organic wastewater to produce gas. The organic wastewater was mixed and heated in the anaerobic bioreactor for anaerobic fermentation. First, medium temperature fermentation was carried out, the fermentation temperature was 30~40 C, which was beneficial to mesophilic methanogens, and then fermented at high temperature, and the fermentation temperature was 45~55, which was beneficial to the high temperature methane bacteria; the pH value of the anaerobic bioreactor was 6. To 8, heat preservation and fermentation for 6 days and 6 days to produce biogas, at the same time, in the process of fermentation, active carbon and zeolite loaded nano iron powder (AC Fe/Zeolite Fe) were added to the anaerobic bioreactor to achieve organic toxic components and ammonia nitrogen removal and detoxification, and the fermentation was promoted through the electron transfer between the nanoscale iron powder strong bacteria. The method is simple and easy to operate, has the advantages of short fermentation period, low cost, low energy consumption and high gas production rate, and improves the performance of methane production by fermentation of waste water, and realizes the utilization of high efficiency fermentation energy for wastewater.

【技术实现步骤摘要】
一种强化有机废水发酵产气的方法
本专利技术涉及废水产气
,尤其涉及一种强化有机废水发酵产气的方法。
技术介绍
厌氧消化(AD)是利用自然界存在的微生物将有机原料转化为可燃气体(CH4和H2)的方法。目前,国际上普遍认为AD过程分为三个阶段:(1)水解发酵阶段,原料中复杂大分子有机物质在水解及发酵菌的作用下进行水解和发酵,变成醇类、脂肪酸、氨基酸等小分子物质;(2)产氢产乙酸阶段,第一阶段的产物在产氢产乙酸菌的作用下转化为乙酸、H2和CO2;(3)产甲烷阶段,甲烷菌把乙酸、甲酸、甲醇、H2、CO2等物质通过不同的路径转化为甲烷。而目前存在发酵周期长、产甲烷底物不足、产气率低等问题。科研人员通常采用包括酸/碱预处理、机械研磨、超声波/微波处理等多种方法对消化原料进行预先降解,以改善其厌氧消化性能。这些前处理过程增加成本,耗能高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种强化有机废水发酵产气的方法,以解决上述技术问题。为实现上述目的本专利技术采用以下技术方案:一种强化有机废水发酵产气的方法,包括如下步骤:将有机废水进行混合搅拌加热,在厌氧生物反应器内进行厌氧发酵,首先进行中温发酵,发酵温度为30~40℃,其利于中温甲烷菌,然后进行高温发酵,发酵温度为45~55℃,其利于高温甲烷菌;厌氧生物反应器内调节pH值保持为6~8;保温发酵4-6天产生沼气,同时发酵过程中加入活性炭和沸石负载纳米铁粉的复合材料(AC-Fe/Zeolite-Fe)。酚类、醛类等有机物质在高浓度时会抑制微生物活动,但浓度较低时则可被微生物消化产出CH4和CO2。活性炭通过吸附作用降低发酵初期有机毒性组分的浓度,并在后期缓慢释放,控制发酵液中有机毒性组分在合适的浓度之内,并在微生物的作用下实现有机毒性组分的逐步降解,沸石晶体结构中存在Na+、Ca2+、Mg2+等离子,能够置换废水中的NH4+,降低NH4+对微生物的毒害抑制作用,纳米铁粉能够强化菌间电子传递,进而促进发酵。作为本专利技术进一步方案,所述有机废水为工农业生产产生的废水,除了含有低聚糖、脂肪酸、氨基酸、醇类等易被微生物代谢消耗的成分外,还含有酚类、醛类、氨氮等成分,对微生物细胞及其活性具有毒害抑制作用。作为本专利技术进一步方案,活性炭和沸石负载纳米铁粉的复合材料(AC-Fe/Zeolite-Fe)采用“FeCl2吸附-NaBH4还原”的方法制得,即先将Fe2+吸附于活性炭和沸石材料上,再通过NaBH4将吸附的Fe2+还原成Fe;其中活性炭和沸石的质量比例为1:1。作为本专利技术进一步方案,高温发酵后保温温度为50℃。作为本专利技术进一步方案,所述厌氧生物反应器采用搅拌槽式反应器。作为本专利技术进一步方案,AC-Fe/Zeolite-Fe加入量与有机废水的重量比例为1∶1000~1∶200,即1g/L~5g/L。本专利技术的有益效果是:本专利技术的方法简单易操作,具有发酵周期短、成本低、耗能低、产气率高的优势;且实现氨氮的脱除和有机毒性成分的浓度调控,同步实现有机废水降毒与强化发酵,改善废水的发酵产甲烷性能,实现了废水高效发酵能量提质利用。附图说明图1为本申请实施例1中甲烷7天累积产量示意图;图2为本申请实施例2中甲烷7天累积产量示意图;图3本申请实施例3中甲烷7天累积产量示意图。具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本专利技术保护的范围。实施例1以某面粉生产厂家为例,其排出的有机废水,进入搅拌槽式反应器进行混合搅拌加热,进行厌氧发酵,发酵温度阶段进行,首先进行中温发酵,发酵温度为40℃,其利于中温甲烷菌,时间为24小时,然后进行高温发酵,发酵温度为55℃,其利于高温甲烷菌;厌氧生物反应器内调节pH值保持为6;保温高50℃,发酵6天产生沼气,同时发酵过程中加入活性炭和沸石负载纳米铁粉的复合材料(AC-Fe/Zeolite-Fe),AC-Fe/Zeolite-Fe采用FeCl2吸附-NaBH4还原”的方法制得;AC-Fe/Zeolite-Fe加入量与有机废水的重量比例为1∶1000;在厌氧生物反应器内实现有机毒性组分和氨氮的脱除降毒,并同时通过纳米铁粉强化菌间电子传递促进发酵,活性炭通过吸附作用降低发酵初期有机毒性组分的浓度,并在后期缓慢释放,在微生物的作用下实现有机毒性组分的逐步降解。面粉厂废水厌氧消化时,加入AC-Fe/Zeolite-Fe与未加入AC-Fe/Zeolite-Fe(空白样品)的条件下,甲烷7天累积产量如图1所示。未加入AC-Fe/Zeolite-Fe的空白样品,甲烷7天累积产量为209.4mL/gCOD(化学需氧量),而加入AC-Fe/Zeolite-Fe的发酵样品,甲烷7天累积产量为253.9mL/gCOD。实施例2以农村家庭生活废水与养殖废水的混合废水(生活废水与养殖废水的比例约为1:1.8)为例,其排出的有机废水,进入搅拌槽式反应器进行混合搅拌加热,进行厌氧发酵,发酵温度阶段进行,首先进行中温发酵,发酵温度为35℃,其利于中温甲烷菌,时间为12小时,然后进行高温发酵,发酵温度为50℃,其利于高温甲烷菌;厌氧生物反应器内调节pH值保持为8;保温高50℃,发酵6天产生沼气,同时发酵过程中加入活性炭和沸石负载纳米铁粉的复合材料(AC-Fe/Zeolite-Fe),AC-Fe/Zeolite-Fe采用FeCl2吸附-NaBH4还原”的方法制得;AC-Fe/Zeolite-Fe加入量与有机废水的重量比例为1∶1000;在厌氧生物反应器内实现有机毒性组分和氨氮的脱除降毒,并同时通过纳米铁粉强化菌间电子传递促进发酵,活性炭通过吸附作用降低发酵初期有机毒性组分的浓度,并在后期缓慢释放,在微生物的作用下实现有机毒性组分的逐步降解。农村家庭生活废水与养殖废水的混合废水厌氧发酵时,加入AC-Fe/Zeolite-Fe与未加入AC-Fe/Zeolite-Fe(空白样品)的条件下,甲烷7天累积产量如图2所示。未加入AC-Fe/Zeolite-Fe的空白样品,甲烷7天累积产量为186.9mL/gCOD,而加入AC-Fe/Zeolite-Fe的发酵样品,甲烷7天累积产量为240.1mL/gCOD。实施例3以玉米杆水热碳化工艺废水为例,水热碳化温度为200℃,废水中毒性物质(包括酚类、氨氮、醛类等物质)严重,这些毒性物质对微生物有毒害作用,降低微生物的活性、甚至致死,严重对微生物分解产生影响,其排出的有机废水,进入搅拌槽式反应器进行混合搅拌加热,进行厌氧发酵,发酵温度阶段进行,首先进行中温发酵,发酵温度为40℃,其利于中温甲烷菌,时间为24小时,然后进行高温发酵,发酵温度为55℃,其利于高温甲烷菌;厌氧生物反应器内调节pH值保持为8;保温高50℃,发酵2天产生沼气,且产气量随时间延长而增大,8-12天达到最大化,同时发酵过程中加入活性炭和沸石负载纳米铁粉的复合材料(AC-Fe/Zeolite-Fe),AC-Fe/Zeolite-Fe采用“FeCl2吸附-NaBH4还原”的方法制得;AC-Fe/Zeolite-Fe加入量与废水的重量比本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种强化有机废水发酵产气的方法,其特征在于,包括如下步骤:将有机废水进行混合搅拌加热,在厌氧生物反应器内进行厌氧发酵,首先进行中温发酵,发酵温度为30~40℃,其利于中温甲烷菌,然后进行高温发酵,发酵温度为45~55℃,其利于高温甲烷菌;厌氧生物反应器内调节p H值保持为6~8;保温发酵4‑6天产生沼气,同时发酵过程中加入活性炭和沸石负载纳米铁粉的复合材料(AC‑Fe/Zeolite‑Fe),在厌氧生物反应器内实现有机毒性组分和氨氮的脱除降毒,并同时通过纳米铁粉强化菌间电子传递促进发酵,活性炭通过吸附作用降低发酵初期有机毒性组分的浓度,并在后期缓慢释放,在微生物的作用下实现有机毒性组分的逐步降解。

【技术特征摘要】
1.一种强化有机废水发酵产气的方法,其特征在于,包括如下步骤:将有机废水进行混合搅拌加热,在厌氧生物反应器内进行厌氧发酵,首先进行中温发酵,发酵温度为30~40℃,其利于中温甲烷菌,然后进行高温发酵,发酵温度为45~55℃,其利于高温甲烷菌;厌氧生物反应器内调节pH值保持为6~8;保温发酵4-6天产生沼气,同时发酵过程中加入活性炭和沸石负载纳米铁粉的复合材料(AC-Fe/Zeolite-Fe),在厌氧生物反应器内实现有机毒性组分和氨氮的脱除降毒,并同时通过纳米铁粉强化菌间电子传递促进发酵,活性炭通过吸附作用降低发酵初期有机毒性组分的浓度,并在后期缓慢释放,在微生物的作用下实现有机毒性组分的逐步降解。2.根据权利要求1所述的一种强化有机废水发酵产气的方法,其特征在于,所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵争辉
申请(专利权)人:华北电力大学保定
类型:发明
国别省市:河北,13

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1