A device and process for ethanol fermentation of corn straw coupled with anaerobic digestion of municipal sludge includes the following steps: mechanical truncation and grinding of corn straw into granules, and acid and heat pretreatment with dilute HCI solution in constant temperature water bath. The corn straw mixed liquor was fermented by the pH control method of ethanol fermentation to produce ethanol, and the product was mixed with municipal sludge for anaerobic co-digestion. The invention can achieve the following effects: improving the C/N of anaerobic co-digestion of municipal sludge, reducing its buffering performance, promoting the growth and metabolism of anaerobic microorganisms, stimulating the enrichment of Enterobacter spp. in microbial communities, establishing methane-producing mutual nutrient metabolism based on direct interspecific electron transfer, improving the efficiency of anaerobic co-digestion and methane-producing rate. The technology has the advantages of low investment cost, simple operation and obvious improvement effect. It can be applied to the upgrading of anaerobic co-digestion process in existing municipal sludge treatment plants.
【技术实现步骤摘要】
一种玉米秸秆乙醇型发酵耦合城市污泥厌氧共消化的装置与工艺
本专利技术涉及一种城市污泥厌氧生物处理的装置与工艺。
技术介绍
厌氧消化作为一种有效的可再生能源回收策略被广泛应用于处置城市污泥及其减量化。城市污泥含有较高浓度的氨氮，使其具有较低的C/N及较高的缓冲性能等特点，不利于厌氧微生物的生长和代谢。因此，常规的厌氧消化手段并不能有效地处置城市污泥。将城市污泥与含可生物降解有机质较高、碱度较低的有机废物混合，如餐厨垃圾、农产品废弃物、动物粪便等，进行厌氧共消化，能够明显改善C/N，降低缓冲性能，提高甲烷产量。然而，这种简单的工艺改进却没能从根本上解决限制厌氧共消化效率的关键问题——相对缓慢的产甲烷互养代谢。随着固体停留时间的缩短，产酸菌与产甲烷菌之间的电子和能量交换被破坏，造成产甲烷互养代谢停滞，进而抑制产甲烷菌的生长和代谢。产酸菌与产甲烷菌之间的电子和能量交换形式主要分为间接交换和直接交换。氢气(或甲酸)作为电子载体产生于产酸菌代谢有机物，进而被耗氢(或甲酸)产甲烷菌捕获并还原二氧化碳为甲烷的过程属于间接交换。种间氢气(或甲酸)传递需要耗氢(或甲酸)产甲烷菌持续地...
【技术保护点】
1.一种玉米秸秆乙醇型发酵耦合城市污泥厌氧共消化的装置，具有以下技术特征：设有乙醇发酵罐保温层(8)的乙醇发酵罐(7)罐体内为乙醇发酵罐悬浮污泥区(9)，所述乙醇发酵罐悬浮污泥区(9)底部设有乙醇发酵罐布水器(6)，乙醇发酵罐搅拌机主轴(10)穿过所述乙醇发酵罐(7)罐体的上盖伸入所述乙醇发酵罐悬浮污泥区(9)，所述乙醇发酵罐(7)罐体的上盖设有带阀门i(12)的乙醇发酵罐排气管i(11)；乙醇发酵罐进料泵(3)的一端经由管ii(2)插入进料池(1)而另一端经由管iii(4)、阀门ii(5)与所述乙醇发酵罐布水器(6)连接；设有下部为乙醇发酵沉降污泥区(16)的调节池(15...
【技术特征摘要】
1.一种玉米秸秆乙醇型发酵耦合城市污泥厌氧共消化的装置，具有以下技术特征：设有乙醇发酵罐保温层(8)的乙醇发酵罐(7)罐体内为乙醇发酵罐悬浮污泥区(9)，所述乙醇发酵罐悬浮污泥区(9)底部设有乙醇发酵罐布水器(6)，乙醇发酵罐搅拌机主轴(10)穿过所述乙醇发酵罐(7)罐体的上盖伸入所述乙醇发酵罐悬浮污泥区(9)，所述乙醇发酵罐(7)罐体的上盖设有带阀门i(12)的乙醇发酵罐排气管i(11)；乙醇发酵罐进料泵(3)的一端经由管ii(2)插入进料池(1)而另一端经由管iii(4)、阀门ii(5)与所述乙醇发酵罐布水器(6)连接；设有下部为乙醇发酵沉降污泥区(16)的调节池(15)，带有阀门iii(13)的管iv(14)一端连接乙醇发酵罐(7)罐体一侧的上方而另一侧连接所述调节池(15)的顶部；调节池回流泵(18)的一端经由管v(17)与调节池(15)下部的乙醇发酵沉降污泥区(16)连接而另一端经由阀门iv(19)、管vi(20)与所述乙醇发酵罐布水器(6)连接；设有污泥发酵罐保温层(27)的污泥发酵罐(26)罐体内为污泥发酵罐悬浮污泥区(31)，该污泥发酵罐悬浮污泥区(31)底部设有污泥发酵罐布水器(25)，污泥发酵罐搅拌机主轴(32)穿过污泥发酵罐(26)罐体上盖伸入所述污泥发酵罐悬浮污泥区(31)，污泥发酵罐(26)罐体的上盖设有带阀门v(34)的污泥发酵罐排气管vii(33)；污泥发酵罐(26)罐体的一侧设有城市污泥进料口(30)，城市污泥由该城市污泥进料口(30)经阀门vii(29)、管x(28)与所述发酵罐(26)罐体内的污泥发酵罐悬浮污泥区(31)连接；污泥发酵罐进料泵(23)的一端经由管viii(24)与所述污泥发酵罐布水器(25)连接而另一端经由管ix(21)、阀门vi(22)与所述调节池(15)下部的乙醇发酵沉降污泥区(16)连接；设有下部为污泥沉降区(38)的污泥池(37)，带有阀门viii(36)的管xi(35)一端连接所述污泥发酵罐(26)罐体一侧的上方而另一侧连接污泥池(37)的顶部；污泥池回流泵(39)的一端经由管xii(40)与所述污泥池(37)下部的污泥沉降区(38)连接而另一端经由阀门ix(41)、管xiii(42)与污泥发酵罐布水器(25)连接；所述污泥池(37)的一侧设有带阀门x(44)的管xiv(43)。2.一种使用上述装置的玉米秸秆乙醇型发酵耦合城市污泥厌氧共消化工艺包括以下工序：1)采用粉碎机将玉米秸秆机械截断成长度为20-50mm的片状玉米秸秆，最佳直径为30mm；采用球磨机将该片状玉米秸秆打磨成直径为2-5mm的颗粒状玉米秸秆，最佳直径为3mm；2)将1)中打磨好的颗粒状玉米秸秆与水按1g玉米秸秆与50-100mL水的比例混合，最佳比例为1g秸秆混合80mL水，得到玉米秸秆混合液；3)采用纯度≥95％的工业级浓HCI溶液与水按比例为1:3-1:5混合，最佳比例为1:4，配制成2-4mol/L稀HCI溶液，最佳浓度为4mol/L，并将配制好的稀HCl溶液加入2)中玉米秸秆混合液，使其pH值为4.0-5.0，最佳pH值为4.5；4)采用恒温水浴对3)中酸性玉米秸秆混合液进行热预处理，恒温水浴温度为80-90℃，最佳温度为85℃，预处理时间为1-4h，最佳时间为2h；5)热预处理后，将4)中酸性玉米秸秆混合液转移至进料池(1)；6)采用完全混合式厌氧消化器作为本工艺的乙醇发...
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