一种侧流微曝气耦合主流电驱动的厌氧消化系统技术方案

本发明专利技术涉及一种侧流微曝气耦合主流电驱动的厌氧消化系统，侧包括侧流微曝气反应器和主流MEC反应器；侧流微曝气反应器和主流MEC反应器通过泵连接；侧流微曝气反应器包括设于侧流微曝气反应器底部的曝气盘、ORP探头；侧流微曝气反应器还包括与曝气盘连接的曝气管，曝气管上设有阀门，阀门与控制器通信连接，控制器与ORP探头通信连接；主流MEC反应器包括上下间隔布置并由两根竖向布置的导线串联的生物阳极板和生物阴极板。与现有技术相比，本发明专利技术的侧流微曝气耦合主流电驱动的厌氧消化系统降解效率高，有机物水解效率更高；处理效率高，污泥停留时间更短；在更高有机负荷率条件下具备更好的稳定性；能源回收率高，甲烷产量和含量更高。更高。更高。

【技术实现步骤摘要】
一种侧流微曝气耦合主流电驱动的厌氧消化系统


[0001]本专利技术涉及厌氧消化处理
，尤其是涉及一种侧流微曝气耦合主流电驱动的厌氧消化系统。

技术介绍

[0002]厌氧消化是实现有机固废减量化、稳定化、无害化和资源化的重要手段。良好的反应器构造是实现厌氧消化高效运行的保障，而在此之前，曾出现一些具有划时代的具有里程碑意义的厌氧消化反应器，比如序批式反应器(SBR)、膜生物反应器(MBR)、移动床生物膜反应器(MBBR)、上流式厌氧污泥床(UASB)等，然而这些反应器只适用于处理有机废水，不宜用于处理含固率较高的有机固体废弃物。连续搅拌箱式反应器(CSTR)可以用于处理高含固率的有机固废，也是当前有机固废厌氧消化实际工程中用到最多的反应器，然而由于其流态为完全混合式，而厌氧消化过程涉及到多步反应并涉及到多种类型的微生物，在CSTR反应器中这些微生物通常不能出于自己最高活性状态，导致其处理周期(污泥停留时间，SRT)长达20天以上，严重影响了其处理效率。
[0003]为了提高厌氧消化效率，前人专利技术了两相厌氧消化反应器，将整个厌氧消化过程分成了水解产酸相和产甲烷相，从而实现不同功能微生物均能保持在各自最高活性区间工作，尽管如此，该反应器较低的水解效率依然是限制有机固废处理效率和产甲烷量的关键瓶颈。而且，该反应器对水解功能性微生物的筛选是通过在水解产酸相中调高酸度筛选功能性微生物，沼液进入产甲烷相中需要加碱中和，这无疑增大了反应器运行费用。还有人专利技术了微生物电解池(MEC)驱动的厌氧消化反应器用于强化厌氧消化效率，然而由于阳极富集的电活性微生物主要是地杆菌(Geobacter)，该菌只能利用小分子有机物(如甲醇、乙酸、乙醇等)，却不能实现复杂有机物的水解、产酸，因此不能大幅度提升有机物的降解效率，更不能缩短厌氧消化所需的时间。还有人尝试在CSTR反应器中通入少量的氧化性物质(比如空气、过氧化钙等)用于富集兼性菌，实现对有机物的高效水解效率，但是该反应器需要比较良好地调控，否则过量的氧化性物质会破坏产甲烷菌的生存环境，造成系统崩溃。鉴于此，需要对当前反应器进行新的改进，以实现对有机固废更高效、更高稳定性、更高资源回收效率的处理处置。

技术实现思路

[0004]本专利技术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侧流微曝气耦合主流电驱动的厌氧消化系统，用于处理含固率较高的有机固废，也适用于处理有机废水，该系统包括一个侧流微曝气反应器和一个主流MEC反应器，其中侧流微曝气反应器用于强化有机固废的水解和酸化，主流MEC反应器用于强化产甲烷过程，经侧流微曝气反应器处理的沼液通过泵输送到主流MEC反应器中，实现高效产甲烷。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]本专利技术的目的是提供一种侧流微曝气耦合主流电驱动的厌氧消化系统，所述侧流
微曝气耦合主流电驱动的厌氧消化系统包括侧流微曝气反应器(侧流反应器)和主流MEC反应器(主流反应器)；所述侧流微曝气反应器和主流MEC反应器通过泵连接；所述侧流微曝气反应器用于强化有机固废的水解和酸化，所述主流MEC反应器用于强化产甲烷过程，经侧流微曝气反应器处理的沼液通过泵输送到主流MEC反应器中，实现高效产甲烷。
[0007]所述侧流微曝气反应器包括设于侧流微曝气反应器底部的曝气盘、ORP探头；所述侧流微曝气反应器还包括与所述曝气盘连接的曝气管，所述曝气管上设有阀门，所述阀门与控制器通信连接，所述控制器与所述ORP探头通信连接；由所述ORP探头收集侧流微曝气反应器中的ORP数据上传至所述控制器，所述控制器控制所述阀门的开关，实现对曝气量的精准控制，由此实现兼性微生物的富集，进而实现对固废中有机物的高效水解。
[0008]所述主流MEC反应器包括生物阳极板和生物阴极板，所述生物阳极板和所述生物阴极板呈上下间隔布置并由两根竖向布置的导线串联，由此实现对侧流进来的沼液中残留的氧化性物质的高效去除以保护主流中的产甲烷菌，还能实现水解酸化产物的高效甲烷化，主流MEC反应器中设置微生物电解池的极板，一方面可以用于消除来自于侧流微曝气反应器沼液中残留的活性氧以保护产甲烷菌，另一方面可以富集电活性微生物，实现对水解、产酸产物的高效甲烷化。
[0009]进一步地，侧流微曝气反应器中微曝气旨在富集兼性微生物以实现对有机物的深度水解，可以采用包括注入含有过氧化钙、过氧化氢的溶液等手段进行增强。
[0010]优选地，所述生物阳极板和所述生物阴极板为环状电极板，布置方式为竖向间隔分布，固定在主流MEC反应器壁上。
[0011]进一步地，所述侧流微曝气反应器和主流MEC反应器通过导管和蠕动泵连接，用于将侧流微曝气反应器中的沼液传输到主流MEC反应器中。
[0012]进一步地，所述侧流微曝气反应器还包括第一反应器罐体、第一搅拌电机、第一搅拌桨、第一电热棒；所述第一搅拌桨贯穿所述第一反应器罐体；所述第一搅拌电机的输出端与所述第一搅拌桨连接，以驱动所述第一搅拌桨转动；所述第一电热棒贯穿所述第一反应器罐体。
[0013]进一步地，所述侧流微曝气反应器还包括进料口、第一出料口、第一沼气收集管；所述进料口、所述第一出料口和所述第一沼气收集管均设于所述第一反应器罐体上。
[0014]进一步地，所述主流MEC反应器还包括第二反应器罐体、第二搅拌电机、第二搅拌桨、第二电热棒；所述第二搅拌桨贯穿所述第二反应器罐体；所述第二搅拌电机的输出端与所述第二搅拌桨连接，以驱动所述第二搅拌桨转动；所述第二电热棒贯穿所述第二反应器罐体。
[0015]进一步地，所述主流MEC反应器还包括第二出料口、第二沼气收集管；所述第二出料口和所述第二沼气收集管均设于所述第二反应器罐体上。
[0016]进一步地，两根竖向布置的导线分别接直流电源的正极与负极。
[0017]优选地，所述侧流微曝气反应器和主流MEC反应器的体积比为1:2～1:3。
[0018]进一步地，所述控制器内部包括逻辑控制器，所述控制器的输入信号为ORP探头传输的数据信号，输出信号为传输至阀门的电信号；所述阀门为电磁阀。
[0019]进一步地，所述通信连接包括无线或有线连接。
[0020]上述流微曝气耦合主流电驱动的厌氧消化系统的工作方法及工作原理如下：
[0021]首先，底物通过进料口通入侧流微曝气反应器，并在侧流微曝气反应器中进行微曝气，随着曝气的进行，侧流微曝气反应器中的ORP数值逐步提升，ORP探头将侧流微曝气反应器的ORP数值传输到控制器中，当侧流微曝气反应器中的ORP值达到设定值时，控制器控制曝气管的阀门关闭，侧流微曝气反应器停止曝气，此时侧流微曝气反应器中的兼性菌开始大量增殖，侧流微曝气反应器中的有机物进行高效地水解反应。
[0022]随着侧流微曝气反应器中的微量分子氧的消耗，侧流微曝气反应器的ORP数值开始下降，当下降到设定值时，控制器控制曝气管上的阀门打开，开始为侧流微曝气反应器曝气。
[0023]曝气反应的过程本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种侧流微曝气耦合主流电驱动的厌氧消化系统，其特征在于，所述侧流微曝气耦合主流电驱动的厌氧消化系统包括侧流微曝气反应器和主流MEC反应器；所述侧流微曝气反应器和主流MEC反应器通过泵连接；所述侧流微曝气反应器包括设于侧流微曝气反应器底部的曝气盘(7)、ORP探头(8)；所述侧流微曝气反应器还包括与所述曝气盘(7)连接的曝气管(6)，所述曝气管上设有阀门，所述阀门与控制器(13)通信连接，所述控制器(13)与所述ORP探头(8)通信连接；所述主流MEC反应器包括生物阳极板(11)和生物阴极板(12)，所述生物阳极板(11)和所述生物阴极板(12)呈上下间隔布置并由两根竖向布置的导线串联。2.根据权利要求1所述一种侧流微曝气耦合主流电驱动的厌氧消化系统，其特征在于，所述生物阳极板(11)和所述生物阴极板(12)为环状电极板，布置方式为竖向间隔分布，固定在主流MEC反应器壁上。3.根据权利要求1所述一种侧流微曝气耦合主流电驱动的厌氧消化系统，其特征在于，所述侧流微曝气反应器和主流MEC反应器通过导管和蠕动泵(10)连接。4.根据权利要求1所述一种侧流微曝气耦合主流电驱动的厌氧消化系统，其特征在于，所述侧流微曝气反应器还包括第一反应器罐体、第一搅拌电机(1)、第一搅拌桨(3)、第一电热棒(4)；所述第一搅拌桨(3)贯穿所述第一反应器罐体；所述第一搅拌电机(1)的输出端与所述第一搅拌桨(3)连接，以驱动所述第一搅拌桨(3)转动；所述第一电热棒(4)贯穿所述第一反...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴晓虎，陈永栋，李磊，刘昊宇，杨东海，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：