【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于厌氧发酵，特别涉及一种基于生物炭投加的厌氧膜生物反应器提质增效方法。
技术介绍
1、目前主流的处理餐厨垃圾的工艺采用厌氧发酵方式。通过厌氧发酵功能菌群的作用，将有机废弃物降解并转化为氢气、甲烷、短链脂肪酸等能源物质，从而在解决环境污染问题的同时缓解能源短缺问题。然而，在实际工程应用中，厌氧发酵系统普遍存在一些问题，如运行负荷低和难以提高效率等问题。因此，强化厌氧发酵系统的效能成为学界和工程界广泛关注的热点。
2、传统的厌氧发酵工艺，比如连续搅拌式反应器(cstr)，由于在较短的水力停留时间下运行，导致产甲烷菌易流失，厌氧发酵效率低，出水水质差。在现有技术中，通过使用厌氧膜生物反应器(anmbr)进行厌氧发酵，可以提高出水水质。然而，anmbr的实际应用也存在一些问题，特别是需要严格控制膜的污染问题。目前，控制膜污染的方法主要包括加入气体内循环和投加外援颗粒这两种类型，这两种方法都能有效地控制膜的污染问题。
3、然而在上述两种方法的联合运行中，投加惰性外援颗粒(树脂、纤维束等)很难达到既能提高厌氧反应效能又能减缓膜污染的工况。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于生物炭投加的厌氧膜生物反应器提质增效方法，该方法具有有效富集微生物；促进种间电子传递；同时减缓膜污染的特点，能够提高厌氧发酵效率的同时延长膜组件的使用寿命，提高厌氧膜生物反应器的处理效果。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的
3、一种基于生物炭投加的厌氧膜生物反应器提质增效方法，包括以下步骤；
4、(1)将基质加入配好的基质罐中进行低温储存(4℃)；
5、(2)通过蠕动泵将基质加入厌氧膜生物反应器中，控制进料时间，逐渐增加进料频率，以达到缩短水力停留时间的效果；
6、(3)向厌氧膜生物反应器中生物碳。
7、所述步骤(3)中生物炭的颗粒为400～700℃恒温缺氧烧制两小时，粒径为2～2.5mm的玉米芯生物炭，在反应器中的浓度为10～15g/l。
8、所述步骤(1)中的进料基质为种泥，种泥取自西安市汉斯啤酒厂中温厌氧消化池，ts为25.4±2.52g/l；ph为7.42±0.35；t-cod为25.75±1.58g/l；餐厨垃圾以西安建筑科技大学学生餐厅的餐厨垃圾组分为依据配置，ts为48.25±3.12g/l；ph为4.32±0.31；t-cod为75.15±5.63g/l。
9、所述步骤(3)中，厌氧膜生物反应器有效体积为1.5l的膜生物反应器，在35～37℃中温条件下运行，厌氧膜生物反应器中设置膜组件，所述膜组件为孔径0.2μm，面积0.0312㎡，材料为pvdf的浸没式平板膜。
10、所述步骤(3)中，厌氧膜生物反应器运行负荷为3.75g-cod/l/d～32.25g-cod/l/d，对应水力停留时间为20d～2.3d。
11、所述步骤(3)中，厌氧膜生物反应器运行有机负荷平均每日提高0.15g-cod/l/d，通过提高基质浓度或缩短水力停留时间提升厌氧发酵系统运行负荷；其中，在有机固体废弃物厌氧发酵处理领域，通过缩短水力停留时间的方式提升厌氧发酵系统的运行负荷。
12、所述步骤(3)中，厌氧膜生物反应器的厌氧发酵系统在启动阶段时，使用蠕动泵一次加入5ml已配好的基质，每隔2.4h一次；每天测定气量、气组指标，等到甲烷含量＞60％时，提升有机负荷，通过缩短每次的进料间隔，提升有机负荷。
13、所述步骤(3)中，厌氧膜生物反应器运行负荷增加的调控策略应稳定运行至少3天的时间，使厌氧系统产气稳定，随后测定系统中没有酸抑制后再在现有的负荷运行基础上进行提升运行负荷的调控。
14、所述步骤(3)中，厌氧膜生物反应器中的厌氧发酵系统在负荷调控过程中，需检测的厌氧发酵系统指标主要包括短链脂肪酸(tvfa)和ph，当短链脂肪酸累积超过10g-cod/l或ph低于6.5时，需及时降低厌氧发酵系统的运行负荷，解除酸抑制后再调控厌氧发酵系统运行负荷至可稳定运行的最大运行负荷。
15、本专利技术的有益效果：
16、本专利技术增强厌氧膜生物反应器的抗冲击负荷能力，生物炭可以促进vfa的降解，在高有机负荷时，系统不容易酸化，让反应稳定进行。
17、本专利技术提升系统产甲烷率，生物炭表面可富集关键产甲烷微生物提高甲烷产率。
18、本专利技术减缓膜污染速率，生物炭增加了膜表面的剪切作用力，阻碍了滤饼层的形成，延长膜组件使用寿命。
19、本专利技术中，生物炭强化菌群的种间电子传递效果，提升厌氧发酵系统的运行功效；比表面积大，利于功能微生物富集；高孔隙率，可以给微生物提供附着基底，稳定微生物群落；吸附性强，能够减少游离大分子、菌胶团及细胞的总量；(5)成本低廉，易于制得。
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1.一种基于生物炭投加的厌氧膜生物反应器提质增效方法，其特征在于，包括以下步骤；
2.根据权利要求1所述的一种基于生物炭投加的厌氧膜生物反应器提质增效方法，其特征在于，所述步骤(3)中生物炭的颗粒为400～700℃恒温缺氧烧制两小时，粒径为2～2.5mm的玉米芯生物炭，在反应器中的浓度为10～15g/L。
3.根据权利要求1所述的一种基于生物炭投加的厌氧膜生物反应器提质增效方法，其特征在于，所述步骤(1)中的进料基质为种泥，种泥，TS为25.4±2.52g/L；pH为7.42±0.35；T-COD为25.75±1.58g/L；餐厨垃圾，TS为48.25±3.12g/L；pH为4.32±0.31；T-COD为75.15±5.63g/L。
4.根据权利要求1所述的一种基于生物炭投加的厌氧膜生物反应器提质增效方法，其特征在于，所述步骤(3)中，厌氧膜生物反应器有效体积为1.5L的膜生物反应器，在35～37℃中温条件下运行，厌氧膜生物反应器中设置膜组件，所述膜组件为孔径0.2μm，面积0.0312㎡，材料为PVDF的浸没式平板膜。
5.根据
6.根据权利要求1所述的一种基于生物炭投加的厌氧膜生物反应器提质增效方法，其特征在于，所述步骤(3)中，厌氧膜生物反应器运行有机负荷平均每日提高0.15g-COD/L/d，通过提高基质浓度或缩短水力停留时间提升厌氧发酵系统运行负荷；其中，在有机固体废弃物厌氧发酵处理领域，通过缩短水力停留时间的方式提升厌氧发酵系统的运行负荷。
7.根据权利要求1所述的一种基于生物炭投加的厌氧膜生物反应器提质增效方法，其特征在于，所述步骤(3)中，厌氧膜生物反应器的厌氧发酵系统在启动阶段时，使用蠕动泵一次加入5ml已配好的基质，每隔2.4h一次；每天测定气量、气组指标，等到甲烷含量＞60％时，提升有机负荷，通过缩短每次的进料间隔，提升有机负荷。
8.根据权利要求1所述的一种基于生物炭投加的厌氧膜生物反应器提质增效方法，其特征在于，所述步骤(3)中，厌氧膜生物反应器运行负荷增加的调控策略应稳定运行至少3天的时间，使厌氧系统产气稳定，随后测定系统中没有酸抑制后再在现有的负荷运行基础上进行提升运行负荷的调控。
9.根据权利要求1所述的一种基于生物炭投加的厌氧膜生物反应器提质增效方法，其特征在于，所述步骤(3)中，厌氧膜生物反应器中的厌氧发酵系统在负荷调控过程中，需检测的厌氧发酵系统指标主要包括短链脂肪酸(TVFA)和pH，当短链脂肪酸累积超过10g-COD/L或pH低于6.5时，需及时降低厌氧发酵系统的运行负荷，解除酸抑制后再调控厌氧发酵系统运行负荷至可稳定运行的最大运行负荷。
...【技术特征摘要】
1.一种基于生物炭投加的厌氧膜生物反应器提质增效方法，其特征在于，包括以下步骤；
2.根据权利要求1所述的一种基于生物炭投加的厌氧膜生物反应器提质增效方法，其特征在于，所述步骤(3)中生物炭的颗粒为400～700℃恒温缺氧烧制两小时，粒径为2～2.5mm的玉米芯生物炭，在反应器中的浓度为10～15g/l。
3.根据权利要求1所述的一种基于生物炭投加的厌氧膜生物反应器提质增效方法，其特征在于，所述步骤(1)中的进料基质为种泥，种泥，ts为25.4±2.52g/l；ph为7.42±0.35；t-cod为25.75±1.58g/l；餐厨垃圾，ts为48.25±3.12g/l；ph为4.32±0.31；t-cod为75.15±5.63g/l。
4.根据权利要求1所述的一种基于生物炭投加的厌氧膜生物反应器提质增效方法，其特征在于，所述步骤(3)中，厌氧膜生物反应器有效体积为1.5l的膜生物反应器，在35～37℃中温条件下运行，厌氧膜生物反应器中设置膜组件，所述膜组件为孔径0.2μm，面积0.0312㎡，材料为pvdf的浸没式平板膜。
5.根据权利要求1所述的一种基于生物炭投加的厌氧膜生物反应器提质增效方法，其特征在于，所述步骤(3)中，厌氧膜生物反应器运行负荷为3.75g-cod/l/d～32.25g-cod/l/d，对应水力停留时间为20d～2.3d。
6.根据权利要求1所述的一种基于生物炭投加...
【专利技术属性】
技术研发人员：李倩，尤少文，陈松，袁帅，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：
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