【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高浓度有机废水处理，具体是涉及一种溢流式两相厌氧发酵装置及应用方法。
技术介绍
1、随着工业的发展，工业有机废水污染越来越严重。高浓度有机废水的完全厌氧发酵过程可分为水解、酸化和甲烷化三个阶段，而水解酸化和产甲烷之间的不平衡会导致酸积累严重，使厌氧发酵失败。因此，将水解酸化和产甲烷这两个过程在两个独立装置中分别进行的两相发酵方式被广泛运用于高浓度有机废水处理，其不仅为水解酸化菌和产甲烷菌分别提供各自最佳的生长繁殖条件，使其在各自装置中得到最高的反应速率，并且缓解了高有机负荷对产甲烷过程的影响，有效提高了有机废水处理效果。
2、现阶段两相厌氧发酵工艺是将水解酸化和产甲烷装置简单串联进行物料传递，独立的两相装置阻碍了水解酸化菌和产甲烷菌间的电子及质子流交换，削弱了水解酸化菌和产甲烷菌间的互营关系，使两相发酵周期长、废水处理不够彻底。目前主要通过将水解酸化池产生气体(二氧化碳和氢气)泵入甲烷生产池进行再利用来提高两相厌氧发酵资源化效率，但这仍存在两相间传质效率低的问题。
3、因此，在保证高浓度有机废水处理效率前提下，提高两相厌氧发酵传质传效是目前亟需解决的问题。
技术实现思路
1、针对上述存在的问题，本专利技术提供了一种溢流式两相厌氧发酵装置及应用方法。
2、本专利技术的技术方案是：
3、一种溢流式两相厌氧发酵装置，包括密封箱体，所述密封箱体内部左右两侧设有水解酸化池和甲烷生产池，所述水解酸化池和甲烷生产池之间设有溢流槽，所述
4、进一步地，所述溢流槽为l型设置，溢流槽顶部低于所述水解酸化池顶部边缘且溢流槽底部延伸至所述甲烷生产池底部，水解酸化池底部设有与所述进水管连通的第一多孔隔板，甲烷生产池底部设有与溢流槽连通的第二多孔隔板。
5、说明：通过溢流槽的设置能够通过溢流的方式连接两个独立的水解酸化池和甲烷生产池，提高空间利用效率和减少两相间通过水泵泵送废水的能源损耗。
6、进一步地，所述电极为铂网电极，所述外接电源连接外接电阻。
7、说明：通过在两相间加入电极进一步强化两相发酵，并将水解酸化池产生的电子用于甲烷生产池以平衡水解酸化速率，提高两相发酵效率。
8、进一步地，所述水解酸化池和甲烷生产池形状大小相同，且水解酸化池底部距所述溢流槽顶部的高度与甲烷生产池底部距所述排水管的高度相同，所述三相分离器与水解酸化池和甲烷生产池内壁有1～5mm间隙，排水管位于三相分离器上方，污泥床的液位高度位于水解酸化池和甲烷生产池内1/4～1/3处。
9、进一步地，两个所述三相分离器顶部均设有排气管。
10、说明：通过三相分离器及时收集水解酸化池和甲烷生产池中产生的气体。
11、本专利技术还公开了一种溢流式两相厌氧发酵装置的应用方法，包括以下步骤：
12、s1、污泥接种：将厌氧污泥分别接种到水解酸化池和甲烷生产池底部形成污泥床，直至污泥床的液位高度位于水解酸化池和甲烷生产池内1/4～1/3处；
13、s2、污泥培养驯化：通过进水管注入含有微量元素的模拟易酸化废水，开启外接电源，以低有机负荷运行7～15d，所述低有机负荷为：
14、模拟易酸化废水中有机负荷率为0.2～1kg cod/(m3·d)，注入速度为(n/1000～n/200)ml/min，其中，n为水解酸化池和甲烷生产池的体积；
15、随后提高模拟易酸化废水中有机负荷率至1～4kg cod/(m3·d)，提高注入速度至(n/800～n/200)ml/min，控制密封箱体内部温度为35～37℃，密封箱体中水利停留时间为8～24h，保持3～5d；
16、s3、废水处理：将待处理废水通过进水管注入到水解酸化池中，注入速度为(n/800～n/200)ml/min，开启外接电源，进行水解酸化反应，控制密封箱体内部温度为35～37℃，废水被分解为挥发性脂肪酸，同时产生的部分电子通过电势差传递到甲烷生产池，接着废水经过溢流槽进入甲烷生产池，厌氧污泥利用水解酸化池通过外电路传递的电子及耦合电子转移的质子和水解酸化池产生的优质碳源进行甲烷合成，保持水解酸化池ph稳定在5.8～6.5，甲烷生产池ph稳定在6.8～7.2，密封箱体中水利停留时间为8～24h，最后废水经排水管排出，两个三相分离器收集产生气体；
17、s4、废物检测：检测并保持外接电阻两端电压稳定，同时检测水解酸化池和甲烷生产池产生的气体组分和废水cod。
18、进一步地，所述厌氧污泥为絮状，厌氧污泥的可挥发性悬浮物vss含量为3～5％，厌氧污泥接种前用质量浓度为0.9％的生理盐水清洗3～5遍。
19、说明：通过生理盐水对厌氧污泥进行清洗，洗掉厌氧污泥中的杂质，包括悬浮物和溶解性有机物。
20、进一步地，所述含有微量元素的模拟易酸化废水中c6h12o6的含量为1800～1900mg/l，nh4cl的含量为180～190mg/l，kh2po4的含量为70～80mg/l，mncl2·4h2o的含量为2mg/l，cacl2的含量为2mg/l，fecl3的含量为1mg/l，zncl2·4h2o的含量为1mg/l，mgcl2·6h2o的含量为1mg/l。
21、说明：通过模拟易酸化废水对厌氧污泥进行培养驯化，使其能够后续对废水进行高效处理。
22、进一步地，所述步骤s3中外接电源电压为0.4～1.5v，外接电源的外接电阻为0.1-2mω。
23、本专利技术的有益效果是：
24、本专利技术的一种溢流式两相厌氧发酵装置及应用方法集高浓度有机废水处理、微生物培养驯化和发酵性能测试于一身，通过溢流的方式对废水进行连续深度处理，废水首先进入水解酸化池，接着通过溢流槽进入甲烷生产池，最后由甲烷生产池排出，去除了两池间泵送水流的能源损耗，强化了水解酸化池和甲烷生产池间的传质传效，不仅能够实现水解酸化和产甲烷过程的动态平衡，而且极大提高了废水处理能力及资源化效果，通过检测外接电阻两端电压就能够直观地观察到发酵菌群间的电子转移活性，对筛选电子互营菌群具有重要作用。
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1.一种溢流式两相厌氧发酵装置，其特征在于，包括密封箱体(1)，所述密封箱体(1)内部左右两侧设有水解酸化池(2)和甲烷生产池(3)，所述水解酸化池(2)和甲烷生产池(3)之间设有溢流槽(4)，所述水解酸化池(2)底部设有进水管(21)，水解酸化池(2)和甲烷生产池(3)内上部均设有三相分离器(5)，水解酸化池(2)和甲烷生产池(3)内底部均设有污泥床(6)，两个所述污泥床(6)内均设有电极(7)，水解酸化池(2)内的所述电极(7)连接外接电源(8)的阳极，甲烷生产池(3)内的所述电极(7)连接外接电源(8)的阴极，甲烷生产池(3)侧壁上部设有排水管(31)。
2.根据权利要求1所述的一种溢流式两相厌氧发酵装置，其特征在于，所述溢流槽(4)为L型设置，溢流槽(4)顶部低于所述水解酸化池(2)顶部边缘且溢流槽(4)底部延伸至所述甲烷生产池(3)底部，水解酸化池(2)底部设有与所述进水管(21)连通的第一多孔隔板(22)，甲烷生产池(3)底部设有与溢流槽(4)连通的第二多孔隔板(32)。
3.根据权利要求1所述的一种溢流式两相厌氧发酵装置，其特征在于，所述电极
4.根据权利要求1所述的一种溢流式两相厌氧发酵装置，其特征在于，所述水解酸化池(2)和甲烷生产池(3)形状大小相同，且水解酸化池(2)底部距所述溢流槽(4)顶部的高度与甲烷生产池(3)底部距所述排水管(31)的高度相同，所述三相分离器(5)与水解酸化池(2)和甲烷生产池(3)内壁有1～5mm间隙，排水管(31)位于三相分离器(5)上方，污泥床(6)的液位高度位于水解酸化池(2)和甲烷生产池(3)内1/4～1/3处。
5.根据权利要求1所述的一种溢流式两相厌氧发酵装置，其特征在于，两个所述三相分离器(5)顶部均设有排气管(51)。
6.根据权利要求1～5任意一项所述的一种溢流式两相厌氧发酵装置的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的一种溢流式两相厌氧发酵装置的应用方法，其特征在于，所述厌氧污泥为絮状，厌氧污泥的可挥发性悬浮物VSS含量为3～5％，厌氧污泥接种前用质量浓度为0.9％的生理盐水清洗3～5遍。
8.根据权利要求6所述的一种溢流式两相厌氧发酵装置的应用方法，其特征在于，所述含有微量元素的模拟易酸化废水中C6H12O6的含量为1800～1900mg/L，NH4Cl的含量为180～190mg/L，KH2PO4的含量为70～80mg/L，MnCl2·4H2O的含量为2mg/L，CaCl2的含量为2mg/L，FeCl3的含量为1mg/L，ZnCl2·4H2O的含量为1mg/L，MgCl2·6H2O的含量为1mg/L。
9.根据权利要求6所述的一种溢流式两相厌氧发酵装置的应用方法，其特征在于，所述步骤S3中外接电源(8)电压为0.4～1.5V，外接电源(8)的外接电阻(81)为0.1-2MΩ。
...【技术特征摘要】
1.一种溢流式两相厌氧发酵装置，其特征在于，包括密封箱体(1)，所述密封箱体(1)内部左右两侧设有水解酸化池(2)和甲烷生产池(3)，所述水解酸化池(2)和甲烷生产池(3)之间设有溢流槽(4)，所述水解酸化池(2)底部设有进水管(21)，水解酸化池(2)和甲烷生产池(3)内上部均设有三相分离器(5)，水解酸化池(2)和甲烷生产池(3)内底部均设有污泥床(6)，两个所述污泥床(6)内均设有电极(7)，水解酸化池(2)内的所述电极(7)连接外接电源(8)的阳极，甲烷生产池(3)内的所述电极(7)连接外接电源(8)的阴极，甲烷生产池(3)侧壁上部设有排水管(31)。
2.根据权利要求1所述的一种溢流式两相厌氧发酵装置，其特征在于，所述溢流槽(4)为l型设置，溢流槽(4)顶部低于所述水解酸化池(2)顶部边缘且溢流槽(4)底部延伸至所述甲烷生产池(3)底部，水解酸化池(2)底部设有与所述进水管(21)连通的第一多孔隔板(22)，甲烷生产池(3)底部设有与溢流槽(4)连通的第二多孔隔板(32)。
3.根据权利要求1所述的一种溢流式两相厌氧发酵装置，其特征在于，所述电极(7)为铂网电极，所述外接电源(8)连接外接电阻(81)。
4.根据权利要求1所述的一种溢流式两相厌氧发酵装置，其特征在于，所述水解酸化池(2)和甲烷生产池(3)形状大小相同，且水解酸化池(2)底部距所述溢流槽(4)顶部的高度与甲烷生产池(3)底部距所述排水管(31)的高度相...
【专利技术属性】
技术研发人员：花铭，孙庆玉，陆星丞，张炜铭，潘丙才，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：
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