一种用于餐厨、果蔬垃圾的自固定化生物膜高效厌氧消化方法涉及有机物厌氧消化领域的厌氧消化技术领域。现有技术通过包埋、交联以及结合等方法形成的固定化载体技术，在应用于成分复杂的厌氧消化基质时，虽然可以获得较好的消化效果，但载体容易破碎，使用时间短，成本较高。本发明专利技术借助一种聚乙烯或聚丙烯三层空心圆形聚乙烯或聚丙烯三层空心圆形填料，利用微生物自生长特性，通过以顺搅拌桨运行方向固定成螺旋形后，在有机负荷率为1-3.25gVS·L-1·d-1，载体装载率为25%-35%条件下，培养5-15天，即可用于连续厌氧发酵。本发明专利技术具有厌氧消化效率高，稳定好，运行时间长，成本低等特点，可适用于以餐厨垃圾、果蔬垃圾、畜禽粪便等有机残余物的高效厌氧消化生产沼气。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种厌氧消化系统中厌氧微生物富集的固定化的方法，特别是厌氧发酵微生物通过自生长、吸附的方式与固定载体材料形成的固定化生物膜用于餐厨、果蔬等有机生活垃圾的高效厌氧消化的方法。
技术介绍
进入21世纪以来，随着世界经济、工业以及人口的快速发展，环境污染日趋严重、可利用的自然资源逐日递减，世界各国对固体废弃物的处理已经从简单的处置转向高值资源化利用，其中以有机物的资源化利用为重点，受到各国政府的重视和学者的研究。随着国家”十二五”规划的出台，节能环保作为七大战略性产业之首，国家环境部也把固体废弃物处理与资源化作为环保重点方向。结合我国生活垃圾含水率高、有机含量高、易腐败等特点，需开发符合我国国情的生活垃圾处理设备、工艺与技术。厌氧消化技术效率高，资源化利用率高，对节能减排效果明显，应该大力支持推广。作为厌氧消化系统的核心，厌氧消化反应器要顺利启动并稳定运行，较高的微生物量是一个先决条件。生物量即活性污泥浓度，活性污泥浓度过高或过低都会影响底物的转化率。若活性污泥浓度较低，则污泥进料负荷率就会升高，很有可能会引起污泥超过进料负荷现象，从而影响到有机物的去除率和系统运行的稳定性；若活性污泥浓度较高，则相当于需要去除的有机物量变少，将会影响到微生物处理能力的有效发挥，甚至有可能会出现微生物“自溶”现象。因此，任何系统的活性污泥接种量都需要在适当的范围内，过高或过低均不适宜。此外，在厌氧消化系统中，活性污泥的活性，也对后续厌氧消化的速率和效率的改善具有至关重要作用。传统的厌氧消化工艺中，通常采用连续或者序批式进料方式，厌氧消化反应器中的接种物一般会随出料部分流失，因此，厌氧消化系统对新进原料需要不断适应和稳定。在稳定和适应过程中，系统消耗一定数量的基质用于菌体生长，因此，传统的厌氧消化系统存在系统稳定差，转化效率低等问题。采用细胞固定化技术，可以有效地将厌氧消化系统中的微生物保留反应器中，同时固定化技术可以保证厌氧消化体系中较高的活性微生物数量，从而可以获得较好的厌氧消化效率。目前，常用的细胞固定化的方法为结合法，交联法和包埋法三大类，主要是将微生物固定在具有一定形状的载体内部，以凝胶小球多为常见。然而，餐厨、果蔬等垃圾的成分复杂。传统的固定化载体，在含多价阴离子(磷酸盐，柠檬酸盐、硫酸盐等)以及在较高浓度的电解质(K+、Na+等)溶液中不稳定，载体易变软，裂口、甚至溶解；在传统的全混合式(CSTR)或者流化床式(UASB)厌氧消化系统中，容易出现搅伤，破碎等等方面的问题。此外，传统的固定化方法中，载体的致密结构，这不利于基质和细胞之间的物质传递，和产生气体的释放；这些问题的存在一定程度上限制传统的固定化技术在厌氧发酵体系中的应用和发展。经现有技术的文献检索发现，中国专利申请号200810116806. 1，专利技术专利名称一种厌氧发酵菌种活性污泥的固定化方法，该专利申请内容涉及通过固体载体和浓缩活性污泥混合吸附后，置于交联剂中后，烘干，制得固定化颗粒进一步交联和固化，获得可以用于餐饮有机废弃物、秸杆、养殖场动物粪便以及其他有机废物的厌氧消化固定化载体。从该专利的实例内容看，采用获得固定化活性污泥用于厌氧发酵获得了较好的发酵效果，但最长运行时间为60天，整体时间不能满足实际工程需要，同时涉及的固定化载体在制备工艺需消耗一定量的化学试材，在一定程度上会增加厌氧消化生产沼气系统运行的成本。中国环境科学，2002年22卷6期报道了一种固定化产甲烷菌用于厌氧发酵生产甲烷的方法，其主要步骤包括以聚乙烯醇和海藻酸钠在水浴中溶化冷却后，加入填充物和产甲烷菌浓缩物，搅拌均匀后，用注射器滴入含2%氯化钙的饱和硼酸溶液，制成直径为1-4_的颗粒，交联24h后，用于厌氧消化。获得固定化细胞载体最长使用时间为50天，同样不能完全满足工程实际生产需求。中国给水排水，1999年15卷10期报道一种借助载体材料，进行厌氧微生物固定，用于废水的厌氧消化处理。涉及的厌氧微生物挂膜与固定的方法为，首先通过好氧微生物快速繁殖并生成多糖的性能，在填料表面形成一层生物膜基，然后置于厌氧消化反应器中，用于厌氧微生物附着、生长，此后用于厌氧消化。该种利用载体进行微生物固定成膜的方式，在有机废水的厌氧处理过程中表现出较好的抗冲击负荷能力，COD的去除率在90%以上，具有较好的稳定性。但此法多适用于有机负荷较小的废水，而对于餐厨果蔬垃圾有机负荷量较大的厌氧发酵体系其性能无法评估。此外，该法增加了好氧膜基的培养过程， 在实际工程中增加了该技术的运行成本。
技术实现思路
本专利技术在克服现有技术的不足，提供工艺方法较为简单，适合于高有机负荷量的厌氧消化。通过厌氧消化微生物的在固定的载体上自生长-附着的方式将活性微生物以膜的形式固定在载体材料上，并通过自然生长-吸附-脱落的方式在系统内提供足够数量的活性较高的厌氧微生物体系。是一种厌氧消化性能稳定性，效率较高，运行寿命较长的自固定化生物膜技术。将其在应用高有机负荷厌氧消化生产生物气的工艺中，具有提高厌氧转化效率，降低生产成本的作用。本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术具体步骤如下I).取沼气工程或污水处理厂厌氧处理池底部活性污泥，先经20目滤网粗滤去除较大的颗粒物和杂质，再经40目滤网，获得活性污泥用于自固定化生物膜的筑膜接种物；2).取有机生活垃圾经匀浆机粉碎匀浆后作为厌氧基质，用于培养固定化生物膜以及厌氧发酵；3).将步骤I)和步骤2)中获得的活性污泥和厌氧基质，按照体积比1:1进行混合，并注入连续搅拌式厌氧消化反应器中；4).选择径高为Φ 10X9mm - Φ 25X9mm圆柱型聚丙烯或聚乙烯材质的三层空心圆填料作为生物膜形成与固定的载体，将该载体按照体积装料量25%-35% (体积比)加载于上述连续搅拌式厌氧消化反应器中；填料的加载用线从上述填料的中心圆孔穿串，以螺旋形方式缠绕于上述连续搅拌式厌氧消化反应器的搅拌桨上；5).密封连续搅拌式厌氧消化反应器，并通入氮气置换空气；6).启动搅拌桨以转速120±10转/分钟，每3小时搅拌一次，每次搅拌5min，在温度为35°C条件，有机负荷量为1-3. 25gVS · Γ1 · cf1，进行生物膜自固定，运行5_15天后，即可用于连续厌氧消化。本专利技术的技术特点本专利技术利用传统厌氧消化启动阶段，微生物在适应过程中生长性能，结合搅拌式反应器的搅拌特征，将载体缠绕固定在搅拌桨上，用于厌氧生物膜的形成和固定；此方法降低了传统生物膜的耗氧培养过程，将载体固定，减少了生物膜的损坏和流失，同时避免厌氧反应器在连续工作过程中载体堵塞管道。该方法工艺简单，成本较低，载体使用寿命长，厌氧消化过程稳定，消化效果好，连续运行时间长。具体实施例方式结合本专利技术方法的内容提供以下实施实例实例I本专利技术的不同直径载体用于自固定化生物膜(一)材料 1.活性污泥，取自北京市小红门污水处理厂厌氧消化池底部污泥；2.载体,三层空心圆形聚乙烯或聚丙烯填料；3.有机生活垃圾餐厨垃圾，取自北京化工大学食堂泔水池； 4.厌氧消化反应器自制IOL连续型搅拌式有机玻璃反应器；(二)方法1.取活性污泥，先后经20目和40目滤网后，用于自固定化生物膜的筑膜接种物；2.取餐厨垃圾，经匀浆机粉碎匀浆，用固定化生物膜培养本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于餐厨、果蔬垃圾的自固定化生物膜高效厌氧消化方法，其特征在于步骤如下：1）.?取沼气工程或污水处理厂厌氧处理池底部活性污泥，先经20目滤网粗滤去除较大的颗粒物和杂质，再经40目滤网，获得活性污泥用于自固定化生物膜的筑膜接种物；2）.?取有机生活垃圾经匀浆机粉碎匀浆后作为厌氧基质，用于培养固定化生物膜以及厌氧发酵；3）.?将步骤1）和步骤2）中获得的活性污泥和厌氧基质，按照体积比1:1进行混合，并注入连续搅拌式厌氧消化反应器中；4）.?选择径高为φ10×9mm???φ25×9mm圆柱型聚丙烯或聚乙烯材质的三层空心圆填料作为生物膜形成与固定的载体，将该载体按照体积装料量25%?35%加载于上述连续搅拌式厌氧消化反应器中；填料的加载用线从上述填料的中心圆孔穿串，以螺旋形方式缠绕于上述连续搅拌式厌氧消化反应器的搅拌桨上；5）..密封连续搅拌式厌氧消化反应器，并通入氮气置换空气；6）.?启动搅拌桨以转速120±10转/分钟，每3小时搅拌一次，每次搅拌5min，在温度为35℃条件，有机负荷量为1?3.25gVS·L?1·d?1，进行生物膜自固定，运行5?15天后，即可用于连续厌氧消化。
【技术特征摘要】
1.一种用于餐厨、果蔬垃圾的自固定化生物膜高效厌氧消化方法，其特征在于步骤如下 1).取沼气工程或污水处理厂厌氧处理池底部活性污泥，先经20目滤网粗滤去除较大的颗粒物和杂质，再经40目滤网，获得活性污泥用于自固定化生物膜的筑膜接种物； 2).取有机生活垃圾经匀浆机粉碎匀浆后作为厌氧基质，用于培养固定化生物膜以及厌氧发酵； 3).将步骤I)和步骤2)中获得的活性污泥和厌氧基质，按照体积比1:1进行混合，并注入连续搅拌式厌氧消化反应器中； 4).选择径高为10X9mm- 25X9mm圆柱型聚丙烯或...
【专利技术属性】
技术研发人员：李秀金，袁海荣，沈飞，邹德勋，朱保宁，庞云芝，张亚甜，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：
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