公布日：2023.11.03
申請日：2023.09.01
分類號：C02F11/04(2006.01)I;C02F11/00(2006.01)I
摘要
本發(fā)明公開了一種基于微生物調(diào)控的污泥厭氧消化工藝，在污泥厭氧消化過程中，體系的消化性能穩(wěn)定后，對污泥中的微生物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行取樣檢測，當(dāng)乙酸營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌的相對豐度≥50％時(shí)，通過增大固體停留時(shí)間SRT或者減少水力停留時(shí)間HRT，使得乙酸營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌的相對豐度降低20％以上，同時(shí)氫營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌和甲基營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌增多，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)甲烷途徑由單一的乙酸營養(yǎng)型逐漸向多種營養(yǎng)途徑共存的模式，從而提高了污泥的厭氧消化效率，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器的高效長期穩(wěn)定運(yùn)行。
權(quán)利要求書
1.一種基于微生物調(diào)控的污泥厭氧消化工藝，其特征在于，包括以下步驟：S1，污泥進(jìn)入到厭氧動(dòng)態(tài)膜生物反應(yīng)器內(nèi)，在主反應(yīng)區(qū)內(nèi)進(jìn)行厭氧消化處理并產(chǎn)生沼氣，消化后的污泥進(jìn)入到膜分離區(qū)進(jìn)行濃縮分離后，一部分濃縮污泥外排，一部分返回至主反應(yīng)區(qū)內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行污泥的厭氧消化；S2，所述步驟S1中的VS消解率和沼氣產(chǎn)率相對穩(wěn)定后，采用基因測序方法對主反應(yīng)區(qū)污泥中的微生物群落進(jìn)行檢測；當(dāng)微生物群落中乙酸營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌的相對豐度≥50％時(shí)，增大污泥厭氧消化過程中的固體停留時(shí)間或減小污泥厭氧消化過程中的水力停留時(shí)間，直至乙酸營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌的相對豐度降低20％以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微生物調(diào)控的污泥厭氧消化工藝，其特征在于，所述步驟S1中，所述膜分離區(qū)的污泥濃度為30～60g/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于微生物調(diào)控的污泥厭氧消化工藝，其特征在于，所述步驟S1中，所述厭氧消化過程中，pH為7～8，溫度為35±2℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微生物調(diào)控的污泥厭氧消化工藝，其特征在于，所述步驟S1，所述膜分離區(qū)的沼氣循環(huán)強(qiáng)度為25～35m3/(m2·h)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微生物調(diào)控的污泥厭氧消化工藝，其特征在于，所述步驟S1中，所述膜分離區(qū)的跨膜壓差≤10kPa，膜通量為2～10LMH。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微生物調(diào)控的污泥厭氧消化工藝，其特征在于，所述步驟S2中，所述固體停留時(shí)間為30～50天。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微生物調(diào)控的污泥厭氧消化工藝，其特征在于，所述步驟S2中，所述水力停留時(shí)間為10～30天。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微生物調(diào)控的污泥厭氧消化工藝，其特征在于，所述步驟S2中，所述乙酸營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌的相對豐度降低20％以上，所述微生物群落中的氫營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌的相對豐度升高10％以上，所述微生物群落中的甲基營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌的相對豐度升高10％以上。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于微生物調(diào)控的污泥厭氧消化工藝，在污泥厭氧消化過程中，體系的消化性能穩(wěn)定后，對污泥中的微生物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行取樣檢測，當(dāng)乙酸營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌的相對豐度≥50％時(shí)，通過增大固體停留時(shí)間SRT或者減少水力停留時(shí)間HRT，使得乙酸營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌的相對豐度降低20％以上，同時(shí)氫營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌和甲基營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌增多，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)甲烷途徑由單一的乙酸營養(yǎng)型逐漸向多種營養(yǎng)途徑共存的模式，從而提高了污泥的厭氧消化效率，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器的高效長期穩(wěn)定運(yùn)行。
利用厭氧動(dòng)態(tài)膜生物反應(yīng)器對污泥進(jìn)行厭氧消化處理并產(chǎn)生沼氣，并對沼氣中的甲烷含量進(jìn)行成分分析，當(dāng)甲烷成分≤60％時(shí)，通過增大固體停留時(shí)間SRT或者減少水力停留時(shí)間使得沼氣中甲烷成分高于65％，實(shí)現(xiàn)沼氣中甲烷含量的有效提升，從而提高了污泥的能源回收效率。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
本發(fā)明提供了一種基于微生物調(diào)控的污泥厭氧消化工藝，包括以下步驟：
S1，污泥進(jìn)入到厭氧動(dòng)態(tài)膜生物反應(yīng)器內(nèi)，在主反應(yīng)區(qū)內(nèi)進(jìn)行厭氧消化處理并產(chǎn)生沼氣，消化后的污泥進(jìn)入到膜分離區(qū)進(jìn)行濃縮分離后，一部分濃縮污泥外排，一部分返回至主反應(yīng)區(qū)內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行污泥的厭氧消化；
S2，所述步驟S1中的VS消解率和沼氣產(chǎn)率相對穩(wěn)定后，采用基因測序方法對主反應(yīng)區(qū)污泥中的微生物群落進(jìn)行檢測；當(dāng)微生物群落中乙酸營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌的相對豐度≥50％時(shí)，增大污泥厭氧消化過程中的固體停留時(shí)間或減小污泥厭氧消化過程中的水力停留時(shí)間，使得乙酸營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌的相對豐度降低20％以上。
優(yōu)選地，所述步驟S1中，所述膜分離區(qū)的污泥濃度為30～60g/L。
優(yōu)選地，所述步驟S1中，所述厭氧消化過程中，pH為7～8，溫度為35±2℃。
優(yōu)選地，所述步驟S1，所述膜分離區(qū)的沼氣循環(huán)強(qiáng)度為25～35m3/(m2·h)。
優(yōu)選地，所述步驟S1中，所述膜分離區(qū)的跨膜壓差≤10kPa，膜通量為2～10LMH。
優(yōu)選地，所述步驟S2中，所述固體停留時(shí)間為30～50天。
優(yōu)選地，所述步驟S2中，所述水力停留時(shí)間為10～30天。
優(yōu)選地，所述步驟S2中，所述乙酸營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌的相對豐度降低20％以上，所述微生物群落中的氫營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌的相對豐度升高10％以上，所述微生物群落中的甲基營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌的相對豐度升高10％以上。
本發(fā)明所提供的一種基于微生物調(diào)控的污泥厭氧消化工藝，還具有以下幾點(diǎn)有益效果：
1、本發(fā)明的基于微生物調(diào)控的污泥厭氧消化工藝，在污泥厭氧消化過程中，體系的消化性能穩(wěn)定后，對污泥中的微生物群落進(jìn)行取樣檢測，當(dāng)乙酸營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌的相對豐度≥50％時(shí)，通過增大固體停留時(shí)間SRT或者減少水力停留時(shí)間HRT，使得乙酸營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌的相對豐度降低20％以上，同時(shí)氫營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌和甲基營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌均分別增多10％以上，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)甲烷途徑由單一的乙酸營養(yǎng)型逐漸向多種營養(yǎng)途徑共存的模式，從而提高了污泥的厭氧消化效率，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器的高效長期穩(wěn)定運(yùn)行；
2、本發(fā)明的基于微生物調(diào)控的污泥厭氧消化工藝，采用基因測序手段對污泥厭氧消化過程中的微生物菌群進(jìn)行識別，通過調(diào)節(jié)水力停留時(shí)間或固體停留時(shí)間使得實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行濃度的提升，高濃度污泥使得厭氧消化的微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生定向改變，從而調(diào)控產(chǎn)甲烷途徑以獲得更高的消化效率，保證消化效率最大化；
3、本發(fā)明的基于微生物調(diào)控的污泥厭氧消化工藝，通過污泥中微生物群落進(jìn)行檢測，同時(shí)解耦水力停留時(shí)間和固體停留時(shí)間使得微生物的群落結(jié)構(gòu)得以改變，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)甲烷途徑由單一乙酸營養(yǎng)型向多種途徑共存的轉(zhuǎn)變，提高了污泥厭氧消化效率，可操作性強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定，可以推廣。
（發(fā)明人：楊戌雷;陸崢嶸;彭爭梁;王志偉;吳煒;周博;戴若彬;王雪野;劉韻;林靜）
