[发明专利]一种缓解厌氧发酵系统有机酸抑制促进VFA降解的方法

说明书

本发明公开了一种快速缓解厌氧发酵系统有机酸抑制的方法，当由于负荷波动等原因导致厌氧发酵系统有机酸大量积累，产甲烷菌受到严重抑制时，停止进料并投加生物炭可快速缓解有机酸抑制；通过监测发酵液的pH、挥发性脂肪酸(volatile fatty acid,VFA)和产气量综合评估厌氧发酵系统恢复程度；当pH、VFA和产气量逐渐恢复酸化前状态，即可低负荷进料，待发酵系统稳定后逐渐增加负荷恢复厌氧发酵系统。本发明专利的优点主要体现在：①能够实现已受有机酸长期严重抑制的厌氧发酵系统的快速恢复；②操作简单，成本低廉；③耗时短，效果显著。

技术领域

本发明属于固废处理技术领域，涉及一种快速缓解厌氧发酵系统有机酸抑制的方法。

背景技术

采用厌氧发酵处理城市有机固废时，由于产甲烷速率低于水解酸化速率，当处理负荷过高时，厌氧发酵系统极易出VFA过量积累，导致系统效率及稳定性下降，甚至系统崩溃。当pH低于6.6时，产甲烷菌活性就会受到抑制，且很难短时间内恢复，严重影响系统稳定运行。因此，如何快速缓解厌氧发酵系统有机酸抑制对于厌氧发酵系统的稳定运行显得十分重要。

当厌氧发酵系统出现酸化现象时，通常采用化学法、物理法或生物法进行缓解恢复。①化学法是通过向系统投加碳酸氢氨、碳酸氢钠等缓冲溶液，将反应器的pH提升至7.0以上，为甲烷菌生长提供合适的pH；其缺点是药耗大，成本高且需长期间歇多次投加；②物理法是通过减少进料负荷，稀释混合系统有机酸浓度等，进而降低反应器有机负荷加速VFA降解；其缺点是恢复时间较长，工程应用受限；③生物法是通过流加高活性的消化污泥，促进VFA降解转化；其缺点是投加消化污泥成本高，且较难实现。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种快速缓解厌氧发酵系统有机酸抑制的方法，能够有效缓解厌氧发酵系统的酸化抑制，快速恢复厌氧发酵系统。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种快速缓解厌氧发酵系统有机酸抑制的方法，其特征在于：由于负荷波动等原因导致厌氧发酵系统有机酸出现大量积累，pH降至6.6以下，产甲烷菌受到严重抑制时，停止进料并通过定量投加生物炭至厌氧发酵系统内，实现快速缓解有机酸抑制，大大缩短厌氧发酵系统酸化恢复时间；通过监测发酵液的pH、VFA和产气量综合评估厌氧发酵系统恢复程度；当pH、VFA和产气量逐渐恢复酸化前状态，即可低负荷进料，待发酵系统稳定后逐渐增加负荷恢复厌氧发酵系统。

进一步，所述的厌氧发酵系统可以是高温(50-65℃)发酵系统，也可以是中温(20-45℃)发酵系统。

进一步，以厌氧发酵系统的反应器容积计，所述的生物炭的投加量为2-15g/L。

进一步，所述的中温发酵系统和高温发酵系统酸化后所需生物炭的优选投加量均为10g/L。

进一步，所述的生物炭可用固体废弃物自行制备。

进一步，所述的生物炭制备所需固体废弃物可以是木屑、锯末或剩余污泥等。

进一步，所述的生物炭的制作方法是将固体废弃物置于500℃缺氧环境中，控制升温幅度为10-15℃/min，温度达到500℃后维持2h，降温后过筛，干燥储存备用。

进一步，所述的生物炭的投加方式为一次或多次投加。

本发明专利的优点主要体现在：①能够实现已受有机酸长期严重抑制的厌氧发酵系统的快速恢复；②操作简单，成本低廉；③耗时短，效果显著。

相比现有处理方法，本发明可以快速缓解厌氧发酵系统有机酸抑制，缩短酸化恢复时间。所需生物炭可自行制备，价格低廉且容易获得，解决酸化抑制的同时能够实现废物回收利用，对经济和环境具有双重效益。

附图说明

图1 厌氧发酵系统酸化恢复过程中产气量累积图。