[发明专利]辅以嗜CO2

说明书

本发明涉及一种辅以嗜CO₂甲烷菌的持压两相厌氧消化装置及使用方法，装置包括产酸相(100)和产甲烷相(200)；使用方法具体为：在产酸相(100)中将有机废液与厌氧产酸污泥进行搅拌，产酸相耐压反应器腔体(101)顶部空间蓄气持压，随后酸液流入产甲烷相(200)中与承载床层(209)上的厌氧产甲烷污泥进行接触，向承载床层(209)中额外接种嗜CO₂甲烷菌，产甲烷相耐压反应器腔体(201)顶部空间蓄气持压，脉冲式释放沼气使顶部空间稳态持压，同时循环喷淋消化液。与现有技术相比，本发明同步促进了厌氧消化效能和沼气提纯性能，有机物降解速率提升30％以上，沼气中甲烷含量达90％以上，具有较高的经济、社会和环境效益，可广泛用于污水处理和可再生能源领域。

技术领域

本发明属于污水处理和可再生能源技术领域，涉及一种辅以嗜CO₂甲烷菌的持压两相厌氧消化装置及使用方法。

背景技术

厌氧消化技术利用微生物代谢活动以分解有机废物并产生可再生能源甲烷，是最具成本效益的可持续有机废物处理和能源回收技术，在环境污染控制和能源再生中发挥重要作用。

由于厌氧微生物代谢缓慢、以及多类群厌氧微生物生态位差异大的特殊性质，现有厌氧消化普遍存在有机质降解速率低和甲烷回收率低的问题。因此，如何提升厌氧消化有机物降解效率并实现甲烷高质回收，是厌氧消化广受关注的议题。目前主要通过产酸和产甲烷两相分离以改善厌氧消化微生物生态位条件，应用电、热、和辐射等预处理方法加速水解作用，通过添加矿物质营养元素、功能酶和高相容性的非生物材料刺激酸化和产甲烷作用，然而预处理技术投入能量高、添加剂成本高，且沼气中甲烷回收潜力有限，难以对其进行高质利用(例如输送天然气管道)。专利CN113501646A公开了一种基于催化-导电材料耦合强化污泥两相厌氧消化的方法，在污泥两相厌氧消化系统中，向水解酸化相中加入锆金属有机骨架材料作为催化剂，以此强化污泥中复杂有机物的水解酸化效率，同时向产甲烷相中加入导电材料作为互营微生物间的导电介质，以此提高水解酸化产物转化为甲烷的效率，实现了污泥中复杂有机物的高效产甲烷，但是该专利涉及的催化-导电材料制作流程繁琐，且难以回收以致存在二次污染风险。

调节厌氧消化反应器压力是定向调控厌氧消化代谢酶活性的重要手段。利用厌氧消化产气升压是一种有效的技术方法，然而因该过程升压慢而无法实现快速带压增效。专利US4722741A提出了一种通过甲烷相加压措施以增加二氧化碳的溶解、进而提高产品气中甲烷的含量，但未将二氧化碳进一步甲烷化以提升产品气质量，且气液传质受限无法保障甲烷化效能。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种辅以嗜CO₂甲烷菌的持压两相厌氧消化装置及使用方法，本发明提高厌氧消化有机质降解速率和甲烷回收率，实现生物沼气高值化利用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明的技术方案之一在于，提供一种辅以嗜CO₂甲烷菌的持压两相厌氧消化装置，该装置包括产酸相和产甲烷相；

所述的产酸相包括产酸相耐压反应器腔体，所述产酸相耐压反应器腔体的外部包裹产酸相控温层，内部设有搅拌器，顶部设有产酸相进出气管道，该产酸相进出气管道上设有压力表，所述产酸相反应器腔体的侧面设有产酸相进料管道和产酸相出料管道；

所述的产甲烷相包括产甲烷相耐压反应器腔体，所述产甲烷相耐压反应器腔体的外部包裹产甲烷相控温层，顶部设有产甲烷相进气管道、循环喷淋器和产甲烷相出气管道，该产甲烷相出气管道上设有智能气压控制仪，所述的循环喷淋器自产甲烷相耐压反应器腔体底部引入消化液进行喷淋，所述产甲烷相出气管道的后端连接集气箱，所述产甲烷相耐压反应器腔体的侧面设有产甲烷相进料管道和产甲烷相出料管道，所述的产甲烷相耐压反应器腔体采用填充床，所述产甲烷相耐压反应器腔体的内部沿其高度方向排列安装若干承载床层；

所述的产酸相出料管道与产甲烷相进料管道相连通。