[发明专利]生物炭介导的固体生物膜厌氧消化促进剂制备装置及方法

说明书

本发明涉及一种生物炭介导的固体生物膜厌氧消化促进剂制备装置及方法。一种生物炭介导的固体生物膜厌氧消化促进剂制备装置，其结构主要包括转筒、沼液腔、生物膜培养腔、外腔、恒温加热器和真空冻干器；所述转筒位于所述沼液腔内；所述沼液腔与生物膜培养腔间由隔板隔开，上设沼液闸门，并与外腔组成夹套，由所述恒温加热器加热；所述生物膜培养腔与真空冻干器间设生物膜闸门。本发明有效地实现了生物炭介导的固体生物膜厌氧消化促进剂的制备，保证了制备过程的无氧操作，提供的制备装置结构简单、紧凑，操作方便，对快速启动厌氧消化，快速富集、稳定微生物，并有效提高有机物降解的充分性，缩短水力滞留期，提高甲烷产量有着积极的作用。

技术领域

本发明涉及一种厌氧消化促进剂制备装置及方法，属于资源利用与环境保护、及厌氧消化技术领域。特别是涉及一种生物炭介导的固体生物膜厌氧消化促进剂制备装置及方法。

背景技术

厌氧消化是有机物质被厌氧菌在厌氧条件下分解产生甲烷和二氧化碳的过程，是有机废弃物资源利用与能源生产的一项重要技术，起到变废为宝，缓解能源紧张与保护环境等的多重作用，在污水治理、固体废弃物处理及沼气生产领域等有着广泛的应用和重要的意义。随着研究的深入和技术的进步，厌氧消化效率不断提高，但仍存在一些问题，比如厌氧消化原料降解利用不够充分，发酵启动较慢，有机质滞留时间较长，甲烷含量较低等问题，这些问题都制约着厌氧消化工程的全面推广和进一步普及。

为解决上述问题，研究者们进行了大量的探索与实践，其中研制厌氧消化促进剂就是其中的一项热门。鲁建江等公开了（公开号：CN103255179A）一种沼气发酵促进剂及其制备方法，将Fe，Co，Ni，Zn等微量金属元素以氯化物的形式配制成浓盐溶液来作为沼气发酵促进剂，通过每天向沼气发酵池中添加固定量该沼气发酵促进剂来提高沼气效率。由于是溶液形式，该厌氧消化促进剂在储存和运输方面存在较多不便，且有效期较短。目前主流的厌氧消化促进剂形式是固体制剂，云斯宁等公开了（公开号：CN103740764A）一种沼气发酵用功能性生物催化剂及利用催化剂发酵的方法，将固体形态的质量份数为61-329份的矿质养分促进剂、100份水解酶促进剂和1-3份 微生物复合菌剂在常温下混合均匀，即得沼气发酵用功能性生物催化剂。孙彬等公开了（公开号：CN102732566A）一种寒地沼气促进剂及其制备方法，制备方法为：（1）称取硫酸亚铁、氯化钴、氯化镍、有机物质、吸附剂和填充剂；（2）将称取的硫酸亚铁、氯化钴和氯化镍，加蒸馏水制成饱和溶液，再加入吸附剂，烘干后用粉碎机粉碎，得到粉体；（3）然后将有机物和填充剂加入粉体中，搅拌混合均匀，即得寒地沼气促进剂。以上专利所公开的厌氧消化促进剂及其制备方法基本都是通过将厌氧消化主要微生物或辅助微生物的菌剂形式或活体形式、催化剂、营养元素、发酵原料、吸附剂等按比例混合并固化来最终制得厌氧消化促进剂，这些促进剂虽然对厌氧消化效果有一定改善，但都存在厌氧消化微生物适应、生长、富集等的驯化时间或启动时间较长的不足。

生物膜法是有效富集和稳定微生物的一种重要方法，具有生物膜体积小、微生物量高、水力停留时间较短、生物相相对稳定、对毒物和冲击负荷抵抗性强、处理效果高等优点，已广泛应用于城市污水和工业废水的二级生物厌氧消化处理中。生物膜法的产生和生长离不开载体材料的使用，载体是微生物固定过程中所必需的介质，在生物膜处理中有很重要的作用，影响着微生物的生长、繁殖、脱落和形态及空间结构。在生物膜法中应用的载体应满足如下条件：①易流化，但不易流失； ②易成膜，但无毒害作用； ③能提供大的比表面积，以增加生物附着量； ④价格低廉，容易取材。