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一種改進(jìn)的兩相厭氧消化法生產(chǎn)甲烷的方法及系統(tǒng)與流程

文檔序號(hào):12346472閱讀:來(lái)源:國(guó)知局

技術(shù)特征:

1.一種改進(jìn)的垃圾兩相厭氧消化法生產(chǎn)甲烷的方法,其特征在于,所述方法包括:將水解酸化反應(yīng)器中頂空壓力保持在3.0-3.5psi,并將水解酸化反應(yīng)器中多余氣體轉(zhuǎn)移到甲烷反應(yīng)器中再利用。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法還包括:水解酸化反應(yīng)器中酸化氣體中的氫氣和二氧化碳?xì)獾哪柋却笥诨虻扔?∶1。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法還包括調(diào)節(jié)滲濾液的pH值為6.0±0.1。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法還包括將污泥馴化使產(chǎn)生的沼氣中甲烷的含量穩(wěn)定且出水COD去除率達(dá)到85-95%。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法還包括水解酸化反應(yīng)相和甲烷化反應(yīng)相的運(yùn)行溫度均維持在35±1℃。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述垃圾包括餐廚垃圾、市政垃圾的有機(jī)成份、剩余污泥、酒糟或作物秸稈;優(yōu)選為餐廚垃圾。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的方法,其特征在于,所述方法包括以下步驟:

1)產(chǎn)甲烷相污泥馴化:在試驗(yàn)開(kāi)始前對(duì)甲烷化相污泥馴化2~3周,以使產(chǎn)生的沼氣中甲烷的含量穩(wěn)定且出水COD去除率達(dá)到85-95%;

2)餐廚垃圾的破碎及混合:將垃圾切成4-6毫米的方塊,添加10%的金魚(yú)石作為填料,混合均勻;

3)水解酸化反應(yīng)器壓力的設(shè)定及酸化反應(yīng)氣體轉(zhuǎn)移:將水解酸化反應(yīng)器中氣體壓力保持在3.0-3.5psi,并將水解酸化反應(yīng)器中多余氣體轉(zhuǎn)移到甲烷反應(yīng)器中;

4)酸化滲濾液和甲烷出水循環(huán):水解酸化反應(yīng)器每次采集樣品時(shí),其中一半用自來(lái)水補(bǔ)齊體積后返回。

5)調(diào)節(jié)滲濾液pH值:用堿將酸化滲濾液的pH值調(diào)到6.0±0.1;

6)提高水解相氣體中氫氣的百分比:向酸化反應(yīng)器中添加堿性物質(zhì)和接種預(yù)處理的接種物(如厭氧污泥)以使水解酸化反應(yīng)器中酸化氣體中的 氫氣和二氧化碳?xì)獗壤秊?∶1。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法,其特征在于,所述步驟1)中馴化所采用馴化劑包括滲濾液、生活污水、葡萄糖廢水和/或氫氣;優(yōu)選葡萄糖廢水和/或氫氣。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法,其特征在于,所述步驟2)中所述酸化反應(yīng)器中添加餐廚垃圾,10%的金魚(yú)石,按20%的量接種厭氧污泥;優(yōu)選按餐廚垃圾∶水(w/w)=1∶1添加自來(lái)水。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法,其特征在于,所述步驟4)中從水解酸化反應(yīng)器收集的滲濾液,其中一半用碳酸氫鈉調(diào)節(jié)pH值到6.0±0.1后用自來(lái)水補(bǔ)齊體積返回水解酸化反應(yīng)器,另一半則輸送到甲烷化反應(yīng)器供甲烷菌利用。

11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法,其特征在于,所述步驟5)的中堿選自乙酸鈉或碳酸鈉;優(yōu)選為0.5M碳酸氫鈉。

12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法,其特征在于,所述步驟3)中酸化反應(yīng)器中的氣體以3-12升/升反應(yīng)器·天的速率被轉(zhuǎn)移到甲烷化反應(yīng)器中。

13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法,其特征在于,所述步驟6)中通過(guò)添加14g/kg餐廚垃圾的生石灰和接種2-溴乙烷磺酸鹽預(yù)處理的接種物以使酸化氣體中氫氣和二氧化碳的比率大于或等于4∶1。

14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法,其特征在于,所述方法中的餐廚垃圾甲烷回收效率高達(dá)0.32-0.36升每克揮發(fā)性固體。

15.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法,其特征在于,所述方法中的餐廚垃圾化學(xué)需氧量產(chǎn)率高達(dá)0.65-0.84克每克揮發(fā)性固體。

16.一種權(quán)利要求1-15任一方法所使用的垃圾兩相厭氧消化法生產(chǎn)甲烷的系統(tǒng),特征在于,所述系統(tǒng)包括:水解酸化反應(yīng)器、甲烷化反應(yīng)器、甲烷氣體收集裝置、壓力傳感器和滲濾液回流管道;其中壓力傳感器和滲濾液回流管道連接水解酸化反應(yīng)器,水解酸化反應(yīng)器和甲烷化反應(yīng)器之間連接有氣體輸送管道和滲濾液輸送管道,甲烷氣體收集裝置連接甲烷化反應(yīng)器。

17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng),其特征在于,所述甲烷化反應(yīng)器為 升流式厭氧污泥床反應(yīng)器、完全混合反應(yīng)器,內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器或膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器。

18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng),其特征在于,所述水解酸化反應(yīng)器為滲濾床反應(yīng)器。

19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng),其特征在于,所述所述系統(tǒng)中,當(dāng)水解酸化反應(yīng)器中的壓力達(dá)到設(shè)定值,傳感器響應(yīng),所述氣體輸送管道的質(zhì)量流量計(jì)閥門(mén)會(huì)打開(kāi),酸化氣體轉(zhuǎn)移到甲烷化反應(yīng)器中。

20.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)16所述的方法,其特征在于,所述系統(tǒng)適于序批式運(yùn)行、半連續(xù)或連續(xù)運(yùn)行方式。

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