[发明专利]增强污泥厌氧发酵装置

说明书

一种增强污泥厌氧发酵装置，包括上盖设有气体收集器的厌氧发酵罐罐体。该罐体两侧上方分别设有进料管与出料管。罐体内还设有搅拌器。污泥储罐下方通过污泥泵与罐体一侧上方的进料管连接。污泥储罐上部通过污泥回流管与罐体另一侧上方的出料管连接。它的特点是：罐体内设有竖向环状布置的碳棒。碳棒被连接件相互连接并被固定件紧固于罐体的内壁。碳棒的数量至少为3根。碳棒的直径范围为10‑200mm，长度范围为100‑5000mm。罐体的直径大于5米时，设置内外两圈碳棒。罐体的横截面为矩形时，碳棒的布置为矩形。该装置将碳棒直接置于厌氧发酵罐罐体的污泥中即可，安装与管理简便。有利于环保。节省投资。碳棒廉价易得，一次投入长久有效，容易实现工业化应用。

技术领域

本发明属于环境污染治理设备。

技术背景

厌氧产甲烷是有机废物处理的有效途径，有机固体废物在厌氧消化中不仅减量化，而且可以产生能源--甲烷气。目前，厌氧消化技术已经被广泛用于污水处理、城市污泥消化、垃圾处置等。但是，在厌氧处理城市污泥时，该技术存在以下问题：(1)污泥的结构复杂，水解酸化速度缓慢，这是污泥厌氧消化的速率限制过程；(2)产甲烷对环境敏感，厌氧水解酸化产生的有机酸积累容易对产甲烷菌造成抑制，致使产甲烷停顿，乃至厌氧发酵失败。

为了提高污泥的水解酸化效率，碱煮、超声、机械破碎等手段已经被用于污泥的预处理。但是这些方法需要单独的预处理环节，而且能耗大、化学污染严重，因此很少在实际污泥处理中应用。

在应对产甲烷效率低的问题上，增加厌氧微生物数量，即提高水解酸化菌和产甲烷菌的生物量，是另外一种提高产甲烷效率的方法。一些报道中，在反应器中投加微生物附着材料(比如活性炭、高分子材料等)，截留反应器中的微生物，减少微生物的流失，这种反应器事实上与传统的厌氧滤池(AF)类似。这种微生物的截留方法，设计较为复杂，大量滤料密布拦截于反应器内的出水水流方向，很容易造成堵塞，且检修较为复杂。也有直接将生物截留物质投加到厌氧装置的，如中国发明专利CN201310175120.0，将木炭粉投加到厌氧系统，增加微生物持有量，但是这些材料会随出水(或处理后的发酵污泥)流失，需要持续投加。

发明内容

为克服现有技术中的缺陷，本发明提出以下技术方案：一种增强污泥厌氧发酵装置，包括上盖设有气体收集器的厌氧发酵罐罐体。该罐体两侧上方分别设有进料管与出料管。罐体内还设有搅拌器。污泥储罐下方通过污泥泵与罐体一侧上方的进料管连接。污泥储罐上部通过污泥回流管与罐体另一侧上方的出料管连接。它的特点是：罐体内设有竖向环状布置的碳棒。碳棒被连接件不锈钢丝相互连接并被固定件紧固于罐体的内壁。碳棒的数量至少为3根。碳棒的直径范围为10-200mm，长度范围为100-5000mm。当罐体的直径大于5米时，设置内外两圈碳棒，内外两圈碳棒的径向间距为1m。当罐体的横截面为矩形时，碳棒的布置为矩形。

本技术方案提出在厌氧污泥发酵装置中设置少量碳棒，替代以往投加大量载体以截留微生物的做法，即可获得明显的污泥分解和产甲烷效率的提升。其原理是基于我们近期研究发现的厌氧消化的另外一种机理：厌氧氧化菌可以直接分解有机物包括污泥中的大分子，并将氧化有机物产生的电子，传递给产甲烷菌，产甲烷菌利用这些电子还原二氧化碳为甲烷。为了提高污泥发酵的效果，需要提高厌氧氧化菌和产甲烷菌之间的电子传递效率。在一般的厌氧体系内，这两类微生物依靠直接接触、细菌的导电鞭毛连接或电子穿梭等方式进行电子交换。但是这些电子交换方式只有在相邻、相近的微生物之间才可能进行，效率较低。而导电性的碳棒投加到污泥厌氧发酵系统中，厌氧氧化微生物和产甲烷菌之间即使不直接接触或没有导电性的细菌鞭毛连接，也可以进行长距离的电子传递，这在很大程度上拓展了微生物种间电子传递的空间。更为重要的是，碳棒作为导体材料，具有比微生物鞭毛更加优越的导电性和长距离传输电子的能力，且厌氧氧化微生物无需生长导电鞭毛，节约微生物的能量消耗，因此有更高的生长速度，并更好参与污泥的水解酸化，因此也提高污泥的水解酸化效率。