[发明专利]易酸化废水（物）厌氧消化产甲烷的方法

说明书

一种易酸化废水（物）厌氧消化产甲烷的方法，它包括如下步骤：（1）单独使用易酸化废水直接作为发酵底物加入完全混合式厌氧消化反应器中；（2）将接种物加入至完全混合式厌氧消化反应器中；（3）将颗粒活性炭投加至完全混合式厌氧消化反应器中；（4）进行厌氧消化反应，在反应进行之前，需向反应器中通入氮气以保证体系内无氧气存在；然后在转速为100r/min，温度为30‑50℃的条件下进行反应。反应进行过程中，不需要调节pH值，控制厌氧消化的时间为5‑20天。以食品精深加工产业、净菜加工及餐饮行业产生的易酸化废水（物）为消化底物，通过投加颗粒活性炭，实现了易酸化废水（物）的产甲烷化。

技术领域

本发明属于环境保护及有机废弃物的处理、处置与资源化利用技术领域，涉及一种利用活性炭来实现易酸化废水（物）厌氧消化产甲烷的方法。

技术背景

农产品精深加工产业的发展导致了以淀粉、葡萄糖、糖蜜为主的高含糖废水的大量产生，而净菜加工及餐饮行业的兴起则导致了果蔬废弃物及厨余垃圾的大量产生。这些废水（物）有机物含量高，易生物降解，适合采用厌氧的方法进行处理并回收甲烷等能源物质。然而由于上述废水（物）具有碳氮比高、易酸化等特点，如采用完全混合式厌氧反应器（CSTR）进行厌氧消化，会在短时间内迅速酸化，产生大量的有机酸，导致系统pH值过低，从而对产甲烷微生物产生毒性，导致厌氧消化产甲烷的失败。尽管针对易腐性废弃物可以采用两相厌氧消化技术，将产酸过程与产甲烷过程置于两个反应器中分别进行，以避免易腐性废弃物产生的有机酸对产甲烷微生物的毒性抑制作用。但该工艺需要与其他高含氮（污泥、牛粪等）物质联合发酵，或者在产酸相中投加石灰等碱性物质来调节发酵液pH值。而采用新型厌氧处理反应器（UASB、EGSB以及IC等）进行处理，则需要依赖处理性能良好的厌氧颗粒污泥以及设计合理的三相分离器，存在基建投资费用高昂，操作运行复杂等缺点。基于上述问题，人们一直在寻求一种廉价可行的方法，希望能够直接利用易酸化废水（物）作为完全混合式厌氧反应器的发酵底物，来实现厌氧消化产甲烷，从而实现易酸化废水（物）的处理、处置与资源化利用。

目前已有研究人员提出通过投加活性炭能够强化某些底物厌氧发酵产甲烷。CN104762332A公开了一种提高蓝藻或秸秆厌氧产甲烷效率的方法，使用电气石、活性炭、石墨作为添加剂，提高了以蓝藻或秸秆为发酵底物厌氧消化产甲烷的效率和产量。CN107117788A公开了强化剩余污泥产甲烷的方法，通过投加活性炭促进了污水处理厂剩余污泥厌氧消化产甲烷。上述专利虽提出利用活性炭能够促进厌氧发酵产甲烷，但其发酵底物为蓝藻、秸秆或活性污泥，上述发酵底物为不易酸化物质，在不添加活性炭的前提下也能在CSTR反应器中顺利产生甲烷。CN107522375A公开了一种零价铁和活性炭强化剩余污泥厌氧消化产甲烷的方法，通过同时添加活性炭与零价铁促进了剩余污泥厌氧消化产甲烷，该方法存在添加剂种类过多，成本昂贵等弊端，且发酵底物为剩余污泥，为不易酸化物质。

然而，针对易酸化废水（物），通过单纯添加活性炭克服其作为完全混合式厌氧反应器的发酵底物会因酸化速度过快而导致产甲烷失败的缺陷，从而实现其顺利产甲烷的研究尚未见报道。

发明内容

为了给农产品精深加工、净菜加工以及餐饮行业中所产生的易酸化废水（物）提供一种简便、可行的厌氧消化产甲烷的方法，本发明提供了一种利用颗粒活性炭实现易酸化废水（物）在完全混合式厌氧消化反应器中进行厌氧消化产甲烷的方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：一种易酸化废水厌氧消化产甲烷的方法，它包括如下步骤：（1）单独使用易酸化废水直接作为发酵底物加入完全混合式厌氧消化反应器中；所述易酸化废水包括淀粉废水、葡萄糖废水、蜜糖废水中一种或几种的混合物；控制化学需氧量（COD）浓度范围为3000-10000mg/L；

（2）将接种物加入至完全混合式厌氧消化反应器中；所采用的接种物为污水厂厌氧消化池的厌氧污泥（非颗粒污泥）；接种物接种量按照接种污泥挥发性固体含量（VS）与底物COD含量(0.5-1):1进行接种；