[发明专利]两相微生物电解池耦合厌氧SBR反应器系统及其应用

说明书

本发明涉及一种两相微生物电解池耦合厌氧SBR反应器系统及其应用，其中反应器系统包括分隔式分布的水解酸化相和互养产甲烷相；水解酸化相完成进水的有机物水解酸化以及水解酸化微生物的沉淀截留；互养产甲烷相完成有机物产氢产乙酸过程和产甲烷过程，同时沉淀截留互养产甲烷微生物。与现有技术相比，本发明以厌氧SBR为基础的两相厌氧消化系统，实现水解酸化微生物与互养产甲烷微生物的彻底分离，并分别在水解酸化相和互养产甲烷相提出相应的性能提升方法，针对性的在互养产甲烷相耦合微生物电解池；突破了传统厌氧消化微生物体系复杂、反应周期长、产甲烷效率低的瓶颈问题，可实现厌氧消化性能的大幅度提升，具备优良的应用前景。

技术领域

本发明涉及环境保护与资源回收领域，尤其是涉及一种两相微生物电解池耦合厌氧SBR反应器系统及其应用。

背景技术

厌氧处理技术是污水、污泥及多种有机废弃物处理中广泛应用的生物处理技术，能在完成污水无害化处理的同时实现资源能源的回收，是支撑生态文明建设与社会可持续发展的重要技术保障。

厌氧处理过程需要多种微生物完成水解、酸化、乙酸化、甲烷化一系列生化反应过程，因此，平衡不同微生物生长代谢条件、提高微生物活性、保持生物量对于提高厌氧处理过程的效率极其重要。目前的厌氧处理系统以CSTR、UASB、EGSB反应器为主，所有的微生物均在一个反应器中同一条件下进行反应，不同微生物难以同时达到代谢活性的最大值，微生物分离困难。

两相厌氧消化便是在此基础上作出的技术尝试，通过把水解酸化和产甲烷两个阶段分离在两个串联的反应器中来使水解酸化过程和产甲烷过程各自在最佳环境条件下进行。专利“一种猪场废水两相厌氧发酵产沼气的方法”(CN110078331A)即是基于这个思路出发进行技术研发。

然而，现有的两相厌氧消化技术并未能实现水解酸化相和互养产甲烷相中微生物的分离截留，微生物会随进水水解酸化微生物和互养产甲烷微生物在两相中均存在，不能彻底分离，限制了厌氧处理系统的效率和稳定性。

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两相微生物电解池耦合厌氧SBR反应器系统及其应用，突破了传统厌氧消化微生物体系复杂、反应周期长、产甲烷效率低的瓶颈问题，可实现厌氧消化性能的大幅度提升，具备优良的应用前景。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本技术方案的第一个目的是保护一种两相微生物电解池耦合厌氧SBR反应器系统，包括分隔式分布的水解酸化相和互养产甲烷相；

所述水解酸化相完成进水的有机物水解酸化以及水解酸化微生物的沉淀截留；

所述互养产甲烷相完成有机物产氢产乙酸过程和产甲烷过程，同时沉淀截留互养产甲烷微生物；

所述水解酸化相包括第一顶空区、水解酸化区、第一污泥沉淀区，所述第一污泥区处设有过水口，通过过水口过水至互养产甲烷相；

所述互养产甲烷相包括第二顶空区、互养产甲烷区和第二污泥沉淀区，所述第二污泥区设有出水口和排泥口，所述顶空区设有集气口；

所述互养产甲烷相中还耦合设有微生物电解池。

进一步地，所述水解酸化区设有第一搅拌器，所述第一搅拌器的搅拌轴水平设置，所述第一搅拌器的搅拌轴上均匀分布浆板，所述浆板部分没入第一污泥区中，所述第一搅拌器匹配连接有第一伺服电机。这样，当水解酸化区搅拌开启后，既可以使进水分布均匀，也可以让沉淀的水解酸化微生物与进水充分混合反应，提高反应效率；水解酸化区可加入铁基或碳基导体材料，通过富集铁还原细菌等电活性细菌，或促进氧化还原和电子传递过程来强化水解酸化反应。

进一步地，所述微生物电解池包括直流电源、多块阴极板和一块阳极板。