【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于水處理，尤其涉及一種厭氧發酵產酸裝置及方法。
技術介紹
1、厭氧消化是有機質在厭氧條件下，厭氧微生物和兼性厭氧微生物的協同作用，經過生物水解、酸化、同型產乙酸和甲烷化等生化過程將復雜有機質轉化為沼氣和沼渣等的物質轉化過程，是在污水處理和廢物資源化方面具有廣泛應用的一種生物處理技術。
2、厭氧消化產沼氣一般可用于能源生產，產沼氣階段將有機物轉化為沼氣，這是一種清潔能源，具有很高的利用價值，可以用于發電、供熱等；同時厭氧消化產沼氣能夠減少污染，經過產沼氣階段，有機物得到了有效降解，減少了污水和廢物的排放，從而降低了環境污染；并且厭氧消化產沼還能促進資源化利用，除了能源生產，沼渣和沼液還可以作為肥料或土壤改良劑使用，實現廢物的資源化利用。
3、然而，現實當中厭氧消化產沼氣仍存在諸多問題，如部分高有機質固體廢棄物（如餐廚垃圾）容易發生有機酸積累而導致系統穩定性下降；產甲烷古菌增殖速率低，菌種馴化難度大，反應器啟動及消化周期長；厭氧消化產沼氣品質不高、沼渣需進一步處理并且有機質去除不徹底等，除此之外，厭氧消化產生的沼氣易燃，存在安全方面的潛在風險，而且甲烷屬于溫室氣體，其溫室效應是二氧化碳的25倍，一旦發生泄漏，會顯著增加碳排放。
4、在當前低碳背景下，厭氧發酵產酸被認為是實現剩余污泥資源化利用的重要手段，它通過將厭氧消化控制在酸化階段，從而將有機廢物轉化為揮發性脂肪酸（vfas），具有廣泛的應用前景，當其用于生物脫氮除磷工藝時，能夠顯著降低污水處理廠外加碳源總量，提升污水處理廠碳源自給率
5、現有厭氧發酵產酸技術主要是通過動力學控制法或添加產甲烷抑制劑的方法抑制產甲烷過程，實現產酸過程控制調節，其中動力學控制法是根據厭氧產酸菌和產甲烷菌世代時間差異，通過控制厭氧消化工藝在較短的停留時間運行，確保厭氧產酸菌成為系統內的優勢菌種，實現厭氧產酸，但由于厭氧系統內底物混合難以保證完全均勻混合，因此部分區域底物消化時間會延長，導致產甲烷菌的生長繁殖，無法實現厭氧產酸的精準控制。通過投加四氯化碳等物質抑制產甲烷菌生長，是實現厭氧產酸的另外一種方法，雖然此方法能一定程度上抑制產甲烷菌的繁殖，但是常見的抑制劑通常具有毒性，對環境造成潛在危害。
6、
技術實現思路
1、針對上述存在的問題，本專利技術目的在于提供一種厭氧發酵產酸裝置及方法，減少污水處理過程中碳排放總量，實現污水或廢棄物中碳源的高效回收。
2、為了達到上述目的，本專利技術采用的技術方案如下：
3、一種厭氧發酵產酸裝置，包括厭氧發酵罐以及配套的酸堿調控系統、產酸精準調控系統、攪拌混合系統和溫度調控系統；酸堿調控系統包括堿液投加設備和ph在線監測設備；產酸精準調控系統包括曝氣設備、氧化還原電位orp在線監測設備；攪拌混合系統包括攪拌器和升流套筒。
4、進一步的，所述酸堿調控系統包括堿液儲罐、加藥泵、堿液投加管和ph在線監測探頭；堿液投加管設在厭氧發酵罐的頂部，堿液儲罐和加藥泵通過堿液投加管與厭氧發酵罐相通。
5、進一步的，所述產酸精準調控系統包括風機、氣體流量計、曝氣管、orp在線監測探頭和do在線監測探頭；曝氣管在厭氧發酵罐的頂部，風機、氣體流量計通過曝氣管與厭氧發酵罐相通。
6、進一步的，所述厭氧發酵罐包括罐體、進料管、放空管、密封蓋板、浮渣收集槽、浮渣排放管以及發酵液采樣口。
7、進一步的，所述厭氧發酵罐設置多個發酵液采樣口。
8、進一步的，所述溫度調控系統包括溫度在線監測設備以及設置在厭氧發酵罐內的加熱層和保溫層。
9、進一步的，所述裝置設置廢氣吸收系統，包括相互連通的排氣管和廢氣吸收罐，排氣管設置在厭氧發酵罐的頂部。
10、利用上述任意一項所述的一種厭氧發酵產酸裝置進行厭氧發酵產酸的方法，所述方法包括：將發酵底物注入厭氧發酵罐；通過攪拌混合系統實現發酵底物的有效混合；根據厭氧產酸菌和產甲烷菌對氧化還原電位敏感性、ph耐受性的不同，借助曝氣充氧和/或酸堿調節手段，創造適合厭氧產酸菌生長的氧化還原電位和ph條件，實現產酸工藝的精準控制。
11、進一步的，通過酸堿調控系統調整至適宜ph范圍促進產酸；通過曝氣調整orp實現產甲烷過程的抑制和產酸過程的精準調控。
12、進一步的，所述方法產生的廢氣進行廢氣收集；產生的浮渣進行浮渣收集；所述ph的范圍為4.0~6.5，orp的范圍為-250~+100mv。
13、進一步的，先通過酸堿調控系統調整至適宜ph范圍促進產酸；再通過曝氣調整orp實現產甲烷過程的抑制和產酸過程的精準調控。
14、本專利技術所述的厭氧發酵罐，通過加熱層實現罐體加熱，通過保溫層實現罐體保溫，通過溫度在線監測設備實現溫度精準控制，可用于中溫和高溫厭氧消化。
15、本專利技術所述的厭氧發酵罐，通過加藥泵和ph在線監測設備實現罐體內ph的精準調控。
16、本專利技術所述的厭氧發酵罐，通過攪拌混合設備實現罐體內發酵底物的有效混合，并通過升流套筒強化縱向混合效果，提升產酸效率。
17、本專利技術所述的厭氧發酵罐，通過風機和流量計實現對罐體內發酵底物的曝氣和調節，通過orp（氧化還原電位）在線監測設備和do（溶解氧）在線監測設備實現產酸環境的精準調控，抑制罐體內產甲烷菌的生長，?實現產酸過程精準調控，同時因曝氣產生的外排廢氣經過廢氣吸收罐凈化后外排，減少大氣污染。
18、本專利技術所述的一種厭氧發酵產酸裝置及方法，通過進料口將發酵底物注入產酸發酵罐，通過攪拌混合系統實現底物的有效混合，通過酸堿調控系統調整至適宜的ph范圍促進產酸過程進行，隨著反應的進行通過適當的曝氣實現產甲烷過程的抑制和產酸過程的精準調控，最終達到提高產酸效率的目的。
19、本專利技術的優點在于：
20、本專利技術根據厭氧產酸菌和產甲烷菌對氧化還原電位敏感性或ph耐受性的不同，借助曝氣充氧或酸堿等調節手段，創造適合厭氧產酸菌生長的氧化還原電位或ph條件，實現產酸工藝的精準控制，控制手段操作控制簡單、無毒無害，是一種可操作性良好的厭氧產酸控制方法。
21、本專利技術的堿液的投加設備和ph在線監測設備的協調使用可以實現產酸反應器內的酸堿環境的精準調控，避免過度酸化；
22、本專利技術的曝氣設備、do和orp在線監測設備的協調使用可以實現產甲烷過程有效抑制，實現產酸過程的精準控制；
23、本專利技術的攪拌混合設備輔以升流套筒的設計能夠增大混合效率，提升混合效果；
24、本專利技術的加熱層和保溫層的共同作用可實現反應底物的有效加熱，同時借助溫度在線監測系統可實現反應器內溫度的精準調控；
25、本專利技術通過廢氣吸收裝置可實現反應器內廢氣的有效吸收處理，減少大氣污染；
26、本專利技術厭氧發酵罐內的浮渣收集槽和浮渣排放管，可及時排出發酵底物表層的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種厭氧發酵產酸裝置，其特征在于，所述裝置包括厭氧發酵罐以及配套的酸堿調控系統、產酸精準調控系統、攪拌混合系統和溫度調控系統；酸堿調控系統包括堿液投加設備和pH在線監測設備；產酸精準調控系統包括曝氣設備、氧化還原電位ORP在線監測設備；攪拌混合系統包括攪拌器和升流套筒。
2.如權利要求1所述的一種厭氧發酵產酸裝置，其特征在于，所述酸堿調控系統包括堿液儲罐、加藥泵、堿液投加管和pH在線監測探頭；堿液投加管設在厭氧發酵罐的頂部，堿液儲罐和加藥泵通過堿液投加管與厭氧發酵罐相通。
3.如權利要求2所述的一種厭氧發酵產酸裝置，其特征在于，所述產酸精準調控系統包括風機、氣體流量計、曝氣管、ORP在線監測探頭和DO在線監測探頭；曝氣管在厭氧發酵罐的頂部，風機、氣體流量計通過曝氣管與厭氧發酵罐相通。
4.如權利要求1-3任意一項所述的一種厭氧發酵產酸裝置，其特征在于，所述厭氧發酵罐包括罐體、進料管、放空管、密封蓋板、浮渣收集槽、浮渣排放管以及發酵液采樣口。
5.如權利要求1-3任意一項所述的一種厭氧發酵產酸裝置，其特征在于，所述溫度調控系統包括
6.如權利要求1-3任意一項所述的一種厭氧發酵產酸裝置，其特征在于，所述裝置設置廢氣吸收系統，包括相互連通的排氣管和廢氣吸收罐，排氣管設置在厭氧發酵罐的頂部。
7.利用權利要求1-6任意一項所述的一種厭氧發酵產酸裝置進行厭氧發酵產酸的方法，其特征在于，所述方法包括：將發酵底物注入厭氧發酵罐；通過攪拌混合系統實現發酵底物的有效混合；根據厭氧產酸菌和產甲烷菌對氧化還原電位敏感性、pH耐受性的不同，借助曝氣充氧和/或酸堿調節手段，創造適合厭氧產酸菌生長的氧化還原電位和pH條件，實現產酸工藝的精準控制。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，通過酸堿調控系統調整至適宜pH范圍促進產酸；通過曝氣調整ORP實現產甲烷過程的抑制和產酸過程的精準調控。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，所述pH的范圍為4.0~6.5，ORP的范圍為-250~+100mv。
10.如權利要求8或9所述的方法，其特征在于，先通過酸堿調控系統調整至適宜pH范圍促進產酸；再通過曝氣調整ORP實現產甲烷過程的抑制和產酸過程的精準調控。
...【技術特征摘要】
1.一種厭氧發酵產酸裝置，其特征在于，所述裝置包括厭氧發酵罐以及配套的酸堿調控系統、產酸精準調控系統、攪拌混合系統和溫度調控系統；酸堿調控系統包括堿液投加設備和ph在線監測設備；產酸精準調控系統包括曝氣設備、氧化還原電位orp在線監測設備；攪拌混合系統包括攪拌器和升流套筒。
2.如權利要求1所述的一種厭氧發酵產酸裝置，其特征在于，所述酸堿調控系統包括堿液儲罐、加藥泵、堿液投加管和ph在線監測探頭；堿液投加管設在厭氧發酵罐的頂部，堿液儲罐和加藥泵通過堿液投加管與厭氧發酵罐相通。
3.如權利要求2所述的一種厭氧發酵產酸裝置，其特征在于，所述產酸精準調控系統包括風機、氣體流量計、曝氣管、orp在線監測探頭和do在線監測探頭；曝氣管在厭氧發酵罐的頂部，風機、氣體流量計通過曝氣管與厭氧發酵罐相通。
4.如權利要求1-3任意一項所述的一種厭氧發酵產酸裝置，其特征在于，所述厭氧發酵罐包括罐體、進料管、放空管、密封蓋板、浮渣收集槽、浮渣排放管以及發酵液采樣口。
5.如權利要求1-3任意一項所述的一種厭氧發酵產酸裝置，其特征在于，所述溫度調控系統包括溫度在線監測設備以及...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王峰，劉偉京，徐海波，劉廣兵，喻學敏，黃純凱，孟溪，黃金燦，張騰，
申請(專利權)人：江蘇省環境科學研究院，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。