本发明专利技术涉及生物质类废弃物厌氧发酵处理技术领域，公开了一种瘤胃微生物培养耦合厌氧发酵处理生物质废弃物的装置和方法，该装置包括瘤胃微生物培养系统、厌氧发酵系统和收集系统，瘤胃微生物培养系统包括磨碎搅拌装置和监测装置，厌氧发酵系统包括搅拌装置和监测装置，瘤胃微生物培养系统与厌氧发酵系统之间上部连通，中隔壁以半透膜代替。瘤胃微生物培养系统中瘤胃微生物降解生物质类废弃物产生的各种挥发性脂肪酸(VFA)以及厌氧发酵系统中产生的缓冲物质可自由通过半透膜进行交换。进入厌氧发酵系统的VFA被产甲烷细菌利用生成甲烷，甲烷收集后可供生产生活使用；进入瘤胃微生物培养系统的缓冲物质则维持其系统pH稳定。
【技术实现步骤摘要】
一种瘤胃微生物培养耦合厌氧发酵处理生物质废弃物的装置和方法
本专利技术提供了一种瘤胃微生物培养耦合厌氧发酵处理生物质废弃物的装置和方法，属于环保微生物处理领域。
技术介绍
我国每年将生物质废弃物包括秸秆、谷壳、菜叶、餐厨垃圾、畜禽粪便等，其共同特点是富含大量纤维类物质，这部分纤维类物质属于可再生生物质资源，在目前全球能源紧张的大环境下，如何有效利用每年产生的大量纤维素类物质进行能源的转化一直是研究的热点。瘤胃微生物是栖息在反刍类动物瘤胃中的微生物总称，是迄今为止已知自然界中对纤维类物质转化效率最高的微生物菌群。利用瘤胃微生物促进生物质废物厌氧发酵，将大大提高厌氧发酵效率。研究表明，瘤胃内产生的VFA中50％～85％被瘤胃上皮所吸收，瘤胃还可分泌缓冲物质中和部分pH，还能通过生成甲烷消化部分VFA，从而维持瘤胃处于近中性状态，为瘤胃微生物营造了一个非常良好地反应环境。目前的模拟反应器并未考虑微生物降解所生成的VFA的快速处理、缓冲物质的加入等问题，只是将瘤胃微生物简单接种至反应罐，与产甲烷微生物混合发酵，不能真正有效发挥瘤胃微生物的效果。因此，针对上述问题，本专利技术提供一种瘤胃微生物培养耦合厌氧发酵处理生物质废弃物的装置和方法，在处理过程中，通过设备以及控制水力停留时间，将瘤胃微生物和产甲烷微生物分别置于不同的反应器内，两者之间布置的半透膜可以使VFA和缓冲物质自由流通，较好的模拟的瘤胃环境，为瘤胃微生物营造了良好地反应条件，提高了其对生物质废弃物的处理效率。
技术实现思路
针对背景技术中指出的问题，本专利技术提出一种瘤胃微生物培养耦合厌氧发酵处理生物质废弃物的装置和方法。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种瘤胃微生物培养耦合厌氧发酵处理生物质废弃物的装置，其特征在于：包括进水调节池(1)、瘤胃微生物培养池(2)、厌氧发酵池(3)和沼气收集罐(4)和接受池(5)。瘤胃微生物培养池(2)与厌氧发酵池(3)为同心圆筒，瘤胃微生物培养池(2)为内筒，厌氧发酵池(3)为外筒，内筒液面高于外筒液面，料液从瘤胃微生物培养池(2)底部流入，从筒顶溢流至厌氧发酵池(3)，筒壁(6)上半部嵌有半透膜(7)；瘤胃微生物培养池(2)内设有磨碎搅拌器(8)；厌氧发酵池(3)内设有潜水搅拌系统(9)；瘤胃微生物培养池和厌氧发酵池均设有pH、DO、VFA在线监测(10)。本专利技术进一步设置为，所述的半透膜(7)的孔径为0.2～0.5μm，半透膜面积为筒壁面积的50～60％。一种瘤胃微生物培养耦合厌氧发酵处理生物质废弃物的方法，(1)驯化阶段：通过调节池，将待处理生物质废弃物泵入瘤胃微生物培养池，和厌氧发酵池，同时在厌氧发酵池内接种成熟厌氧污泥，接种量为发酵池体积的1/10～1/5。开启潜水搅拌机，按照常规厌氧驯化方法对厌氧发酵池内厌氧产沼气微生物进行驯化；当厌氧发酵池驯化完成后，在瘤胃微生物培养池内接种瘤胃内容物，接种量为发酵池体积的1/10，按池内液体体积补充玉米粉，使其终浓度不小于12g/L；开启磨碎搅拌器，将物料磨碎的同时也促进料液在瘤胃微生物培养池内循环，池内DO在线监测为0mg/L，补充碳酸氢钠，维持pH在线监测(6)为7.0±0.2mg/L，VFA在线监测为40～70mmol/L。瘤胃微生物降解生物质废弃物产生VFA，VFA可通过半透膜进入厌氧发酵池，被厌氧池内厌氧产沼气微生物利用，生成甲烷；当瘤胃微生物培养池内的VFA在线监测为55±5mmol/L，干物质的去除率达到60％以上时，即认为系统驯化成功；Ⅲ.运行阶段：系统驯化成功后，采取间歇式进料，每日生物质废弃物进料体积为瘤胃微生物培养池容积的1/2。进料前1h，停止厌氧发酵池内潜水搅拌机，瘤胃微生物培养池内磨碎搅拌器正常运行。进料完成后，开启厌氧发酵池内潜水搅拌机。本专利技术进一步设置为，物培养耦合厌氧发酵处理生物质废弃物的方法，其特征在于其中生物质废弃物料液中生物质废弃物干物质含量为20～40g/L，生物质废弃物料液在瘤胃微生物培养池内停留时间为2d，在厌氧发酵池内停留时间为8d。。采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果为：1、通过设置独立的瘤胃微生物培养池和厌氧发酵池，将瘤胃微生物和产甲烷微生物分开；两者之间设置半透膜，可以让瘤胃微生物培养池内产生的VFA快速扩散至厌氧发酵池内，厌氧发酵池内的碳酸盐等缓冲物质扩散进入瘤胃微生物培养池内，较好的模拟了反刍动物瘤胃的VFA吸收和pH调节功能。2、在瘤胃微生物培养池内设置带磨碎功能的搅拌机，既能继续磨碎有机废弃物，提高反应速率，又能促进池内物料均匀，模拟了反刍动物的咀嚼功能。3、瘤胃微生物培养池停留时间为2d，符合瘤胃微生物菌群的世代时间；厌氧发酵池停留时间为8d，符合产甲烷微生物菌群的世代时间。两种不同的微生物菌群互相独立，有利于各自发挥其功能。可使料液中生物质类干物质的去除率达到60％以上，甲烷产率达到305mL/gVS，具有较好的环境效益和社会效益。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一种瘤胃微生物培养耦合厌氧发酵处理生物质废弃物的装置结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如下参考图1对本专利技术进行说明：图1中包括有：包括进水调节池(1)、瘤胃微生物培养池(2)、厌氧发酵池(3)和沼气收集罐(4)和接受池(5)。瘤胃微生物培养池(2)与厌氧发酵池(3)为同心圆筒，瘤胃微生物培养池(2)为内筒，厌氧发酵池(3)为外筒，内筒液面高于外筒液面，料液从瘤胃微生物培养池(2)底部流入，从筒顶溢流至厌氧发酵池(3)，筒壁(6)上半部嵌有半透膜(7)；瘤胃微生物培养池(2)内设有磨碎搅拌器(8)；厌氧发酵池(3)内设有潜水搅拌系统(9)；瘤胃微生物培养池和厌氧发酵池均设有pH、DO、VFA在线监测(10)。一种瘤胃微生物培养耦合厌氧发酵处理生物质废弃物的装置含有生物质废弃物的料液进入调节池(1)进行均质均量，每日进料前1h，停止厌氧发酵池(3)内潜水搅拌机，然后开启进料泵将料液从瘤胃微生物培养池(2)底部泵入池内，池内设置的磨碎搅拌器(8)一直运转，对大颗粒的生物质废弃物进行磨碎，同时使料液处于混合状态；进料时，瘤胃微生物培养池(2)内原有料液从顶部溢流进入厌氧发酵池(3)，池内原有料液溢流进入接受池(5)。进料结束后，开启厌氧发酵池(3)内设有潜水搅拌系统(9)，保证池内料液处于完全混合状态，通过在线监测(本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种瘤胃微生物培养耦合厌氧发酵处理生物质废弃物的装置，其特征在于：包括进水调节池(1)、瘤胃微生物培养池(2)、厌氧发酵池(3)和沼气收集罐(4)和接受池(5)。瘤胃微生物培养池(2)与厌氧发酵池(3)为同心圆筒，瘤胃微生物培养池(2)为内筒，厌氧发酵池(3)为外筒，内筒液面高于外筒液面，料液从瘤胃微生物培养池(2)底部流入，从筒顶溢流至厌氧发酵池(3)，筒壁(6)上半部嵌有半透膜(7)；瘤胃微生物培养池(2)内设有磨碎搅拌器(8)；厌氧发酵池(3)内设有潜水搅拌系统(9)；瘤胃微生物培养池和厌氧发酵池均设有pH、DO、VFA在线监测(10)。/n
【技术特征摘要】
1.一种瘤胃微生物培养耦合厌氧发酵处理生物质废弃物的装置，其特征在于：包括进水调节池(1)、瘤胃微生物培养池(2)、厌氧发酵池(3)和沼气收集罐(4)和接受池(5)。瘤胃微生物培养池(2)与厌氧发酵池(3)为同心圆筒，瘤胃微生物培养池(2)为内筒，厌氧发酵池(3)为外筒，内筒液面高于外筒液面，料液从瘤胃微生物培养池(2)底部流入，从筒顶溢流至厌氧发酵池(3)，筒壁(6)上半部嵌有半透膜(7)；瘤胃微生物培养池(2)内设有磨碎搅拌器(8)；厌氧发酵池(3)内设有潜水搅拌系统(9)；瘤胃微生物培养池和厌氧发酵池均设有pH、DO、VFA在线监测(10)。
2.根据权利要求1所述的一种瘤胃微生物培养耦合厌氧发酵处理生物质废弃物的装置，其特征在于：所述的半透膜(7)的孔径为0.2～0.5μm，半透膜面积为筒壁面积的50～60％。
3.一种瘤胃微生物培养耦合厌氧发酵处理生物质废弃物的方法，其特征在于：(1)驯化阶段：通过调节池，将待处理生物质废弃物泵入瘤胃微生物培养池，和厌氧发酵池，同时在厌氧发酵池内接种成熟厌氧污泥，接种量为发酵池体积的1/10～1/5。开启潜水搅拌机，按照常规厌氧驯化方法对厌氧发酵池内厌氧产沼气微生物进行驯化；
当厌氧发酵池...
【专利技术属性】
技术研发人员：周楚新，张博，吴书文，佐藤佑树，杨超雄，
申请(专利权)人：创盛量子科技温州有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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