多元物料干式厌氧消化混合配比的优化方法技术

一种多元物料干式厌氧消化混合配比的优化方法，该优化方法包括：选取不同的初始多元物料混合配比，建立多个多元物料混合实验组；将各个多元物料混合实验组进行厌氧实验；根据各个厌氧实验结果，获取各个多元物料混合实验组的消化液指标和甲烷生成量指标；根据所述消化液指标和所述甲烷生成量指标建立回归方程，优化多元物料混合配比区间。该优化方法避免了干式厌氧消化酸化抑制、氨氮抑制以及产甲烷周期长等问题，为干式厌氧消化实现高效稳定产甲烷提供技术支撑。此外，该优化方法以厌氧消化过程中与过程抑制性有直接关系的指标为判断依据，所述指标易于监测，未来能直接应用于实际工程中干式厌氧消化高效稳定运行的预警调控。

【技术实现步骤摘要】
多元物料干式厌氧消化混合配比的优化方法
本专利技术属于有机固体废弃物干式厌氧消化实现资源化的领域，尤其涉及一种多元物料干式厌氧消化混合配比的优化方法。
技术介绍
厌氧消化是实现有机固体废弃物减量化、稳定化和资源化的关键技术之一，其主要产物生物天然气已被列入国家能源发展战略，具有广阔的市场前景。随着我国生活垃圾的源头分类实施，大量的有机生活垃圾得以分离，同时，村镇产生的大量农业废弃物、畜禽粪便以及市政污泥，干式厌氧消化是实现这些有机固体废物资源化、能源化的重要技术。区别于传统厌氧消化，干式厌氧消化(TotalSolids，TS＞15％)具有沼液产量少、容积产气率高等优点。目前，尽管干式厌氧消化已在国外得到大量的应用，但国内该技术的推广应用仍属起步阶段。干式厌氧消化高有机负荷和底物有机组成失衡所带来的严重抑制影响，主要表现为酸化抑制、氨氮抑制以及产甲烷周期长，严重限制该技术的推广应用。将多种不同类型的物料混合作为底物进行厌氧消化可以有效避免上述抑制。因此，为了实现干式厌氧消化的高效稳定运行，需要开发出优化多元物料干式厌氧消化混合配比的方法，指导实际工程中干式厌氧消化的稳定运行。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供多元物料干式厌氧消化混合配比的优化方法，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。为实现上述目的，本专利技术提供了一种多元物料干式厌氧消化混合配比的优化方法，包括：(1)选取不同的初始多元物料混合配比，建立多个多元物料混合实验组；(2)将各个多元物料混合实验组进行厌氧实验；(3)根据各个厌氧实验结果，获取各个多元物料混合实验组的消化液指标和甲烷生成量指标；(4)根据所述消化液指标和所述甲烷生成量指标建立回归方程，优化多元物料混合配比区间。基于上述技术方案可以看出，本专利技术基于混料的多元物料干式厌氧消化混合配比的优化方法相对于现有技术至少具有以下优势之一：1、本专利技术采用标准的厌氧消化批次实验，为不同多元物料混合配比实验提供统一的操作范式，提高收集数据的可信度；2、本专利技术分别建立多元物料混合配比与最低pH值、最高氨氮浓度、最大累计甲烷产量以及达到最大累计甲烷产量的预设百分比时所需要的时间t的回归方程，其中预设百分比为75％至85％，并且分别以最低pH值≥6.3至6.7、最高氨氮浓度≤2800至200mg/L和t≤28至32d(天)为优化目标，得到优化的多元物料混合配比区间，利用此区间进一步预测相应的甲烷产量，从而解决了现有技术中忽略不同类型有机物本身的甲烷产量差异的问题，从根本上避免了干式厌氧消化酸化抑制、氨氮抑制以及产甲烷周期长等问题，为干式厌氧消化实现高效稳定产甲烷提供技术支撑；3、本专利技术采用的优化方法以厌氧消化过程中与过程抑制性有直接关系的指标为判断依据，所述指标易于监测，未来能直接应用于实际工程中干式厌氧消化高效稳定运行的预警调控。附图说明图1是本专利技术实施例中的多元物料干式厌氧消化混合配比的优化方法流程图；图2是本专利技术实施中不同多元物料混合配比实验组厌氧消化累计产甲烷曲线示意图；图3A是本专利技术实施中不同多元物料混合配比实验组厌氧消化过程中pH值的变化示意图；图3B是本专利技术实施中不同多元物料混合配比实验组厌氧消化过程中氨氮浓度的变化示意图；图4是本专利技术实施中根据不同多元物料混合配比的最低pH值、最高氨氮浓度和达到最大累计甲烷产量80％所需的厌氧消化时间(t80)的二维等值线图，优化所得的混合配比区间及其对应的预测甲烷产量示意图。具体实施方式本专利技术首先基于混料试验设计原则确定混料实验方案；其次对方案中涉及的物料混合配比开展标准的厌氧消化批次实验；在厌氧消化批次实验期间，监测消化液指标以及累计甲烷产量，获取模型所需实验数据；最后建立回归方程，判断出合理的多元物料混合配比区间并预测不同物料混合组成下的甲烷产量。为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术公开了一种多元物料干式厌氧消化混合配比的优化方法，包括：(1)选取不同的初始多元物料混合配比，建立多个多元物料混合实验组；(2)将各个多元物料混合实验组进行厌氧实验；(3)根据各个厌氧实验结果，获取各个多元物料混合实验组的消化液指标和甲烷生成量指标；(4)根据所述消化液指标和所述甲烷生成量指标建立回归方程，优化多元物料混合配比区间。在本专利技术的一些实施例中，所述多元物料的种类至少包括三种；所述多元物料包括有机固体废弃物；所述有机固体废弃物包括市政污泥、畜禽粪便、有机生活垃圾、农业秸秆中的任一种或多种组合。在本专利技术的一些实施例中，步骤(1)中，所述多元物料混合配比为多元物料中每一种物料的有机质的质量比。在本专利技术的一些实施例中，步骤(2)中，所述多元物料混合实验组的组分包括多元物料和接种物；在本专利技术的一些实施例中，所述多元物料与接种物的比例为多元物料的有机质质量总量与所述接种物的有机质的质量比；在本专利技术的一些实施例中，所述多元物料总量与所述接种物的质量比例为1：(0.8至2)；例如，所述多元物料总量与所述接种物的质量比例为1∶0.8、1∶0.9、1∶1、1∶1.1、1∶1.2、1∶1.5、1∶1.6、1∶1.7、1∶1.8、1∶1.9或1∶2；优选的，所述多元物料总量与所述接种物的质量比例为1∶1。在本专利技术的一些实施例中，步骤(3)中，所述消化液指标包括pH值和氨氮浓度；在本专利技术的一些实施例中，获取各实验组中最低pH值；在本专利技术的一些实施例中，获取各实验组中最大氨氮浓度。在本专利技术的一些实施例中，步骤(3)中，所述甲烷生成量指标包括最大累计甲烷产量和达到所述最大累计甲烷产量的预设百分比时所需要的时间t；在本专利技术的一些实施例中，所述预设百分比为75％至85％。在本专利技术的一些实施例中，步骤(4)中，所述回归方程的阶数等于或者高于二阶。在本专利技术的一些实施例中，所述回归方程采用的响应变量包括消化液的pH值、氨氮浓度或达到所述最大累计甲烷产量的预设百分比时所需要的时间t中的任一种或多种组合。在本专利技术的一些实施例中，所述回归方程采用的优化目标包括：消化液的最低pH值≥6.3至6.7；例如，消化液的最低pH值≥6.3、6.35、6.4、6.45、6.5、6.55、6.6、6.65或6.7；优选的，消化液的最低pH值≥6.5；消化液的最高氨氮浓度≤2800至3200mg/L；例如，消化液的最高氨氮浓度≤2800mg/L、2850mg/L、2900mg/L、2950mg/L、3000mg/L、3050mg/L、3100mg/L、3150mg/L或3200mg/L；优选的，消化液的最高氨氮浓度≤3000mg/L；达到所述最大累计甲烷产本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多元物料干式厌氧消化混合配比的优化方法，其特征在于，包括：/n(1)选取不同的初始多元物料混合配比，建立多个多元物料混合实验组；/n(2)将各个多元物料混合实验组进行厌氧实验；/n(3)根据各个厌氧实验结果，获取各个多元物料混合实验组的消化液指标和甲烷生成量指标；/n(4)根据所述消化液指标和所述甲烷生成量指标建立回归方程，优化多元物料混合配比区间。/n

【技术特征摘要】
1.一种多元物料干式厌氧消化混合配比的优化方法，其特征在于，包括：
(1)选取不同的初始多元物料混合配比，建立多个多元物料混合实验组；
(2)将各个多元物料混合实验组进行厌氧实验；
(3)根据各个厌氧实验结果，获取各个多元物料混合实验组的消化液指标和甲烷生成量指标；
(4)根据所述消化液指标和所述甲烷生成量指标建立回归方程，优化多元物料混合配比区间。


2.根据权利要求1所述的优化方法，其特征在于，
所述多元物料的种类至少包括三种；
所述多元物料包括有机固体废弃物；
所述有机固体废弃物包括市政污泥、畜禽粪便、有机生活垃圾、农业秸秆中的任一种或多种组合。


3.根据权利要求1所述的优化方法，其特征在于，
步骤(1)中，所述多元物料混合配比为多元物料中每一种物料的有机质的质量比。


4.根据权利要求1所述的优化方法，其特征在于，
步骤(2)中，所述多元物料混合实验组的组分包括多元物料和接种物；
其中，所述多元物料与接种物的比例为多元物料的有机质质量总量与所述接种物的有机质的质量比；
其中，所述多元物料总量与所述接种物的质量比例为1∶(0.8至2)。


5.根据权利要求1所述的优化方法，其特征在于，
步...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈梅雪，宋云鹏，刘吉宝，魏源送，郑嘉熹，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：北京;11