公布日：2023.11.03
申請日：2023.09.01
分類號：C02F11/04(2006.01)I;C02F11/00(2006.01)I
摘要
本發明公開了一種基于微生物調控的污泥厭氧消化工藝，在污泥厭氧消化過程中，體系的消化性能穩定后，對污泥中的微生物群落結構進行取樣檢測，當乙酸營養型產甲烷菌的相對豐度≥50％時，通過增大固體停留時間SRT或者減少水力停留時間HRT，使得乙酸營養型產甲烷菌的相對豐度降低20％以上，同時氫營養型產甲烷菌和甲基營養型產甲烷菌增多，實現產甲烷途徑由單一的乙酸營養型逐漸向多種營養途徑共存的模式，從而提高了污泥的厭氧消化效率，實現反應器的高效長期穩定運行。
權利要求書
1.一種基于微生物調控的污泥厭氧消化工藝，其特征在于，包括以下步驟：S1，污泥進入到厭氧動態膜生物反應器內，在主反應區內進行厭氧消化處理并產生沼氣，消化后的污泥進入到膜分離區進行濃縮分離后，一部分濃縮污泥外排，一部分返回至主反應區內繼續進行污泥的厭氧消化；S2，所述步驟S1中的VS消解率和沼氣產率相對穩定后，采用基因測序方法對主反應區污泥中的微生物群落進行檢測；當微生物群落中乙酸營養型產甲烷菌的相對豐度≥50％時，增大污泥厭氧消化過程中的固體停留時間或減小污泥厭氧消化過程中的水力停留時間，直至乙酸營養型產甲烷菌的相對豐度降低20％以上。
2.根據權利要求1所述的基于微生物調控的污泥厭氧消化工藝，其特征在于，所述步驟S1中，所述膜分離區的污泥濃度為30～60g/L。
3.根據權利要求2所述的基于微生物調控的污泥厭氧消化工藝，其特征在于，所述步驟S1中，所述厭氧消化過程中，pH為7～8，溫度為35±2℃。
4.根據權利要求1所述的基于微生物調控的污泥厭氧消化工藝，其特征在于，所述步驟S1，所述膜分離區的沼氣循環強度為25～35m3/(m2·h)。
5.根據權利要求1所述的基于微生物調控的污泥厭氧消化工藝，其特征在于，所述步驟S1中，所述膜分離區的跨膜壓差≤10kPa，膜通量為2～10LMH。
6.根據權利要求1所述的基于微生物調控的污泥厭氧消化工藝，其特征在于，所述步驟S2中，所述固體停留時間為30～50天。
7.根據權利要求1所述的基于微生物調控的污泥厭氧消化工藝，其特征在于，所述步驟S2中，所述水力停留時間為10～30天。
8.根據權利要求1所述的基于微生物調控的污泥厭氧消化工藝，其特征在于，所述步驟S2中，所述乙酸營養型產甲烷菌的相對豐度降低20％以上，所述微生物群落中的氫營養型產甲烷菌的相對豐度升高10％以上，所述微生物群落中的甲基營養型產甲烷菌的相對豐度升高10％以上。
發明內容
針對現有技術中存在的上述缺陷，本發明的目的是提供一種基于微生物調控的污泥厭氧消化工藝，在污泥厭氧消化過程中，體系的消化性能穩定后，對污泥中的微生物群落結構進行取樣檢測，當乙酸營養型產甲烷菌的相對豐度≥50％時，通過增大固體停留時間SRT或者減少水力停留時間HRT，使得乙酸營養型產甲烷菌的相對豐度降低20％以上，同時氫營養型產甲烷菌和甲基營養型產甲烷菌增多，實現產甲烷途徑由單一的乙酸營養型逐漸向多種營養途徑共存的模式，從而提高了污泥的厭氧消化效率，實現反應器的高效長期穩定運行。
利用厭氧動態膜生物反應器對污泥進行厭氧消化處理并產生沼氣，并對沼氣中的甲烷含量進行成分分析，當甲烷成分≤60％時，通過增大固體停留時間SRT或者減少水力停留時間使得沼氣中甲烷成分高于65％，實現沼氣中甲烷含量的有效提升，從而提高了污泥的能源回收效率。
為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：
本發明提供了一種基于微生物調控的污泥厭氧消化工藝，包括以下步驟：
S1，污泥進入到厭氧動態膜生物反應器內，在主反應區內進行厭氧消化處理并產生沼氣，消化后的污泥進入到膜分離區進行濃縮分離后，一部分濃縮污泥外排，一部分返回至主反應區內繼續進行污泥的厭氧消化；
S2，所述步驟S1中的VS消解率和沼氣產率相對穩定后，采用基因測序方法對主反應區污泥中的微生物群落進行檢測；當微生物群落中乙酸營養型產甲烷菌的相對豐度≥50％時，增大污泥厭氧消化過程中的固體停留時間或減小污泥厭氧消化過程中的水力停留時間，使得乙酸營養型產甲烷菌的相對豐度降低20％以上。
優選地，所述步驟S1中，所述膜分離區的污泥濃度為30～60g/L。
優選地，所述步驟S1中，所述厭氧消化過程中，pH為7～8，溫度為35±2℃。
優選地，所述步驟S1，所述膜分離區的沼氣循環強度為25～35m3/(m2·h)。
優選地，所述步驟S1中，所述膜分離區的跨膜壓差≤10kPa，膜通量為2～10LMH。
優選地，所述步驟S2中，所述固體停留時間為30～50天。
優選地，所述步驟S2中，所述水力停留時間為10～30天。
優選地，所述步驟S2中，所述乙酸營養型產甲烷菌的相對豐度降低20％以上，所述微生物群落中的氫營養型產甲烷菌的相對豐度升高10％以上，所述微生物群落中的甲基營養型產甲烷菌的相對豐度升高10％以上。
本發明所提供的一種基于微生物調控的污泥厭氧消化工藝，還具有以下幾點有益效果：
1、本發明的基于微生物調控的污泥厭氧消化工藝，在污泥厭氧消化過程中，體系的消化性能穩定后，對污泥中的微生物群落進行取樣檢測，當乙酸營養型產甲烷菌的相對豐度≥50％時，通過增大固體停留時間SRT或者減少水力停留時間HRT，使得乙酸營養型產甲烷菌的相對豐度降低20％以上，同時氫營養型產甲烷菌和甲基營養型產甲烷菌均分別增多10％以上，實現產甲烷途徑由單一的乙酸營養型逐漸向多種營養途徑共存的模式，從而提高了污泥的厭氧消化效率，實現反應器的高效長期穩定運行；
2、本發明的基于微生物調控的污泥厭氧消化工藝，采用基因測序手段對污泥厭氧消化過程中的微生物菌群進行識別，通過調節水力停留時間或固體停留時間使得實現了運行濃度的提升，高濃度污泥使得厭氧消化的微生物群落結構發生定向改變，從而調控產甲烷途徑以獲得更高的消化效率，保證消化效率最大化；
3、本發明的基于微生物調控的污泥厭氧消化工藝，通過污泥中微生物群落進行檢測，同時解耦水力停留時間和固體停留時間使得微生物的群落結構得以改變，從而實現產甲烷途徑由單一乙酸營養型向多種途徑共存的轉變，提高了污泥厭氧消化效率，可操作性強，運行穩定，可以推廣。
（發明人：楊戌雷;陸崢嶸;彭爭梁;王志偉;吳煒;周博;戴若彬;王雪野;劉韻;林靜）
