公布日：2023.11.03
申请日：2023.09.01
分类号：C02F11/04(2006.01)I;C02F11/00(2006.01)I
摘要
本发明公开了一种基于微生物调控的污泥厌氧消化工艺，在污泥厌氧消化过程中，体系的消化性能稳定后，对污泥中的微生物群落结构进行取样检测，当乙酸营养型产甲烷菌的相对丰度≥50％时，通过增大固体停留时间SRT或者减少水力停留时间HRT，使得乙酸营养型产甲烷菌的相对丰度降低20％以上，同时氢营养型产甲烷菌和甲基营养型产甲烷菌增多，实现产甲烷途径由单一的乙酸营养型逐渐向多种营养途径共存的模式，从而提高了污泥的厌氧消化效率，实现反应器的高效长期稳定运行。
权利要求书
1.一种基于微生物调控的污泥厌氧消化工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1，污泥进入到厌氧动态膜生物反应器内，在主反应区内进行厌氧消化处理并产生沼气，消化后的污泥进入到膜分离区进行浓缩分离后，一部分浓缩污泥外排，一部分返回至主反应区内继续进行污泥的厌氧消化；S2，所述步骤S1中的VS消解率和沼气产率相对稳定后，采用基因测序方法对主反应区污泥中的微生物群落进行检测；当微生物群落中乙酸营养型产甲烷菌的相对丰度≥50％时，增大污泥厌氧消化过程中的固体停留时间或减小污泥厌氧消化过程中的水力停留时间，直至乙酸营养型产甲烷菌的相对丰度降低20％以上。
2.根据权利要求1所述的基于微生物调控的污泥厌氧消化工艺，其特征在于，所述步骤S1中，所述膜分离区的污泥浓度为30～60g/L。
3.根据权利要求2所述的基于微生物调控的污泥厌氧消化工艺，其特征在于，所述步骤S1中，所述厌氧消化过程中，pH为7～8，温度为35±2℃。
4.根据权利要求1所述的基于微生物调控的污泥厌氧消化工艺，其特征在于，所述步骤S1，所述膜分离区的沼气循环强度为25～35m3/(m2·h)。
5.根据权利要求1所述的基于微生物调控的污泥厌氧消化工艺，其特征在于，所述步骤S1中，所述膜分离区的跨膜压差≤10kPa，膜通量为2～10LMH。
6.根据权利要求1所述的基于微生物调控的污泥厌氧消化工艺，其特征在于，所述步骤S2中，所述固体停留时间为30～50天。
7.根据权利要求1所述的基于微生物调控的污泥厌氧消化工艺，其特征在于，所述步骤S2中，所述水力停留时间为10～30天。
8.根据权利要求1所述的基于微生物调控的污泥厌氧消化工艺，其特征在于，所述步骤S2中，所述乙酸营养型产甲烷菌的相对丰度降低20％以上，所述微生物群落中的氢营养型产甲烷菌的相对丰度升高10％以上，所述微生物群落中的甲基营养型产甲烷菌的相对丰度升高10％以上。
发明内容
针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种基于微生物调控的污泥厌氧消化工艺，在污泥厌氧消化过程中，体系的消化性能稳定后，对污泥中的微生物群落结构进行取样检测，当乙酸营养型产甲烷菌的相对丰度≥50％时，通过增大固体停留时间SRT或者减少水力停留时间HRT，使得乙酸营养型产甲烷菌的相对丰度降低20％以上，同时氢营养型产甲烷菌和甲基营养型产甲烷菌增多，实现产甲烷途径由单一的乙酸营养型逐渐向多种营养途径共存的模式，从而提高了污泥的厌氧消化效率，实现反应器的高效长期稳定运行。
利用厌氧动态膜生物反应器对污泥进行厌氧消化处理并产生沼气，并对沼气中的甲烷含量进行成分分析，当甲烷成分≤60％时，通过增大固体停留时间SRT或者减少水力停留时间使得沼气中甲烷成分高于65％，实现沼气中甲烷含量的有效提升，从而提高了污泥的能源回收效率。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供了一种基于微生物调控的污泥厌氧消化工艺，包括以下步骤：
S1，污泥进入到厌氧动态膜生物反应器内，在主反应区内进行厌氧消化处理并产生沼气，消化后的污泥进入到膜分离区进行浓缩分离后，一部分浓缩污泥外排，一部分返回至主反应区内继续进行污泥的厌氧消化；
S2，所述步骤S1中的VS消解率和沼气产率相对稳定后，采用基因测序方法对主反应区污泥中的微生物群落进行检测；当微生物群落中乙酸营养型产甲烷菌的相对丰度≥50％时，增大污泥厌氧消化过程中的固体停留时间或减小污泥厌氧消化过程中的水力停留时间，使得乙酸营养型产甲烷菌的相对丰度降低20％以上。
优选地，所述步骤S1中，所述膜分离区的污泥浓度为30～60g/L。
优选地，所述步骤S1中，所述厌氧消化过程中，pH为7～8，温度为35±2℃。
优选地，所述步骤S1，所述膜分离区的沼气循环强度为25～35m3/(m2·h)。
优选地，所述步骤S1中，所述膜分离区的跨膜压差≤10kPa，膜通量为2～10LMH。
优选地，所述步骤S2中，所述固体停留时间为30～50天。
优选地，所述步骤S2中，所述水力停留时间为10～30天。
优选地，所述步骤S2中，所述乙酸营养型产甲烷菌的相对丰度降低20％以上，所述微生物群落中的氢营养型产甲烷菌的相对丰度升高10％以上，所述微生物群落中的甲基营养型产甲烷菌的相对丰度升高10％以上。
本发明所提供的一种基于微生物调控的污泥厌氧消化工艺，还具有以下几点有益效果：
1、本发明的基于微生物调控的污泥厌氧消化工艺，在污泥厌氧消化过程中，体系的消化性能稳定后，对污泥中的微生物群落进行取样检测，当乙酸营养型产甲烷菌的相对丰度≥50％时，通过增大固体停留时间SRT或者减少水力停留时间HRT，使得乙酸营养型产甲烷菌的相对丰度降低20％以上，同时氢营养型产甲烷菌和甲基营养型产甲烷菌均分别增多10％以上，实现产甲烷途径由单一的乙酸营养型逐渐向多种营养途径共存的模式，从而提高了污泥的厌氧消化效率，实现反应器的高效长期稳定运行；
2、本发明的基于微生物调控的污泥厌氧消化工艺，采用基因测序手段对污泥厌氧消化过程中的微生物菌群进行识别，通过调节水力停留时间或固体停留时间使得实现了运行浓度的提升，高浓度污泥使得厌氧消化的微生物群落结构发生定向改变，从而调控产甲烷途径以获得更高的消化效率，保证消化效率最大化；
3、本发明的基于微生物调控的污泥厌氧消化工艺，通过污泥中微生物群落进行检测，同时解耦水力停留时间和固体停留时间使得微生物的群落结构得以改变，从而实现产甲烷途径由单一乙酸营养型向多种途径共存的转变，提高了污泥厌氧消化效率，可操作性强，运行稳定，可以推广。
（发明人：杨戌雷;陆峥嵘;彭争梁;王志伟;吴炜;周博;戴若彬;王雪野;刘韵;林静）