一种基于厌氧消化失衡微生物抗性强化的预警调控方法与流程

本发明属于环保技术领域，涉及一种基于厌氧消化失衡微生物抗性强化的预警调控方法。

背景技术：

餐厨垃圾处理过程的共性问题是处理效率低、运行不稳定，特别是餐厨垃圾厌氧处理系统极易失衡。欧美一些厌氧消化厂为避免工艺运行失败，通常在低负荷下运行(ahring,2003)，但这样会因较低的运行、产气效率影响厌氧消化处理厂的经济效益。

餐厨垃圾厌氧消化处理是解决“潲水猪”、“地沟油”等一系列危害民生健康、环境污染等社会民生问题的重要途径。然而餐厨垃圾有机成分丰富，特别是蛋白质、脂肪含量较高，高负荷运行下厌氧消化处理系统极易产生“系统酸化”和“氨抑制”等失衡现象，针对餐厨垃圾处理设施负荷低、运行不稳定等共性问题，引入失衡抗性微生物筛选技术，开发餐厨垃圾厌氧消化失衡生物预警调控技术，为已建成的厌氧消化处理设施稳定运行提供技术参考。

厌氧消化是减少餐厨垃圾环境污染，回收其内蕴含清洁能源的最佳技术途径，是首选的资源化利用技术。餐厨垃圾厌氧消化系统运行的共性问题是处理效率低、运行不稳定，极易失衡。欧美一些厌氧消化厂通常在低负荷下运行，但这样会因较低的产气率影响厌氧消化处理厂的经济效益。国内外学者从中间代谢产物、关键代谢调控物以及厌氧系统内生物体的变化3方面开展了厌氧消化系统预警调控等方面的研究。因反应装置、底物不同中间代谢产物的预警、调控的灵敏性、实时性有待进一步验证；nadh/nad⁺、氢浓度等关键代谢调控物还未突破厌氧消化系统失衡预警的机理；基于生物体运行特性方面的厌氧系统稳定性预警调控技术正方兴未艾；但未有基于餐厨垃圾厌氧消化失衡抗性微生物的筛选及配套的一体化预警调控技术报道。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于厌氧消化失衡微生物抗性强化的预警调控方法，本发明的有益效果是结合前期研究成果，引入失衡抗性微生物筛选技术，开展餐厨垃圾厌氧消化失衡抗性微生物筛选研究，探析餐厨垃圾厌氧消化失衡过程中抗性微生物生态学抗性预警机制。构建餐厨垃圾厌氧消化失衡生物预警机制；开发基于餐厨垃圾厌氧消化失衡抗性微生物筛选的生物预警调控技术；解决现已建成的厌氧消化处理设施普遍运行负荷不高、不稳定等共性难题。

本发明所采用的技术方案是通过各种冲击负荷试验进行研究，在自控式连续单相厌氧消化反应器中进行，水浴加热，温度控制在35℃～38℃，在线实时监测ph值、温度，氧化还原电位，餐厨垃圾样品取自学校食堂及周边餐馆不同类型的餐饮单位，收集后按照一定比例混合、去除杂质、粉碎成浆状在4℃下保存备用，系统稳定运行有机负荷拟定3.0kgvs·m^-3d^-1，反应器内温度控制在35℃～38℃，ph值变化范围7.40～7.80。

进一步，自控式连续单相厌氧消化反应器包括多功能数据采集控制系统，加热循环水箱通过加热循环水泵连接单相厌氧消化反应器，单相厌氧消化反应器外壁设有一层反应器保温夹套，单相厌氧消化反应器上设有取样口和反应器底部出料口，单相厌氧消化反应器内安装有搅拌装置，单相厌氧消化反应器顶部设有进料斗，进料斗与单相厌氧消化反应器连接处设有进料水封阀门，单相厌氧消化反应器内设有温度传感器，单相厌氧消化反应器通过管道连接生物气体收集安全瓶，生物气体收集安全瓶连接湿式气体流量计，湿式气体流量计连接生物气体收集瓶，生物气体收集瓶连接生物气体成分分析仪，生物气体成分分析仪上设有生物气体外排口，多功能数据采集控制系统连接加热循环水泵和温度传感器。

附图说明

图1是本发明自控式连续单相厌氧消化反应器结构示意图；

图2是方法研究路线示意图。

图中，1.多功能数据采集控制系统；2.加热循环水箱；3.加热循环水泵；4.反应器保温夹套；5.搅拌装置；6.进料斗；7.进料水封阀门；8.取样口；9.反应器底部出料口；10.单相厌氧消化反应器；11.温度传感器；12.生物气体收集安全瓶；13.湿式气体流量计；14.生物气体收集瓶；15.生物气体成分分析仪；16.生物气体外排口。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明自控式连续单相厌氧消化反应器如图1所示，包括多功能数据采集控制系统1，加热循环水箱2通过加热循环水泵3连接单相厌氧消化反应器10，单相厌氧消化反应器10外壁设有一层反应器保温夹套4，单相厌氧消化反应器10上设有取样口8和反应器底部出料口9，单相厌氧消化反应器10内安装有搅拌装置5，单相厌氧消化反应器10顶部设有进料斗6，进料斗6与单相厌氧消化反应器10连接处设有进料水封阀门7，单相厌氧消化反应器10内设有温度传感器11，单相厌氧消化反应器10通过管道连接生物气体收集安全瓶12，生物气体收集安全瓶12连接湿式气体流量计13，湿式气体流量计13连接生物气体收集瓶14，生物气体收集瓶14连接生物气体成分分析仪15，生物气体成分分析仪15上设有生物气体外排口16。多功能数据采集控制系统1连接加热循环水泵3和温度传感器11。

本发明餐厨垃圾厌氧消化失衡抗性微生物筛选及抗性机制研究主要通过各种“冲击负荷试验”进行研究。在自控式连续单相厌氧消化反应器中进行，水浴加热，温度控制在35℃～38℃，在线实时监测ph值、温度(t)，氧化还原电位(orp)。餐厨垃圾样品取自学校食堂及周边餐馆等不同类型的餐饮单位，收集后按照一定比例混合、去除杂质、粉碎成浆状在4℃下保存备用。接种污泥取自某市政污水处理厂。参考项目组前期试验结果，系统稳定运行有机负荷拟定3.0kgvs·m^-3d^-1，反应器内温度控制在35℃～38℃，ph值变化范围7.40～7.80。

本发明运用现代分子生物学、厌氧培养等手段，在研究餐厨垃圾厌氧消化失衡抗性微生物筛选的基础上，通过深入分析系统失衡前后各理化监测指标与系统稳定性的关系，研究抗性微生物群落结构、中间代谢产物、关键代谢调控物3者之间的关系，剖析餐厨垃圾厌氧消化失衡过程中抗性微生物生态学抗性机制和遗传学特性，构建基于抗性微生物遗传信息的生物预警机制；在此基础上运用循环强化培养原生抗性微生物等技术对预警指标指示即将失衡的厌氧消化系统进行强化恢复调控研究，拟采用的技术路线见图2。

本发明失衡抗性微生物预警调控技术研究，形成成果如下：筛选出餐厨垃圾厌氧消化酸化或氨抑制失衡的抗性微生物，探明其失衡过程中抗性微生物生态学抗性机制。构建餐厨垃圾厌氧消化失衡生物预警机制，开发有机固体废物厌氧消化失衡抗性微生物预警调控技术；并在在已建成的济宁市餐厨垃圾处理工程(100t/d)上示范、验证，实现餐厨垃圾厌氧消化系统容积负荷率≥4.0kgvs/(m³·d)条件下的稳定运行，容积产气率≥4.5.0m³/(m³·d)，有机物转化率≥80％。

以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。