餐廚垃圾兩相厭氧產(chǎn)酸相工段啟動(dòng)環(huán)境及產(chǎn)甲烷相消化工藝優(yōu)化研究.pdf

1、在中國每天產(chǎn)生約160，000噸的餐廚垃圾，隨著國家經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，其數(shù)量每年以10％的速度增長(zhǎng)。由于處理方式不當(dāng)，餐廚垃圾對(duì)生態(tài)環(huán)境和人體健康的不利影響日漸嚴(yán)重，但又因其富含有機(jī)質(zhì)而極易被生物降解，繼而成為一種潛在能源。餐廚垃圾兩相厭氧消化(TPAD)是實(shí)現(xiàn)其資源化的重要途徑，然而，高負(fù)荷的餐廚垃圾易讓消化體系酸化失穩(wěn)，并成為限制其發(fā)展的瓶頸。本課題使用數(shù)值分析的方法篩選了餐廚垃圾厭氧酸化工段的最優(yōu)啟動(dòng)環(huán)境，實(shí)證了出料回流及適當(dāng)縮短產(chǎn)甲烷相

2、(MP)的水力停留時(shí)間(HRT)對(duì)于MP產(chǎn)氣性能的促進(jìn)作用;并在簡(jiǎn)單底物厭氧酸化實(shí)驗(yàn)中，探究了真實(shí)體系中各組分對(duì)產(chǎn)酸效果的影響。
　　主要工作如下:
　　(1)以HRT、初始pH和底物接種物比(F/M)為因子進(jìn)行產(chǎn)酸相(AP)厭氧酸化實(shí)驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，影響其產(chǎn)酸效果主次順序?yàn)槌跏紁H＞HRT＞F/M，且當(dāng)初始pH為9.00，HRT為4d，F(xiàn)/M為2.5時(shí)，AP獲得最大單位VS乙醇和乙酸濃度(ETH-HAc-VS)和單位VS乙醇

3、和VFAs濃度(ETH-VFAs-VS)分別為1840和3116mg·gVS-1·L-1，其發(fā)酵類型為丁酸型發(fā)酵。餐廚垃圾的總固體含量去除率(TS-R)、揮發(fā)性固體含量去除率(VS-R)分別為14.02％、20.60％，并在第一天獲得最高產(chǎn)氣量564mL。
　　(2)在最優(yōu)產(chǎn)酸工藝條件(初始pH為9.00，HRT為4d，F(xiàn)/M為2.5)下，餐廚垃圾TPSD的單位VS日產(chǎn)甲烷量(DMY-VS)和單位VS日產(chǎn)沼氣(DBY-VS)分別為

4、471、751mL·gVS-1·d-1，均高于單相(416、662mL·gVS-1·d-1)，且分別增加了13.22％和13.44％。兩相TS-R、VS-R分別為44.25％、56.36％，均高于單相(37.10％、47.67％)。在高負(fù)荷下，TPAD較SPAD可以更好地維持其穩(wěn)定性，且隨著有機(jī)負(fù)荷率(OLR)的增加，產(chǎn)氣性能更好，但提升OLR后前幾天，兩者產(chǎn)氣性能均出現(xiàn)下滑，且單相下降幅度高于兩相。通過出料回流的方式，提高了餐廚垃圾兩

5、相厭氧消化系統(tǒng)的產(chǎn)氣性能，其系統(tǒng)TS-R、VS-R較不回流分別提高了4.10％、3.87％，分別達(dá)到46.07％、58.54％。此外，在一定程度縮短MP的HRT，有助于提升兩相體系的產(chǎn)氣效果，當(dāng)HRT=4+8(AP、MP的HRT分別為4，8d)天時(shí)，其DMY-VS和DBY-VS分別為687和1052mL·gVS-1·d-1，較HRT=4+12、4+4天分別提高了20.49％、23.31％和278.51％、153.22％，同時(shí)其TS-R、

6、VS-R也達(dá)到最大(55.84％、68.41％)。
　　(3)通過葡萄糖、蛋白質(zhì)、油脂等簡(jiǎn)單底物的厭氧酸化實(shí)驗(yàn)，研究了真實(shí)體系中餐廚垃圾各組分對(duì)產(chǎn)酸性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，影響其產(chǎn)酸效果主次順序?yàn)榈鞍踪|(zhì)＞葡萄糖＞油脂。在保持葡萄糖、蛋白質(zhì)、油脂各組分含量比例(36.4％，22.7％，40.9％)不變的情況下，ETH-VFAs-VS為1488～1663mg·gVS-1·L-1，簡(jiǎn)單底物有機(jī)負(fù)荷(OL)對(duì)其產(chǎn)酸總量有影響，但對(duì)單位VS產(chǎn)