餐廚垃圾厭氧消化工藝優(yōu)化及產(chǎn)甲烷特性研究
目前，國內(nèi)對于餐廚垃圾厭氧消化技術(shù)的研究仍處在實驗室階段，對工程化運用的研究還較少，且厭氧消化反應(yīng)較好氧反應(yīng)更為復(fù)雜。因此，本課題開展餐廚垃圾厭氧消化產(chǎn)沼氣技術(shù)研究，回收生物質(zhì)能，優(yōu)化工藝參數(shù)，為工程化應(yīng)用提供依據(jù)。論文分析研究了我國典型餐廚垃圾的特性，考察了餐廚垃圾產(chǎn)甲烷潛能，根據(jù)餐廚垃圾性質(zhì)及反應(yīng)器特性，通過小試確定并優(yōu)化主要運行參數(shù)，分析了主要影響因子對反應(yīng)器產(chǎn)氣性能和厭氧生物環(huán)境的影響，實現(xiàn)厭氧反應(yīng)器穩(wěn)定高效的產(chǎn)甲烷性能。研究結(jié)果表明：
餐廚垃圾含固率約為25％，VS/TS值達95％以上，可生化性好，適合采用厭氧消化產(chǎn)甲烷工藝。
鹽份（以NaCl計）和油脂含量較高，分別為4.9和48.5mg/g濕基；餐廚垃圾主要組成元素C：N：P比值為283：9.75：1，基本符合厭氧處理工藝對氮、磷營養(yǎng)比例的要求，其生化產(chǎn)甲烷潛能（BMP）為350mLCH4/gVS，水解速率常數(shù)為0.24d-1。
采用完全混合厭氧反應(yīng)器中溫處理餐廚垃圾的較優(yōu)運行條件為：進料含水率97％，攪拌周期6h、攪拌持續(xù)時間10min、攪拌強度20r/min，有機負荷率（OLR）39VS/（L•d），比產(chǎn)甲烷速率達到0.22L/（gVS•d）。擴大化試驗中，比產(chǎn)甲烷速率提高到0.25LCH4/（gVS•d），且OLR可增至3.59VS/（L•d）并保持系統(tǒng)穩(wěn)定，實現(xiàn)系統(tǒng)產(chǎn)甲烷性能的強化。
厭氧系統(tǒng)經(jīng)過一段時間的馴化，對餐廚垃圾中的高鹽份、高蛋白、高油脂特性具有較好的適應(yīng)性，反應(yīng)器可承受的Na+、氨氮及油脂濃度分別達到3、2.5和49/L。通過對系統(tǒng)內(nèi)揮發(fā)性有機酸（VFA）及多種酶活性的測定，分析得出與產(chǎn)酸菌相比，產(chǎn)甲烷菌對環(huán)境條件更為敏感。同時，經(jīng)X射線能譜（EDS）分析，發(fā)現(xiàn)長鏈脂肪酸（LCFAs）與金屬陽離子反應(yīng)生成不溶鹽，降低了其對系統(tǒng)的毒害影響。
綜上所述，采用完全混合厭氧反應(yīng)器中溫處理餐廚垃圾產(chǎn)沼氣是適宜的處理工藝，在較優(yōu)運行條件下可實現(xiàn)0.25LCH4/（gVS•d）的比產(chǎn)甲烷速率，且對餐廚垃圾中的高鹽份、高蛋白、高油脂特性具有較高耐受程度，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。
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