高有机负荷餐厨垃圾厌氧消化与酸抑制的补救措施研究

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城市生活垃圾日益增多给社会带来了巨大的环境和生态压力。一方面城市生活垃圾中的餐厨垃圾是垃圾污染环境的主要来源,另一方面,城市生活垃圾中的餐厨垃圾蕴含着大量的生物质能,采用厌氧消化氨气城市生活垃圾可使垃圾中餐厨垃圾稳定化和以沼气的形式回收大部分生物质能。通常所采用的传统湿式厌氧消化技术具有有机负荷低、反应器效率低、废水处理量大、投资较高等缺点,而高有机负荷率氧消化技术能克服湿式厌氧消化技术上述的不足。   本研究以城市餐厨垃圾为研究对象,进行高有机负荷率厌氧消化试验和研究不同补救措施对酸化厌氧消化产甲烷效果的影响。本文的试验内容分为2个部分:1.高有机负荷对餐厨垃圾厌氧消化的影响研究:2.餐厨垃圾厌氧消化酸抑制的补救措施研究。具体结果如下:   1.餐厨垃圾厌氧消化在常温(27℃)条件下,在自主设计的连续搅拌槽反应器(40L)中,以不断增加有机负荷率的进料方式,进行为期61天的连续式试验。当有机负荷率控制在3.89~6.49 kgVS·m-3·d-1之间,原料产甲烷率为411.48~488.52 L·kgVS-1,池容产气率为3.72~4.41 m3·m-3·d-1,可挥发性固体去除率为71.98%~85.45%,可获得较高的原料产甲烷率和稳定的产甲烷过程;当有机负荷率大于7.78 kgVS·m-3·d-1时,出现总挥发性有机酸浓度急剧增加,厌氧消化的池容产气率波动较大,厌氧消化系统有酸化的趋势。餐厨垃圾厌氧消化整个过程的甲烷平均浓度为56.04%,液相中出现钠、钾离子逐渐累积而铁离子浓度不断下降至0.31 mg·L-1。餐厨厌氧消化后的沼渣中含有较丰富N、P、K等营养素,可作为农家肥料或有机肥的基质使用。   2.在缓解餐厨(总挥发性有机酸含量为11.65g/L)厌氧消化酸抑制的补救措施中,在中温(37℃)条件下,以上下嘴抽滤瓶(2L)为反应器,添加接种污泥(5%~20%)、添加接种污泥及草组合物(6%~14%)和稀释处理(5%~20%)均可启动酸化餐厨厌氧消化产甲烷反应,厌氧消化液相的pH值基本稳定在7.2~8.4之间,同时沼气中甲烷浓度高达73%~85%,原料累积产甲烷量为340~405L·kgVS-1;添加接种污泥是启动产甲烷反应的关键性因子,可明显缩短产气高峰期的到来时间;采取添加接种污泥和草的组合措施可取得良好的酸化餐厨的产甲烷效果(原料累积产甲烷量为320~499 L·kgVS-1),而且添加草可替代部分接种污泥的量,最多可节省60%接种污泥的添加量。   因此,高有机负荷厌氧消化技术是实现城市餐厨垃圾无害化、减量化、资源化的有效途径之一,也是城市餐厨垃圾厌氧消化处理的重要应用方向。
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