餐厨垃圾厌氧消化工艺优化及产甲烷特性研究

http://www.hbjx.hc360.com2013年12月09日10:56 来源:东南大学 T|T

    目前,国内对于餐厨垃圾厌氧消化技术的研究仍处在实验室阶段,对工程化运用的研究还较少,且厌氧消化反应较好氧反应更为复杂。因此,本课题开展餐厨垃圾厌氧消化产沼气技术研究,回收生物质能,优化工艺参数,为工程化应用提供依据。论文分析研究了我国典型餐厨垃圾的特性,考察了餐厨垃圾产甲烷潜能,根据餐厨垃圾性质及反应器特性,通过小试确定并优化主要运行参数,分析了主要影响因子对反应器产气性能和厌氧生物环境的影响,实现厌氧反应器稳定高效的产甲烷性能。研究结果表明:

    餐厨垃圾含固率约为25%,VS/TS值达95%以上,可生化性好,适合采用厌氧消化产甲烷工艺。

    盐份(以NaCl计)和油脂含量较高,分别为4.9和48.5mg/g湿基;餐厨垃圾主要组成元素C:N:P比值为283:9.75:1,基本符合厌氧处理工艺对氮、磷营养比例的要求,其生化产甲烷潜能(BMP)为350mLCH4/gVS,水解速率常数为0.24d-1。

    采用完全混合厌氧反应器中温处理餐厨垃圾的较优运行条件为:进料含水率97%,搅拌周期6h、搅拌持续时间10min、搅拌强度20r/min,有机负荷率(OLR)39VS/(L•d),比产甲烷速率达到0.22L/(gVS•d)。扩大化试验中,比产甲烷速率提高到0.25LCH4/(gVS•d),且OLR可增至3.59VS/(L•d)并保持系统稳定,实现系统产甲烷性能的强化。

    厌氧系统经过一段时间的驯化,对餐厨垃圾中的高盐份、高蛋白、高油脂特性具有较好的适应性,反应器可承受的Na+、氨氮及油脂浓度分别达到3、2.5和49/L。通过对系统内挥发性有机酸(VFA)及多种酶活性的测定,分析得出与产酸菌相比,产甲烷菌对环境条件更为敏感。同时,经X射线能谱(EDS)分析,发现长链脂肪酸(LCFAs)与金属阳离子反应生成不溶盐,降低了其对系统的毒害影响。

    综上所述,采用完全混合厌氧反应器中温处理餐厨垃圾产沼气是适宜的处理工艺,在较优运行条件下可实现0.25LCH4/(gVS•d)的比产甲烷速率,且对餐厨垃圾中的高盐份、高蛋白、高油脂特性具有较高耐受程度,保证系统稳定运行。

责任编辑:焦然

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