进料负荷对中试规模餐厨和果蔬混合厌氧消化的影响

餐厨和果蔬垃圾作为城市生活垃圾的主体,产量巨大,其高含水率的特点给传统的垃圾处理方法带来极大压力。中试规模下将餐厨和果蔬垃圾按质量比8∶5混合后进行两相厌氧消化研究。在产甲烷相有机负荷为1,2,3 kgVS·m-3d-1时,系统pH值始终维持在7.0~7.3之间,产气性能良好,负荷产气量和VS去除率分别为0.97,0.78,0.72 m3·kg-1VS和84%,87%,83%。当产甲烷相负荷升至4 kgVS·m-3d-1时,由于进入产甲烷相的有机酸含量迅速增加,造成了有机酸的积累,pH值降至6.8以下,系统产气性能受到抑制,负荷产气量和VS去除率分别降至0.51 m3·kg-1VS和76%。研究发现:中试规模下,餐厨和果蔬混合厌氧消化在低负荷下可有效避免有机酸的积累,得到较高的沼气产量;高负荷下系统稳定性被破坏,导致沼气产量大幅降低。     

F/M对餐厨垃圾厌氧消化的酸化特性影响

文章系统地研究了F/M对餐厨垃圾厌氧消化中酸化特性的影响,分别以F/M(Food/Mud)0.5,1.0,2.0,2.5,3.0,4.0(VS/VS)为条件,观察96 h时间内酸化出料pH值、碱度、乙醇和挥发性脂肪酸(VFAs)、产气状态等特性。结果表明:当F/M≤1时,丙酸+乙酸含量达到56%~80%,以丙酸型发酵为主,并伴有甲烷产生,碱度仅为3000~4000 mg·L~(-1),系统稳定性较差,不利于后续甲烷化进程;当1F/M≤2.5时,丁酸+乙酸含量为77%~85%,且单位负荷产酸率大于250 mg VFAs·g-1VS,高于其他实验组,为丁酸型发酵,碱度达到5650 mg·L~(-1),该发酵类型稳定,可为后续甲烷化过程提供更多可利用的VFAs;当F/M2.5时,乙醇+乙酸含量为80%~92%,为乙醇型发酵,发酵96 h的pH值仅为5(F/M=3)和4.3(F/M=4),系统酸化现象严重,稳定性差,会使后续甲烷化进程受到阻碍。因此,F/M的范围可决定发酵类型,在合理范围内控制F/M可为后续甲烷化进程提供目标性产物。     

低强度水热法预处理玉米秸秆提高其厌氧消化产甲烷性能

为了提高玉米秸秆厌氧消化产甲烷性能,试验采用低强度水热法处理玉米秸秆,研究了预处理后玉米秸秆的性质变化以及产气性能。结果表明,低强度水热法能够有效提高玉米秸秆产气性能。在80℃,60%含水率和预处理24 h条件下,玉米秸秆产气量达到299.5 mL·g^-1VS,比对照组233.8 mL·g^-1VS提高了28.1%。在水热过程中添加秸秆干重的2%的NaOH后,50℃,60%含水率和预处理12 h条件下,玉米秸秆产气量达到444.1 mL·g^-1VS,比对照组提高了89.9%。因此,在水热预处理过程中添加NaOH能够有效提高玉米秸秆产气性能。     

不同来源接种物对不同原料产氢烷潜力的影响及微生物群落结构分析

接种物的特性关系到能否正常启动厌氧消化系统，是厌氧消化系统启动成败的关键所在。以牛粪(NF)、秸秆厌氧消化液(ZY)和餐厨干发酵物出料(CN)3种接种物为研究对象，研究了不同接种物对不同原料产氢烷潜力的影响及其微生物群落结构特性。结果表明：厨余-CN和玉米秸秆-NF组的最高产甲烷和产氢速率分别为42.4和26.5 mL·g^-1VS·d^-1。玉米秸秆-NF组的累积甲烷产量最高为80.9 mL·g^-1VS,分别比其它实验组累积产甲烷量高出18.1%～255.4%。玉米秸秆-NF组在产甲烷和产氢气方面均为最优，其次是厨余-CN组。Proteiniphilum(16.2%)、Turicibacter(12.6%)和Methanocorpusculum(80.5%)、Methanobrevibacter(18.6%)是NF接种物在属水平上的优势细菌和古菌。因此，不同微生物样本的微生物群落结构存在较大显著性差异，不同原料的产氢烷潜力均受不同接种物中的多种微生物种类和丰度的影响，牛粪接种物消化玉米秸秆原料的产氢产甲烷潜力最优。     

污泥与麦秸协同厌氧消化性能研究

文章考察了污泥与麦秸共厌氧消化的性能,以初沉污泥、剩余污泥和脱水污泥为原料,用麦秸作为碳源调节污泥C/N为15~25∶1,并进行混合物料的厌氧消化。结果表明:以麦秸作为碳源,与污泥根据不同C/N进行混合,可以提高污泥的厌氧消化性能。当C/N为25∶1时,不同污泥累积产甲烷量最大。初沉污泥、剩余污泥和脱水污泥分别为19670 m L,18790 m L,16300 m L,比单一污泥的累积产气量分别高出43.4%,49.4%,54.4%;并且单位TS与VS产气量比相应单一污泥的分别提高了76.6%,95.4%,322.2%和48.3%,76.0%,250.4%。协同作用结果显示C/N为25∶1时,混合物料产气增加值最大,协同作用贡献率为51.9%~117%。     

餐厨垃圾超高温水解酸化过程研究

文章在超高温(70℃)条件下,以厌氧混合污泥作为接种物,对餐厨垃圾水解酸化过程中气、液代谢产物组成及其变化规律进行了分析研究,并确定了其发酵类型。结果表明,其气相代谢产物主要为CO2(73.79%)及少量H2,水解酸化48 h的单位VS产气量为31.78 m L·g-1VS;液相中VFAs主要为乙酸和乙醇(77.91%~89.06%),在水解酸化过程中乙酸含量变化较小,而乙醇增加较多,酸化结束时为初始的2.64倍;根据末端代谢产物种类和组成分析推测餐厨垃圾在超高温条件下的水解酸化类型为乙醇型发酵。     

沼气生物脱硫反应器的选择和设计

沼气是一种混合气体,其中含有的硫化氢危害巨大,使用前必须脱除.与其他脱硫方法相比,生物脱硫具有污染少、低能耗、高效率等特点,成为研究的热点.其中,光合细菌脱硫由于水力停留时间长,需光照,生成的硫颗粒影响透光率等不利条件,影响了脱硫效率,制约了其本身的发展,因此研究高效的生物反应器成为光合细菌脱硫的关键.为此,对光合细菌脱硫的生物反应器进行了研究,设计了外循环反应器并进行了清水试验,为进一步进行脱硫试验打下了基础.