生物炭对餐厨垃圾厌氧消化的影响

[目的]探究生物炭对餐厨垃圾厌氧消化过程的影响。[方法]通过向序批式厌氧消化系统中添加不同比例生物炭,研究其对餐厨垃圾厌氧消化效率及系统稳定性的影响。[结果]生物炭的添加可有效调节系统C/N,减少氨氮抑制,增强微生物活性,提高系统稳定性及厌氧消化产气效率。未添加生物炭处理(CK)的累计产气量为1 618 m L,甲烷含量为39%;而添加生物炭处理平均累计产气量达(2 939±473)m L,且平均甲烷含量均在50%以上;反应体系中添加生物炭处理的氨氮浓度均保持在2 000 mg/L左右,而对照处理的氨氮浓度均在2 500 mg/L以上,系统稳定性较差。生物炭添加量7%处理的累计产气量最高,达3 307 m L,平均甲烷含量55%,产甲烷菌群活性最高时,辅酶F420吸光值可达0.68,TS、VS和油脂去除率分别为60%、72%和61%。[结论]该研究可为餐厨垃圾的无害化处理和资源化利用提供科学依据。     

添加蚯蚓粪对餐厨垃圾厌氧消化过程的影响

以餐厨垃圾为研究对象,在(37±1)℃的条件下,研究了蚯蚓粪的5种不同添加量对餐厨垃圾厌氧消化过程的影响,并考察了在这过程中pH、溶解性化学需氧量(SCOD)、挥发性脂肪酸(VFAs)、总磷(TP)和产气量的变化规律.研究结果表明:当蚯蚓粪的添加量(w,均以湿基计)为0、3%、6%、9%、12%、15%时,餐厨垃圾厌氧消化系统的累积产量分别为14 700、16 074、15 702、16 056、16 414和16 485 mL,产气率分别达到466.35、504.84、488.02、494.03、499.67、496.69 mL.g-1,与不添加蚯蚓粪相比产气率分别提高了8.25%、4.60%、5.93%、7.14%和6.51%,其中当添加量(w)为3%时对餐厨垃圾厌氧消化效果最明显.研究还发现,蚯蚓粪的添加能显著提高各处理的pH和餐厨垃圾的水解酸化速率.可见,添加蚯蚓粪有助于抑制VFAs的累积,使pH更稳定,从而提高沼气产量.     

膨润土的添加用量对餐厨垃圾厌氧消化过程的影响

采用室内发酵瓶试验方法,研究了矿物材料膨润土在5种不同施用量的情况下对餐厨垃圾厌氧消化过程中消化液COD、产气量、pH的影响。结果表明,在发酵温度为35℃、有机负荷率为10．234g COD· d^-1·L^-1的条件下,膨润土用量比为0、0．25％、0．5％、1％、1．25％、2．5％（质量分数,以消化底物湿基计）时,餐厨垃圾厌氧消化系统的产气率分别达到115．15、116．77、119．75、130．96、18933、118．79mL·g^-1 VS,其中当膨润土用量比为1．25％时对厌氧消化系统的产气率有显著的促进作用。研究发现膨润土的添加对餐厨垃圾厌氧消化过程中的pH变化有一定的缓冲作用,文章同时探讨了膨润土缓冲pH变化的初步作用机理。     

接种比对餐厨垃圾中温厌氧消化的影响

在(37±1)℃条件下采用批式厌氧消化试验方法,研究接种比(m(接种物)∶m(底物),按挥发性固体(VS)计)为1∶1、2∶1、3∶1和4∶1时去油和未去油餐厨垃圾的厌氧消化性能。结果表明:未去油和去油后餐厨垃圾发酵过程中,接种比为3∶1时产气量最高,单位挥发性固体(VS)沼气累积产气量分别为951.2和851.4mL/g,单位VS甲烷累积产气量分别为546.1和499.1mL/g;接种比为1∶1时,产气量最低,单位VS沼气累积产气量分别为831.5和730.3mL/g,单位VS累积产甲烷量分别为524.1和425.8mL/g。接种比为1∶1时,未去油和去油后餐厨垃圾在厌氧消化初始阶段pH较低,且沼气日产气量和甲烷浓度也明显低于其他各组。未去油餐厨垃圾累积产气量比去油后餐厨垃圾累积产气量高12.6%。随着接种比逐渐提高(1∶1~4∶1),未去油和去油后餐厨垃圾发酵过程延滞期逐渐缩短;未去油餐厨垃圾在适宜接种比(2∶1~4∶1)范围内延滞期均高于去油餐厨垃圾。餐厨垃圾油脂含量较高,厌氧消化延滞期较长;提高接种比有利于缩短消化时间,提高反应器运行效率。     

高温蒸煮除油对餐厨垃圾厌氧消化的影响

[目的]探讨高温蒸煮除油对餐厨垃圾性状及厌氧发酵的影响。[方法]在37℃条件下,通过批式试验分析不同温度蒸煮去油后的餐厨垃圾厌氧消化产气潜力。[结果]蒸煮除油处理提高了餐厨垃圾的sCOD、溶解性糖、溶解性蛋白的水解;未加热处理餐厨垃圾、110℃、120℃及130℃蒸煮除油后餐厨垃圾的单位挥发性固体(VS)产气潜力分别为766、578、624和646 ml/g;随着蒸煮除油温度提高,餐厨垃圾厌氧发酵的总固体(TS)和VS降解率增大。[结论]蒸煮除油可提高餐厨垃圾的水解效果,有利于提高产气潜力。     

餐厨垃圾两段式厌氧消化的性质研究

为实现餐厨垃圾资源化利用,采用水解酸化-厌氧消化两段式发酵,将餐厨垃圾水解酸化5d后,利用活性污泥对酸化液进行16 d的厌氧消化,考察以餐厨垃圾为原料的生物甲烷的生产效率.结果表明,经水解酸化后,产酸现象明显,pH下降至4.69,乙酸浓度达3.11 mg/mL,酸化液的sCOD浓度达174.34 g/L.厌氧消化段产气...     

半连续餐厨垃圾与猪粪混合厌氧消化动力学研究

采用逐渐提高有机负荷的半连续进料方式,研究中温（35℃）条件下餐厨垃圾与猪粪混合厌氧消化规律和性能,并利用一级和准二级动力学模型对其试验结果进行动力学分析。研究表明,在0.5和0.75 gVS/（L.d）有机负荷条件下,厌氧消化系统产酸到产甲烷阶段微生物的消长与生化反应均能达到动态平衡。当有机负荷为0.75 gVS/（L.d）时,厌氧消化性能达到最佳,系统出现最大单位原料产气率和最大平均甲烷含量,分别为0.78 L/gVS和51%。对试验进行动力学分析,发现一级动力学模型标准偏差值r2=0.970 0,大于准二级动力学模型的标准偏差值0.935 5。这说明一级反应动力学模型能较好地反映0.75 gVS/（L.d）负荷下的产气动力学过程。     

有机负荷与回流比对餐厨垃圾两相厌氧消化的影响

【目的】研究产甲烷相的有机负荷与沼液的不同回流比在餐厨垃圾两相厌氧消化过程中对产酸和产气的影响。【方法】以餐厨垃圾为原料,采用两相厌氧消化工艺,分别设置了不同的有机负荷与回流比,考察两者对两相厌氧消化产酸和产气的影响。【结果】沼液回流可以提高产酸相的pH,促进餐厨垃圾酸化,在产酸相有机负荷(以挥发性固体物含量计,下同)为11.33 g·L~(–1)·d–1时,回流比为10%、30%和50%处理的挥发性脂肪酸(VFA)质量浓度分别为11 598.48、12 998.41和14 967.64 mg·L~(–1),比空白处理(CK)分别提高了9.06%、22.23%和40.74%;在沼液不回流时,产甲烷相的最适有机负荷为6.38 g·L~(–1)·d–1,当负荷提高至8.50 g·L~(–1)·d–1时,系统出现了酸抑制现象,而回流比为50%时,可以提高系统的缓冲性,维持系统的稳定;回流比50%处理的平均负荷产气量(以挥发性固体物含量计)为486.14 mL·g~(-1),比CK、回流比10%和30%处理分别提高了29.84%、20.80%和9.13%。【结论】餐厨垃圾两相厌氧消化过程中,沼液不回流时,产甲烷相的最适有机负荷为6.38 g·L~(–1)·d–1;继续提高有机负荷,系统会产生酸抑制现象;当沼液回流比为50%时,产甲烷相的最适有机负荷可以提高至8.50 g·L~(–1)·d–1,系统可以保持稳定运行。     

生物质飞灰对餐厨垃圾两相厌氧消化的影响

为解决餐厨垃圾在厌氧消化过程中的酸抑制问题,并为生物质飞灰提供新的资源化利用途径,在产酸相中添加不同比例的飞灰,研究了生物质飞灰对餐厨垃圾中温两相厌氧消化过程中产酸和产气的影响。结果表明:添加生物质飞灰可以提高酸化相的p H值,促进餐厨垃圾酸化,添加3%的生物质飞灰,产酸相的挥发性脂肪酸(VFA)的平均浓度为9 845.45 mg·L-1,比空白处理(CK)提高了49.66%,差异显著;添加3%生物质飞灰处理的产甲烷相更稳定,产气效果更好,累积产气量为27.43 L,比0、1%、4%和5%的飞灰添加比例分别高了25.15%、13.70%、4.34%和6.55%;添加3%生物质飞灰处理的平均负荷产气量为490.33 m L·g VS-1,比0、1%、4%和5%的飞灰添加比例平均值分别提高了22.49%、12.35%、6.36%和8.22%。研究表明,添加生物质飞灰有助于促进餐厨垃圾酸化和提高产甲烷相的产气量;在高有机负荷的时候,添加生物质飞灰有助于提高系统运行的稳定性。     

零价铁驯化污泥对餐厨垃圾厌氧消化产甲烷的影响

以餐厨垃圾为基质,在中温(37±1)℃条件下进行单相厌氧发酵。污泥驯化过程中以半连续和间歇两种方式投加餐厨垃圾和零价铁混合物(零价铁投加量为餐厨垃圾的0.1%),考察不同驯化方式下的零价铁对餐厨垃圾厌氧消化产甲烷潜能的影响。结果表明,用2.5 g/(L·d)餐厨垃圾+2.5 mg/(L·d)零价铁驯化后的厌氧污泥在2.5 g/(L·d)餐厨垃圾的半连续培养过程中,反应器平均日产甲烷率较对照组提高了17.74%;而以间歇方式培养时,即在用50 g/L餐厨垃圾+50 mg/L零价铁驯化后的厌氧污泥中一次性投加50 g/L餐厨垃圾,其平均日产甲烷率较对照组降低了9.97%。因此,在半连续式驯化方式下,零价铁更有利于提升餐厨垃圾单相厌氧消化的稳定性和产气率。     

餐厨垃圾厌氧发酵产甲烷综述

针对餐厨垃圾厌氧发酵产甲烷过程,从工艺参数、工艺应用等方面阐述了国内外进展,并对餐厨垃圾厌氧发酵技术的规模化应用提出今后的研究方向。     

有机固体废弃物厌氧发酵处理的研究进展

论述了温度、总固体含量(TS)和接种物对有机固体废弃物厌氧发酵效果的影响,介绍了各国厌氧发酵沼电联产工程的现状,并对我国厌氧发酵沼电联产工程中存在的问题及限制因素进行了分析,同时也提出了推广厌氧发酵沼电联产工程的相应对策。     

餐厨废弃物厌氧发酵工艺优化

[目的]考察温度、有机负荷、接种量3个关键参数对餐厨废弃物厌氧发酵过程的综合影响。[方法]采用正交试验法综合考察了批量式发酵过程餐厨废弃物产沼气及降解效果,并进行了验证试验。[结果]温度是影响餐厨废弃物厌氧发酵的显著因素;最佳发酵条件为温度35℃、接种量350 g、有机负荷40 g,在此条件下发酵产气中平均CH4含量可达68.75%,TS产气率及VS产气率分别为661.96和708.97 m L/g,能源转化效率可达79.92%。[结论]可为以餐厨废弃物为原料的沼气工程提供技术参考。     

蘑菇废弃菌棒及其与猪粪混合发酵对沼气产量及质量的影响

为了研究厌氧消化过程中日产气量、累计产气量和甲烷含量随厌氧消化时间的变化规律,在中温35℃±1℃条件下,采用批式单相厌氧消化工艺,分别用香菇、杏鲍菇和平菇废弃菌棒与猪粪混合发酵。结果表明,蘑菇菌棒具有很好的产气潜力,其中香菇菌棒TS产气量最高,为142.9mL.g-1,平均产气量664.1mL.d-1,杏鲍菇菌棒所产气体甲烷含量最高,平均63.8%;添加猪粪调节蘑菇菌棒C/N至25/1,对香菇菌棒前期严重酸化现象起到了很好的缓冲作用,使香菇菌棒、杏鲍菇菌棒和平菇菌棒累计产气量较单一物料分别提高了131.5%、97.9%和79.9%。研究结论为:香菇、杏鲍菇和平菇废弃菌棒均具有良好的产气潜力;添加猪粪能显著提高蘑菇菌棒累计产气量,同时提高香菇菌棒甲烷含量,降低杏鲍菇菌棒甲烷含量,对平菇菌棒甲烷含量影响不大。     

High-solid Anaerobic Co-digestion of Food Waste and Rice Straw for Biogas Production

Anaerobic co-digestion of food waste（FW） and rice straw（RS） in continuously stirred tank reactor（CSTR） at high organic loading rate（OLR） was investigated. Co-digestion studies of FW and RS with six different mixing ratios were conducted at an initial volatile solid（VS） concentration of more than 3 g VS · L-1. The biogas production, methane contents, degradation efficiency of VS, chemical oxygen demand（COD） and volatile fatty acids（VFAs） were determined to evaluate the stability and performance of the system. The results showed that the co-digestion process had higher system stability and higher volumetric biogas production than mono-digestions. Increase in FW content in the feedstock could increase the methane yield and shorten retention time. The efficiency of co-digestion systems mainly relied on the mixing ratios of FW and RS to some extent. The highest methane yield was 60.55 m L· g V· S-1 · d-1 at a mass ratio（FW/RS） of 3 ： 1, which was 178% and 70% higher than that of mono-digestions of FW and RS, respectively. Consequently, the anaerobic co-digestion of FW and RS could have superior stability and better performance than monodigestions in higher organic loading system.     

有机负荷对餐厨垃圾单相厌氧发酵的影响

[目的]为实现餐厨垃圾资源化利用提供依据。[方法]在中试规模条件下,以餐厨垃圾为底物,研究有机负荷对餐厨垃圾单相厌氧发酵的影响。[结果]低有机负荷[0.75~1.25 g/（L.d）]时,发酵过程的pH、氨氮、可溶性化学需氧量SCOD维持相对稳定,提高有机负荷有利于提高沼气产量和产率,而当有机负荷达到一定高度[1.50 g/（L.d）]时,发酵过程的pH下降,氨氮和SCOD含量上升,说明单相厌氧发酵工艺对餐厨垃圾的处理能力较低。餐厨垃圾中的氮含量高,发酵前应调节碳氮比。沼气中甲烷浓度都在50%~75%,不受有机负荷影响。[结论]低有机负荷[0.75~1.25 g/（L.d）]有利于餐厨垃圾单相厌氧发酵。     

蘑菇栽培废料的厌氧发酵研究

[目的]探讨对蘑菇栽培废料进行厌氧发酵的可行性。[方法]分别以厌氧发酵液和活性污泥为接种物,对香菇栽培废料进行厌氧发酵,研究蘑菇栽培废料的厌氧发酵特性。[结果]整个发酵过程中,蘑菇栽培废料没有出现结壳现象。以活性污泥为接种物的产气量比以发酵液为接种物的多,且整个发酵过程稳定。当活性污泥为接种物时,日产气量随原料量的增加而增加。当原料浓度为12%时,在反应第10天产气量开始骤减,溶液呈酸性。当浓度超过15%时,反应液严重酸化,可引起后继反应终止。蘑菇栽培废料作为厌氧发酵原料的最佳进料浓度为8%~10%。[结论]使用活性污泥作为接种物对蘑菇栽培废料的厌氧发酵过程的稳定性具有明显促进作用。     

油脂浓度对餐厨废弃物厌氧消化特性的影响

[目的]研究油脂浓度对餐厨废弃物厌氧消化特性的影响。[方法]在中温条件下,采用批式试验研究了不同油脂浓度(15%、20%、25%、30%和35%TS)对餐厨垃圾中温厌氧消化过程中甲烷日产气量、累积产气量及发酵液中p H、氨氮、碳酸氢盐碱度和总有机酸的变化规律。[结果]油脂浓度为25%TS时,餐厨垃圾的累积甲烷产量最高,为606.0 m L/g VS;发酵液中总有机酸和碳酸氢盐碱度(VFA/TIC)均小于0.4,维持了较强的缓冲能力。动力学模型参数表明,油脂浓度越高,餐厨垃圾厌氧消化启动阶段的延滞期越长,油脂浓度为35%TS时的延滞期比35%TS时的延滞期延长了4.4 d。[结论]油脂浓度为25%TS时,获得最大甲烷产量(606 m L/g VS)。     

易腐有机废物与剩余污泥混和厌氧消化处理

以高TS(固体含量)易腐有机废物与剩余污泥为原料,研究了二者混合后的厌氧消化规律。固体含量分别为20%、30%、35%和40%,添加污泥为有机质的厌氧消化提供了足够的微生物量。试验结果表明,在TS为20%、30%温度35℃和TS为35%温度55℃时均未出现酸抑制现象。各组试验在pH值下降到3.8后仍可以回升至中性。在pH值下降过程中,消化液相VFA(挥发性脂肪酸)浓度低、波动较小,在pH值上升过程中VFA浓度迅速增大,中温消化时VFA增加幅度大于高温消化。当TS增加到40%时出现了严重酸化,pH值维持在较低水平。消化液相CODCr经过短时间的上升后浓度较高,在10000.0～20000.0mg·L-1之间。中温消化H2S浓度显著高于高温消化,最大浓度为500mL·L-1,NH3最大浓度为200mL·L-1。原料中纤维素含量对降解率影响较大,原料纤维素含量较低时降解率很小。