有机垃圾序批式厌氧浸泡水解溶出试验研究

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有机垃圾具有易降解、可生化等特点,采用厌氧消化处理是实现其资源化、无害化的有效手段。然而有机垃圾的厌氧发酵,发酵底物通常是以颗粒形式存在的,水解过程通常是整个系统的限速步骤。本文依托国家“十五”攻关项目“城镇有机垃圾序批水解-UASB工艺”,对有机垃圾中有机物的水解溶出规律进行了以下研究:①研究了序批式浸泡有机垃圾水解溶出规律。试验表明:随着浸泡时间增加,溶出液中COD、VFA的浓度、净溶出量逐渐减少,当浸泡8天后溶出量趋于稳定,NH3-N的溶出量呈现由少到多再到少的过程,这与蛋白质的水解速率及浸泡水的NH3-N浓度有关。对垃圾固相成分进行分析表明,随着浸泡时间的增加,固相中VS、蛋白质、总糖的含量基本保持不变或逐渐降低,而纤维素和粗脂肪的含量却逐渐升高,这是由于各种组分水解溶出速率不同造成的。通过比较,各物质组分水解速率总糖>粗蛋白>粗脂肪>纤维素。通过试验在进水pH为7、垃圾粒径为10~15mm、固/液比为1:1、温度为25℃时,浸泡200g有机垃圾,COD、VFA的总溶出量分别为12085.85mg、和5648mg。VS、纤维素、蛋白质、总糖、粗脂肪的水解率分别为73.48%、30.37%、70.34%、74.85%和61.75%。②本文就pH、固/液比、温度、颗粒度四个因素对有机垃圾水解溶出的影响进行了试验研究。研究表明:强酸、强碱条件会对微生物的生长有较大的抑制作用,致使水解效果降低。中性和偏碱性(pH=7~9)水浸泡垃圾,溶出效果最好,且出水pH值液恒定在5.5~7.5之间,有利于下一阶段产甲烷菌的作用。随着固/液比比值的降低,有机物的水解溶出率增高。选择在固/液比为1:1的情况下,既可以保证有机垃圾的高效溶出,又不会影响UASB反应器的运行。温度在35℃~45℃时水解溶出效果最好,温度过高或过低对水解酸化菌的生长都会产生一定的抑制作用。颗粒度越小,垃圾与水接触的的比表面积增大,越有利于有机物的溶出。但是颗粒太小会造成部分小颗粒透过滤网直接进入溶出液中形成SS,对系统运行造成一定影响。③以一级动力学模型为基础,建立垃圾中各组分水解一级模型。根据试验结果拟合,求得VS、纤维素、粗蛋白、粗脂肪、总糖各自的溶出系数分别为:0.1204、0.0292、0.1179、0.0811、0.1211。④利用对数拟合(y = ALn(x) +B)的方式,对单位VS溶出的COD的量随时间变化关系进行拟合,求得COD的溶出量和时间的关系式y = 172.57Ln(x) + 119.18。并得出不同pH值、不同温度时单位VS的COD溶出量和时间关系式中的A、B值。
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