餐厨垃圾由于含水率和有机成分含量高,具有容易腐败发臭的性质,若处理不当则会给人们的正常生活以及环境造成巨大的危害。同时,餐厨垃圾本身是一种含有巨大利用价值的资源,使用厌氧消化技术可以在处理餐厨垃圾的同时回收其中的资源,目前是处理餐厨垃圾的一种有效的技术。然而由于餐厨垃圾高蛋白、高盐和高有机质含量的特点,加上厌氧消化系统对于环境因素波动敏感的特点,使得餐厨垃圾在厌氧消化处理过程中往往容易出现盐抑制、氨抑制和超负荷抑制的问题,导致厌氧消化系统的失稳,最终造成系统产气性能下降。目前的诸多研究关于餐厨垃圾厌氧消化系统的盐抑制浓度、氨抑制浓度和有机负荷抑制浓度和对系统的影响差异性较大,原因在于在试验设计、使用的接种污泥和反应底物上,不同研究者都存在着差别。因此本研究使用配置的模化垃圾进行中温厌氧消化批次试验,研究不同浓度的Na+、氨氮和有机负荷单因素扰动对厌氧消化系统的产气性能,底物转化效率和理化参数等理化特征的影响,并结合一阶动力学模型、Modified Gompertz模型和Logistic模型对厌氧消化系统在盐抑制、氨抑制和超负荷抑制的产甲烷过程进行非线性拟合,根据模型拟合的效果和拟合参数在各抑制物扰动下系统的变化,进一步解释厌氧消化在超负荷、氨抑制和盐抑制下失稳的动力学特征。通过对厌氧消化系统在盐抑制、氨抑制和超负荷抑制下失稳过程的理化特征和动力学特征研究,以期为全规模厌氧消化反应器失稳诱因的寻找提供基础数据,并给实际餐厨垃圾厌氧消化厂的稳定运行调试提供一定的指导信息。通过实验,得到如下结果:(1)盐抑制试验中,Na+浓度为2000、4000、6000、8000和10000、15000和20000mg·L-1时,系统的甲烷产率分别占对照试验组的94.46%、92.75%、84.10%、81.03%、77.80%、15.53%和10.55%,可见Na+浓度的升高会对餐厨垃圾厌氧消化的产气性能造成影响,导致系统内甲烷产率的下降。(2)氨抑制试验中,随着TAN浓度的升高,系统的甲烷产率逐渐下降,在TAN为1500、3000、4500、6000、7500、10000和20000 mg·L-1的反应器内,甲烷产率分别占对照试验组的84.67%、70.98%、63.76%、58.46%、58.02%、55.66%和5.74%。(3)负荷扰动试验中,OLR=2.5、5、10和15 g VS·L-1时,系统内的稳定性良好,甲烷产率都在理论产气量的95.21%以上,当OLR上升至20 g VS·L-1时,系统发生了明显的超负荷抑制,产甲烷率下降至36.02%。(4)盐抑制和氨抑制的厌氧消化反应系统内,随着Na+浓度和TAN浓度的升高,系统内会出现产气停滞现象,Na+浓度和TAN浓度越高,系统的产气停滞期越长,且氨抑制系统内的产气停滞期长于盐抑制系统内的产气停滞期;而在超负荷抑制的厌氧消化系统内,没有出现产气停滞现象。(5)厌氧消化系统内,反应器的COD去除率与产甲烷率有十分相似的变化趋势,相比于VS去除率,COD去除率能更好的反应系统内的有机底物转化为甲烷的效率。(6)动力学模型拟合结果表明Modified Gompertz模型可以非常好的拟合超负荷抑制系统内的产气过程(R2≥0.96);而对于存在着产气停滞期的氨抑制和盐抑制系统,Logistic模型的拟合度比较理想(盐抑制系统内R2≥0.97,氨抑制系统内R2≥0.99)。(7)餐厨垃圾厌氧消化系统内最容易和最先失稳的是产甲烷过程,在盐抑制、氨抑制和超负荷抑制试验里,随着抑制物浓度的增加,其产甲烷率总是最先下降并且数值最低,并且动力学模型参数Rmax也随之下降,表明在反应器发生失稳时,主要是产甲烷过程受到了严重抑制。(8)在超负荷抑制系统内,k/Rmax’未能呈现出随抑制物浓度升高而单调变化的趋势,但是在系统发生了超负荷抑制的反应器内(OLR=20 g·L-1),其k/Rmax’都远远高于正常运行时的k/Rmax’值,因此在超负荷抑制系统内,可以根据k/Rmax’数值的大小对厌氧消化系统的运行稳定性进行一定程度的判断。