论文部分内容阅读
餐厨垃圾有机物含量高,是良好的厌氧消化底物。有研究发现,热预处理和碱预处理可以促进餐厨垃圾厌氧消化。但不同文献里关于热预处理合适的温度和时间的结论不同,对碱预处理效果也缺乏系统性研究。本文针对餐厨垃圾厌氧消化,采用批式实验探索热预处理温度和时间的影响;通过批式实验考察不同碱预处理的影响,并通过半连续实验探究Ca O预处理和有机负荷对厌氧消化的影响。通过对餐厨垃圾热预处理的研究发现,热预处理后有机物溶解性及厌氧消化产气性能提高。本实验中最佳处理条件是120℃处理30 min,糖类和蛋白质的增溶率分别为24.36%和212.81%,挥发性脂肪酸(VFAs)浓度提高了35.93%,厌氧消化沼气累积产量达1073.3 m L/g VS,CH4比例达58.53%。通过不同碱对餐厨垃圾预处理的研究发现,碱预处理后餐厨垃圾含油量减少,溶解性有机物的浓度提高。经3%Na OH预处理含油量下降最多为40.30%,可溶性化学需氧量(SCOD)浓度提高最多为99.63%。1%Ca O预处理餐厨垃圾的厌氧消化产气性能最佳,沼气累积产量达到829 m L/g VS,H2、CH4分别占806 ppm和65.48%;Na OH预处理的各实验组产气量与空白组接近;1%KOH和2%KOH实验组产气性能提高,3%KOH实验组产气性能降低。这是由于高浓度的K+等抑制产甲烷菌,同时高质量分数强碱预处理餐厨垃圾产生难生物降解的腐殖酸类物质,不能被利用而在反应装置中积累。经批式实验得到CaO最佳预处理投加量为1%(m/m),并以此进行半连续式厌氧消化实验。研究中发现,1%Ca O预处理餐厨垃圾有利于提高厌氧消化产气性能和系统运行稳定性。当有机负荷提高到6 g VS/(L×d)时,空白组产气量下降,p H值下降,VFAs积累;而Ca O处理组产气量仍在提高,p H值和VFAs浓度相对稳定。厌氧消化后污泥的微生物多样性减小。接种污泥中以Patescibacteria为主;第70 d,反应器中拟杆菌门(Bacteroidetes)成为优势细菌。在Ca O预处理组反应器中古菌群落变化趋势稳定,从以乙酸利用型产甲烷菌的甲烷鬃毛菌属(Methanosaeta)为主,逐渐变为以氢利用型产甲烷菌的甲烷螺菌属(Methanospirillum)为主。在有机负荷提高到6 g VS/(L×d)后,由于VFAs浓度提高,空白组反应器中Methanosaeta相对丰度提高。可见,Ca O预处理有利于餐厨垃圾厌氧消化在高有机负荷下的稳定运行。