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中国作为一个人口大国,餐厨垃圾年产量巨大,厌氧消化技术是餐厨垃圾资源化利用的重要方式之一。目前,传统的厌氧消化技术得到的沼气普遍存在甲烷含量低(<65%)的特点,如实现高值利用,还需净化提纯。带压厌氧消化技术可以实现沼气的原位提纯,使甲烷含量达90%以上,并且产出的沼气带有一定压力,可以直接注入天然气管网实现高值利用,引起了研究者的关注。本研究检测分析了5种不同餐厨垃圾理化特性及产气潜力,并进行了餐厨垃圾水解产酸工艺条件探究及微生物富集实验,重点研究了利用自行开发的两相带压厌氧消化系统处理餐厨垃圾时,不同压力下沼气的原位提纯效果及系统所能承受的最高有机负荷,并分析了餐厨垃圾两相带压厌氧消化系统中压力的变化对微生物群落的影响。主要研究内容及结论如下:(1)对5种不同类型餐厨垃圾(火锅类、快餐类、河北菜类、食堂类和其他类)的理化特性进行分析,并通过批式实验考察了五种不同餐厨垃圾产气潜力差异。实验结果表明:本研究中五种餐厨垃圾具有含水量高(>70%),高VS/TS比(>85%),适宜的C/N比(14.8~26.7),高油脂含量(18.61%TS~30.86%TS)和高Ca2+(2.74%TS~3.94%TS)的特点。不同餐厨垃圾产气潜力有一定差异,火锅类餐厨垃圾产甲烷潜力最高,为364.8 m L/gVS。(2)餐厨垃圾厌氧消化产酸实验探究了在不同的有机负荷(5 gCOD/L·d和10gCOD/L·d)和停留时间(3 d和6 d)下的产酸效果;微生物富集实验通过在厌氧消化生物膜反应器中投加填料的形式,探究微生物富集效果。实验结果表明:餐厨垃圾厌氧消化水解产酸最佳的水解产酸条件为:有机负荷(OLR)为5 g VS/L·d,水利停留时间(HRT)为6 d;经过60天厌氧消化实验,填料干重增重0.3551 g,每克微生物膜中的微生物数量比当量质量的沼液中高13.64%。(3)在中温37℃下运行两相带压厌氧消化系统,首先,探究产甲烷相反应器内产生的沼气不断累积使反应器内压力达到0.3 MPa、0.6 MPa、1.0 MPa和1.7 MPa时,在不同压力下系统的原位提纯效果及系统运行的稳定性;然后探究了在最优原位提纯压力下,产甲烷相反应器所能承受的最高有机负荷。研究结果表明:在0.3 MPa~1.7 MPa下系统均能稳定运行,随着压力的升高,产甲烷相反应器的甲烷日产量和COD去除率逐渐降低,沼气中甲烷含量逐渐升高,但压力达到1.0 MPa后,压力升高原位提纯效果不再显著。产甲烷相和产酸相匹配核算后,系统的COD去除率分别为:96.53%、91.00%、87.69%和86.46%,本研究中得到两组最优工艺条件:(1)0.3 MPa下,沼气负荷产气率249.4 m L/g COD,甲烷含量79.8±1.1%,具有产气量优势;(2)1.0 MPa下,沼气负荷产气率180.0 m L/g COD,甲烷含量89.4±0.8%,具有提纯效果优势。在提负荷阶段,产甲烷相反应器在1.0 MPa下稳定运行所承受的最高负荷为5g COD/L·d,且随着有机负荷的提高,系统COD去除率逐渐降低。