農(nóng)村有機(jī)生活垃圾厭氧發(fā)酵工藝的研究.pdf

1、農(nóng)村有機(jī)生活垃圾有機(jī)質(zhì)含量高，采用厭氧發(fā)酵的方式處理可以實現(xiàn)其資源化、無害化和減量化。研究了原料TS濃度、溫度、原料粒徑對影響厭氧發(fā)酵系統(tǒng)高效穩(wěn)定運行的影響，確定農(nóng)村有機(jī)生活垃圾厭氧發(fā)酵工藝:低固含量TS8％時，溫度為35℃，原料粒徑1mm，有機(jī)負(fù)荷57kg VS m-3d-1，日產(chǎn)甲烷最高為2L L-1d-1，高固含量發(fā)酵時，HRT為20d時，甲烷最高產(chǎn)量達(dá)244L L-1d-1，因此可選擇高固含量發(fā)酵。
　　(1)低固含量厭氧

2、批次實驗。采用批次實驗，探究原料TS濃度、溫度以及原料粒徑對厭氧發(fā)酵的影響。研究結(jié)果表明，當(dāng)原料TS濃度為5％和8％時，累積產(chǎn)甲烷量和揮發(fā)酸濃度均與原料濃度成正相關(guān)關(guān)系。溫度對厭氧發(fā)酵有重要的影響，常溫和中溫條件相比，中溫(35℃)能明顯縮短產(chǎn)甲烷延滯時間，提高甲烷產(chǎn)量。其中，在中溫條件下，TS濃度為8％時，粒徑為1cm時，產(chǎn)甲烷停滯時間較長，原因是粒徑過大，有機(jī)物分解速率低。原料粒徑及溫度影響厭氧發(fā)酵酸化階段揮發(fā)酸的濃度與種類，原料粒

3、徑大，整個反應(yīng)體系的丙酸濃度高，對厭氧發(fā)酵產(chǎn)生抑制，產(chǎn)甲烷延滯期長。本實驗中，原料TS濃度為8％，累計甲烷產(chǎn)量最高為50508mL，原料產(chǎn)甲烷率為022m3kgVS-1d-1。選擇TS為8％的4組實驗條件進(jìn)行連續(xù)實驗。
　　(2)低固含量厭氧連續(xù)實驗。利用CSTR反應(yīng)器，探究原料在低固含量條件下，逐步提升有機(jī)負(fù)荷對厭氧發(fā)酵的影響。研究結(jié)果表明，在中溫(35℃)，粒徑(1mm)的條件下，在有機(jī)負(fù)荷為57kg VS m-3d-1的條件

4、下，CSTR反應(yīng)器運行效果最佳，可達(dá)到最高的容積產(chǎn)甲烷率2L L-1d-1，通過對微生物群落組成成分分析發(fā)現(xiàn)，在細(xì)菌門水平上，Bacterotdetes（擬桿菌門）和Firmtcutes（厚壁菌門）為整個實驗期間的兩大優(yōu)勢細(xì)菌菌群，在古菌屬水平上，Methanosarcina（甲烷八疊球菌）、Methanocorpusculum（甲烷粒菌）和Methanosaeta（甲烷毛發(fā)菌）為主要優(yōu)勢菌。
　　(3)高固含量厭氧批次實驗。采用

5、批次實驗，探究原料率及接種率對高固含量農(nóng)村有機(jī)生活垃圾厭氧發(fā)酵的影響。研究結(jié)果表明，高固農(nóng)村有機(jī)生活垃圾厭氧發(fā)酵最佳的原料率為30％，接種率為30％，體系TS濃度為12.5％，原料產(chǎn)甲烷率達(dá)到0.20m3kgVS-1d-1，氧化鈣可以縮減厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷延滯期。接種率對原料產(chǎn)甲烷率的提升作用是有限制的，超過這個限值后，原料產(chǎn)甲烷率隨接種率提高而降低。厭氧發(fā)酵的適宜電導(dǎo)率范圍在8-10ms/cm之間。
　　(4)高固含量厭氧連續(xù)實驗。

6、利用CSTR反應(yīng)器，探究原料在高固含量條件下，原料TS濃度15.26％-18.0164％逐步提升有機(jī)負(fù)荷對厭氧發(fā)酵的影響。研究結(jié)果表明，高固含量的農(nóng)村有機(jī)生活垃圾所獲得的甲烷產(chǎn)量比低固含量實驗要高，在水力停留時間為20d的時候，甲烷最高產(chǎn)量達(dá)2.44L L-1d-1。通過對微生物群落結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，在微生物細(xì)菌門水平上，Bacteroidetes和Firmicutes為整個實驗期間的兩大優(yōu)勢細(xì)菌菌群。在微生物古菌屬水平上，Methanoc