有機負荷對餐廚垃圾干式厭氧消化系統(tǒng)性能的影響.pdf

1、餐廚垃圾具有有機含量高、含水率高和油脂含量高等特性，厭氧消化因為能有效降解餐廚垃圾，而且能夠回收其中生物質能，成為首選餐廚垃圾處理方式。餐廚垃圾的TS含量為21.73％~26.33%，采用干式厭氧消化處理餐廚垃圾時具有能耗低、反應器容積利用率高、進料有機負荷承受力高等優(yōu)點。但是目前關于干式厭氧消化的研究較少，實際中采用干式厭氧消化的工程案例也鮮為人知。主要原因是厭氧消化系統(tǒng)的性能很難維持，其中進料有機負荷的作用尤為關鍵。本文將在不同有機

2、負荷下長時間運行干式厭氧消化反應器，定期監(jiān)測多種穩(wěn)定性指標的變化，系統(tǒng)研究進料有機負荷對餐廚垃圾干式厭氧消化系統(tǒng)過程性能的影響，以期得到最佳進料有機負荷使厭氧消化系統(tǒng)兼顧穩(wěn)定性和高效性。
　　本文以餐廚垃圾為底物進行中溫(T=37℃)干式(TS=23.2%)厭氧消化試驗，整個試驗分為五個階段，運行周期分別為45天、35天、25天、20天和15天，不同階段對應的餐廚垃圾的實際進料有機負荷分別為3kg VS·m-3·d-1、4.1kg

3、 VS·m-3·d-1、5.5kg VS·m-3·d-1、6.8kg VS·m-3·d-1、8.5kg VS·m-3·d-1。每階段監(jiān)測厭氧消化系統(tǒng)液相的pH值、VFA濃度、堿度、氨氮濃度，氣相中CH4含量、CO2含量、產氣量，固相中 TS、VS含量的變化，據(jù)此對厭氧消化系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行評估。利用每個有機負荷下穩(wěn)定期的產氣量、甲烷產率和VS去除率的均值進行線性擬合，以此推出最佳進料有機負荷。
　　試驗中觀察到如下現(xiàn)象：1）餐廚垃圾

4、進行中溫干式厭氧消化時，隨著進料有機負荷的增加，液相中的VFA濃度逐漸增大，前四階段VFA濃度從357mg·L-1增加至2942mg·L-1，當系統(tǒng)進料有機負荷提升到8.5kg VS·m-3·d-1時，揮發(fā)性脂肪酸濃度迅速增加到6640mg·L-1。2）液相中的堿度隨著有機負荷的增加從2858mg·L-1增加到15280mg·L-1，在進料初期，液相中堿度增速較快，當堿度超過10000mg·L-1后其增速變緩。3）液相中的氨氮濃度隨著進

5、料有機負荷的增加而增大，在厭氧消化初期，氨氮濃度從664mg·L-1增加到2728mg·L-1，且增速較快，當有機負荷高于5.5kg VS·m-3·d-1時，氨氮濃度增速減慢。當進料有機負荷為8.5kg VS·m-3·d-1時，液相中氨氮濃度迅速增加并超過4500mg/L，厭氧消化系統(tǒng)中可能出現(xiàn)氨氮抑制。
　　根據(jù)試驗現(xiàn)象得到如下結論：1）厭氧消化系統(tǒng)中，因為pH值受到多個指標影響，變化緩慢，不能及時反饋厭氧消化系統(tǒng)的穩(wěn)定性，相比

6、之下VFA/TA比值的指示效果優(yōu)于 pH值。2）進料有機負荷低時，VFA/TA比值較小，低于0.35，當進料有機負荷達到8.5kg VS·m-3·d-1時，VFA/TA比值超過0.35，厭氧消化系統(tǒng)性能降低。3）厭氧消化過程中，系統(tǒng)的容積產氣率變化范圍為3.1L·L-1~6.6L·L-1，甲烷產率變化范圍為4.2m3CH4·kgVS-1~5.5m3CH4·kgVS-1。4）根據(jù)擬合的容積產氣量、甲烷產率、VS去除率對進料有機負荷的曲線可