厨余垃圾厌氧消化处理难点及调控策略分析

厨余垃圾产量大、有机物含量高、营养元素丰富,对其进行适当处理后资源化利用是厨余垃圾处理的发展方向。厌氧消化可实现生物质能的高效利用,是厨余垃圾资源化、无害化处理的主要方法之一。提升餐厨垃圾厌氧消化效率获得清洁能源及对消化产物的综合利用是目前研究的热点。介绍了厨余垃圾的基本特性、厌氧消化的机理,总结厨余垃圾厌氧消化各阶段面临的问题,分析对应的国内外调控策略的优缺点及研究进展,并对今后厨余垃圾厌氧消化的调控新策略及产物再利用进行展望。     

厨余垃圾与粪便现场处理工艺研究及设计

提供一套厨余垃圾与粪便的现场处理工艺,并根据单元小试研究数据研制出中试装置,用于模拟处理一个单元居民楼的厨余垃圾与粪便。设计处理量0. 2t d ,包括真空收集、固形物厌氧消化、消化污泥造粒制肥、混合污水的厌氧好氧处理等整套处理工艺,实现了厨余垃圾及粪便的源头收集、现场减量处理,同时可产出菌肥和沼气。     

厨余有机垃圾水解酸化动力学分析

水解酸化是厨余有机垃圾厌氧消化产甲烷的限速阶段,如何高效促进水解酸化已经成为生物质厌氧发酵亟待解决的问题。从反应动力学角度出发,利用两相厌氧消化工艺模型,通过计算分析,阐述了提高有机垃圾水解酸化速率的方法和手段。     

中国厨余垃圾处理技术及资源化方案选择

介绍了中国厨余垃圾的产量及特征,分析了厨余垃圾粉碎直排、填埋、焚烧、饲料、昆虫养殖、堆肥、转换能源和高值化利用处理技术的现状及优缺点,表明厨余垃圾资源化处理是未来的发展趋势,其中饲料化应是未来值得提倡的资源化技术之一.此外,对比了厌氧消化和好氧堆肥两大主流资源化模式的特点,厌氧消化和好氧堆肥分别适用于集中大规模处理和分...     

提高厨余垃圾厌氧消化甲烷产量的研究进展

从垃圾性质(底物、颗粒尺寸)、工艺条件(温度、pH值、搅拌、加入金属、载体)、工艺流程(增加预处理、消化气回流)等方面,概述了在厨余垃圾的厌氧消化处理中,提高甲烷产量的研究进展。     

我国厨余垃圾资源化技术的多维绩效评价

随着我国大力推动生活垃圾分类管理工作,厨余垃圾的资源化利用受到越来越多关注.厨余垃圾资源化技术已有包括厌氧消化处理、好氧生物处理和昆虫饲料转化等类型,但在已有应用案例中存在资源化程度低、环境影响显著和经济效益差等诸多问题,缺乏技术绩效的系统化分析和综合性评价.为此,研究面向厨余垃圾资源化技术应用的全生命周期过程,构建了资源效率、环境影响、经济可行和社会效应的多维绩效评价指标体系(包括21项指标),以我国的14项典型技术应用项目为案例开展定量化综合评价研究.结果表明,厌氧消化和昆虫饲料转化处理技术的得分分别为58.39分和59.65分,高于好氧生物处理(49.16分);按细分技术类型,集中式黑水虻转化和中温湿式厌氧工艺得分较高,分别为67.14分和60.82分.按技术的处理规模和设施分布方式,集中式处理技术在资源效率和经济效益维度上分别比分散式技术高出13%和62%;分散式处理技术在环境影响和社会效应维度上比集中式高出8%和34%.在厨余垃圾资源化实践中,应结合当地的厨余垃圾理化性质、生活垃圾分类收集工作推进情况、财政承担能力和收运距离等多因素综合考量,因地制宜的选择适宜技术路线.     

垃圾分类对碳减排的影响分析：以青岛市为例

城市生活垃圾(MSW)处理单元是重要的温室气体排放源,垃圾分类可以实现垃圾减量化和提高资源化利用率,但对于温室气体减排的影响还鲜见报道.以青岛市内4区为研究对象,基于生命周期评价方法,研究了垃圾分类前后不同生活垃圾处置模式下的温室气体排放情况.结果表明,垃圾分类可以显著降低处置全过程中的温室气体排放,模式1(混合收集+填埋)、模式2(混合收集+焚烧)、模式3(垃圾分类+厨余垃圾厌氧消化和其他焚烧)和模式4(垃圾分类+厨余垃圾厌氧消化、可回收垃圾资源化和其他焚烧)垃圾处理全过程净碳排放量(以CO₂/MSW计)分别为686.39、-130.12、-61.88和-230.17 kg·t^-1.提高厨余垃圾回收效率并不能显著降低碳排放.随着垃圾回收效率的提高,碳减排量呈线性增加,可回收垃圾回收效率每提高10%,其净碳排放量降低26.6%(16.5 kg·t^-1).适度分离餐厨垃圾、提高可回收垃圾回收效率和降低厨余垃圾厌氧消化沼气泄漏率是目前减少生活垃圾温室气体排放和社会成本的可行策略.     

垃圾渗滤液与厨余垃圾混合厌氧消化研究

对垃圾渗滤液与厨余垃圾进行混合厌氧消化研究,采用中温批式厌氧消化工艺,考察3g/L和30g/L有机负荷(以VS计)条件下厌氧消化过程中pH值、产气量、VFA以及甲烷含量的变化,旨在探索有机负荷对厌氧消化产甲烷效果的影响.结果表明,在30g/L负荷下比3g/L负荷反应过程更为稳定,且累计生物气产量有大幅提高.2种负荷下系统均能进入产甲烷阶段,最高甲烷体积分数分别达到77.14%和74.47%,VFA质量浓度在反应结束时分别为300mg/L和336 mg/L.     

干法厌氧消化在有机垃圾处理中的应用

目前生活垃圾中含有大量可利用的有机垃圾,其在厌氧条件下可消化产生沼气,有机垃圾直接填埋会造成可再生能源的浪费.提出了干法厌氧消化工艺,干法压氧消化器越来越多用于可再生能源作物材料产出沼气上.同时分析了各种控制参数对于法消化运行的影响及干法消化适用的领域.     

城市生活垃圾资源化的发展研究

本文以沈阳为例,讲述了城市生活垃圾资源化现状及未来的研究发展方向,其中主要讨论了以厌氧消化方式处理厨余垃圾带来的好处,并提出了如何发展城市生活垃圾资源化的建议。     

某生活垃圾处理中心厨余垃圾处理工程实例分析

厨余垃圾作为城市有机生活垃圾的主要成分之一,因其具有高水分、高油脂、高盐分以及易腐发臭、易生物降解等特点,不宜直接填埋和焚烧。对某生活垃圾综合处理厂生物处理中心采用"预处理+酸化水解-厌氧+沼渣脱水后生化处理"组合工艺的厨余垃圾处理工程进行了实例分析。该工艺处理厨余垃圾具有无害化、减量化、资源化程度较高和能耗较低的优势,具有良好的推广潜力。     

粪便与厨余垃圾现场处理研究

研究了粪便与厨余垃圾的源头真空管道收集及现场生物处理技术,根据系统工艺设计方案进行了分单元的小试.研究表明:真空便器的冲水量约为1L/次,破碎1kg垃圾用水0.4～0.6L;厌氧消化反应器进料粪便占40%,厨余垃圾占60%,水分控制在93%左右,C/N=25∶1左右,pH控制在6.2～7.3之间,最佳搅拌频率为6h/d,总停留时间28d;ABR反应器对混合上清液的COD去除率可达91%;用驯化得到的解磷、解钾菌株与消化污泥混合制取菌肥,解磷菌对土壤有效磷增强度67.5%,解钾菌对土壤有效钾增强度33.4%.     

厨余垃圾资源化处置方式的碳补偿与能源回收潜力对比分析

我国厨余垃圾产量逐年上升,其资源化处理成为固废处理的重点。为探究当前主要使用的几种厨余垃圾资源化回收方式的碳排放与能源使用情况,采用IPCC与相关文献中推荐的核算方式对污水共处理、厌氧消化、焚烧与堆肥4种处理方式的碳补偿和能源回收情况进行评估。结果表明：4种处理方式的碳补偿潜力分别为-56.9,4-88.6,44.2,222.0 kg CO₂/t FW。能源回收潜力分别为-116.0,-215.0,58.9,61.0 kW·h/t FW。而根据敏感性分析可知：除技术层面影响外,共处理和厌氧消化方式的稳定性较强,两者均为非常理想的资源化处理方式。焚烧方式由于涉及脱水过程,造成大量碳排放,且整体稳定性较差。堆肥方式无法实现碳补偿与能源回收,基于碳中和的视角应尽量减少该方式的使用。综上可得,厨余垃圾资源化处置方式的优先级顺序为厌氧消化、共处理、焚烧、堆肥。     

餐厨垃圾厌氧消化工艺的影响与优化

从厌氧消化工艺选择、产甲烷性能优化和联合消化等3个方面,概述了近年来国内外餐厨垃圾厌氧消化产甲烷工艺的研究进展,比较了国内外的研究差异,提出我国餐厨垃圾厌氧消化处理产甲烷性能优化及工业化应用的研究方向。     

基于高压挤压预处理的生活垃圾干湿分离处理工艺不同场景综合效益分析

目前，生活垃圾分类已经在我国逐渐成为一种"新风尚"，但现阶段以厨余组分为代表的湿垃圾和可燃组分为代表的干垃圾分离效率仍然有限，使得后端生物处理技术难以高效运行，同时也降低了垃圾焚烧厂的能源回收率，这些问题已成为制约我国生活垃圾分类持续推进的瓶颈.本文在前期对高压挤压预处理的研究基础上，利用生命周期清单分析的方法，从温室气体排放、净能源产生、污染物释放、资源回收和垃圾减量等方面，对高压挤压预处理后"湿垃圾厌氧消化+沼渣填埋+干垃圾焚烧发电"、"湿垃圾厌氧消化+沼渣土地利用+干垃圾焚烧发电"和"混合垃圾焚烧"3种处理场景开展对比分析，评估3种场景的综合环境效益，阐明预处理作用与意义.结果表明，处理每吨原生垃圾，两种基于高压挤压预处理的生活垃圾干湿分离处理场景可分别减排温室气体218.84和264.08 kgCO₂-Eq，远高于混合垃圾焚烧工艺（169.68 kgCO₂-Eq）；在净能源产生方面，两种干湿分离处理场景较混合垃圾焚烧场景约少10%，但同样会削减焚烧过程产生的有毒污染物.此外，利用"湿垃圾厌氧消化产生的沼渣进一步脱水后进行土地利用"这一场景处理每吨生活垃圾，不仅能够实现约160.7 kg的资源回收，而且垃圾整体减量率达到93.4%，是一种适合我国国情的垃圾处理方式.     

大庆市餐厨垃圾厌氧处理工艺条件的研究

根据大庆市餐厨垃圾成分特征,对大庆市餐厨垃圾预处理工艺进行介绍,进一步对大庆市餐厨垃圾厌氧消化工艺条件进行对比分析,得出“中温、湿式”厌氧消化工艺适合于大庆市餐厨垃圾处理,以实现大庆市餐厨垃圾的无害化、减量化和资源化。     

生物-非生物添加剂协同促进餐饮业厨余垃圾厌氧消化——产气效能及微生物菌群动态变化

围绕当前餐饮业湿热除油厨余垃圾(FORFW)厌氧消化甲烷产率不高、“酸积累”和“氨抑制”导致过程不稳定的问题,基于生物-非生物协同强化湿热除油餐饮业厨余垃圾厌氧消化的课题组的前期发现,通过三因素三水平中温厌氧消化正交试验系统探究并优化接种比、铁类添加剂添加量和酵母菌添加量3个条件参数,同时借助高通量测序阐明生物-非生物添加剂协同促进FORFW产甲烷的内在微生物机理.研究发现,3个条件参数对FORFW厌氧消化的甲烷产率影响由高至低为接种比>酵母菌添加量>铁类添加剂添加量.接种比1.5、铁类添加剂0.5%(质量分数)、活化酵母菌3%(质量分数)为较优的使用条件.在上述条件下,FORFW的挥发性固体(VS)去除率为40.1%,累积甲烷产率为237.5mL/gVS.体系中甲烷鬃毛菌属(Methanosaeta)、互营单胞菌属(Syntrophomonas)和Syner-01属相对丰度明显增加,实现了乳酸来源的丙酸高效转化.其中,甲烷鬃毛菌属与厌氧绳菌科细菌互营产甲烷,互营单胞菌属参与互营丁酸氧化,Syner-01属参与互营乙酸氧化和氨基酸氧化.因此,FORFW的甲烷产率得到了切实保...     

蒸汽爆破对污泥和餐厨垃圾联合厌氧消化的促进效果

鉴于蒸汽爆破（简称"汽爆"）预处理对污泥和餐厨垃圾联合厌氧消化的影响还鲜有报道,为探讨汽爆预处理对污泥和餐厨垃圾联合中温厌氧消化的促进效果及经济可行性,利用小型发酵罐在35℃下开展了未预处理污泥和餐厨垃圾联合消化、汽爆污泥单独消化、汽爆污泥和餐厨垃圾联合消化的试验,并进行能耗分析.结果表明,未预处理污泥与餐厨垃圾联合消化阶段,VS（挥发性固体）去除率为33.9%,沼气产率为311.0 mL/g（以投料VS计）;汽爆污泥单独消化阶段,VS去除率和沼气产率均略高于未预处理污泥与餐厨垃圾联合消化阶段,但反应器ρ（NH₄+-N）过高,影响产气稳定性,沼气φ（CH₄）较低.汽爆污泥与餐厨垃圾联合消化阶段,VS去除率和沼气产率分别达到49.5%和420.5 mL/g,显著优于未预处理联合消化阶段.能耗分析表明,预处理的升温过程使汽爆预处理整体能耗偏高,但若能有效回收70%的热量,则汽爆预处理可提高污泥-餐厨垃圾联合中温厌氧消化工艺3.34 kW·h/t（以污泥量计）的能量产率.研究显示,汽爆预处理可提高污泥和餐厨垃圾联合中温厌氧消化工艺35.2%的沼气产率,但由于预处理能耗较高,预处理过程中热能的有效回收是汽爆预处理应用于污泥和餐厨垃圾联合中温厌氧消化经济可行的关键.      

含固率和有机负荷对厨余垃圾厌氧消化性能及沼渣特性的影响

为提高厨余垃圾厌氧消化性能和促进沼渣资源化利用,以底物降解效能和产甲烷量最大化为目标,分别考察不同进料总固体（TS）含量（含固率）(12%、15%、18%、25%、28%、33%)和有机负荷〔8.5、10.5、13.5 g/(L·d),以挥发性固体(VS)计〕条件下厨余垃圾的中温厌氧消化特性,并对最优进料参数下沼渣特性和资源利用潜力进行分析. 结果表明:进料TS含量是影响厨余垃圾厌氧消化效能的重要因素,调节进料TS含量至25%时可获得最大累计产甲烷量(16.81 L)和最高单位容积负荷累计产甲烷量(42.01 L/L),挥发性固体降解率达72.29%,系统运行稳定. 在进料TS含量为25%的条件下,系统累计产甲烷量随有机负荷的增加呈先升高后降低的趋势,有机负荷为10.5 g/(L·d)时,系统累计产甲烷量和挥发性固体降解率最高,分别为24.04 L和79.64%,未产生酸抑制现象. 厌氧消化过程中产生的副产物沼渣中有机质和总养分含量较高,电导率和重金属含量较低,pH适宜,满足《有机肥料》(NY 525—2021)和《绿化用有机基质》(GB/T 33891—2017)的要求. 研究显示:当进料TS含量为25%、有机负荷为10.5 g/(L·d)时,厌氧消化系统运行效能最优;沼渣营养成分较高、生物毒性较低,具有较大资源化利用潜力,后续经脱水处理并提高腐熟程度后可进行应用.      

厌氧消化在餐厨垃圾处理中的应用

结合多篇参考文献,从原理和工艺的角度,综述了餐厨垃圾现有的一些处理方法,通过比较各种不同的处理方法,指出厌氧消化法处理的优势;重点论述了厌氧消化处理的方法和具体应用,并且展望其厌氧消化的研究前景.