pH对厨余垃圾厌氧发酵产酸的影响

在接种比例为4∶1,温度为37℃的条件下,采用污泥加热灭菌的方法,研究初始pH对厨余垃圾厌氧发酵产酸的影响.结果表明,发酵产物的组成与pH有关,乙酸在不同的pH条件下总为主要产物;当pH=7时,乙酸和VFA产量在第5天达到最大值11.91 g/L和17.44 g/L,气体组分中CO2是主要成分COD去除率达到35.3%...     

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.      

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。     

电刺激对厨余垃圾厌氧发酵产脂肪酸的影响

电发酵是在厌氧发酵的基础上向反应体系增加微电压(一般<1.0 V)以提供电刺激,从而优化传厌氧发酵的方法。每年大量产生的厨余垃圾是有机固体废弃物减量化的瓶颈,更是实现“无废城市”和“碳达峰、碳中和”目标的梗阻。通过对比传统厌氧发酵和电发酵处理厨余垃圾产脂肪酸的能力,探究电刺激对此过程的促进作用。结果表明：增加电刺激后,C₂—C₆多种脂肪酸产量均有不同程度提升,正丁酸甚至由0.38 g/L提升至7.69 g/L,为传统厌氧发酵的20倍;作为最短的中链脂肪酸,正己酸仅在增加电刺激后生成;脂肪酸组分结构有所优化,C₄超越C₂成为主要产物,C₄和C₆在电发酵中的最大占比分别为73%和5%。反应进程大幅加快,脂肪酸提前9 d达到总浓度峰值;电发酵体系的pH下降速度快于传统厌氧发酵,顶空气体中二氧化碳和甲烷等副产物气体的含量也有所下降,其碳回收率远高于传统厌氧发酵。     

厨余垃圾不同处理模式碳减排潜力分析

通过IPCC的质量平衡方法对填埋、好氧堆肥、厌氧发酵产沼发电、“压榨预处理+干组分焚烧+湿组分厌氧发酵”等不同厨余垃圾处理组合模式进行了碳减排潜力分析.研究发现,“压榨预处理+干组分焚烧+湿组分厌氧发酵”组合模式碳减排潜力最大,相对于填埋处理, CO2减排量为947.6kgCO2/t.以深圳市为例,如果2011年厨余垃圾全部进行“压榨预处理+干组分焚烧+湿组分厌氧发酵”,全年可实现上网发电4.5亿kW·h,同时减少CO2排放量201.4万t.     

北京市垃圾分类后厨余垃圾与分类前生活垃圾性质变化分析

2020年5月1日起,北京市正式实施了《北京市生活垃圾管理条例》。为了解北京市垃圾分类后厨余垃圾与分类前生活垃圾性质变化,对居民区垃圾分类收集点厨余垃圾桶内的垃圾进行了采样分析,并与北京市分类前混合收运的生活垃圾性质进行比对。结果表明,北京实施垃圾分类后,厨余垃圾桶内厨余组分占比逐渐增加,实施1年后,厨余组分占比可达99%;含水率和容重较分类前明显增加,可燃分和热值明显降低,故不适宜采用焚烧处理;pH和C/N呈下降趋势,电导率呈小幅度增长趋势,有机质、总氮(以N计)、总磷(以P₂O₅计)和总钾(以K₂O计)含量上升,垃圾资源化利用潜力增大。Cd、Pb、Cr、Hg、As、Cu和Zn 7种危害较大的重(类)金属元素中,除As外其余的金属元素含量均呈下降趋势;Na、Ca、Mg、Fe、Mn等金属元素,除Na外均呈下降趋势。故垃圾源头分类可以有效控制厨余垃圾中金属含量,使其种子发芽指数升高,减小对植物的生物毒害作用,降低环境风险。该研究结果可为北京市垃圾资源化利用和处理设施规划提供参考和依据。     

厨余垃圾半连续干式厌氧发酵的影响因素研究

探究了半连续干式厌氧发酵过程中有机负荷（organic loading rate,OLR）、搅拌速率和物料停留时间对甲烷产量的影响;并采用结构方程模型探究调控因素与厌氧体系中间产物和甲烷产量的动态变化。结果表明:提高OLR至5.5 g VS/（L·d）时,产甲烷效果最佳,平均日甲烷产量达到3084.40 mL/（L·d）。提高搅拌速率和物料停留时间可促进甲烷产生,但过低或过高的停留时间会导致NH₄+-N和VFAs积累并抑制厌氧产甲烷过程;综合考虑,搅拌速率为20 r/min,停留时间为1 d最有利于甲烷的生成。结构方程模型结果显示:在厨余垃圾半连续干式厌氧发酵过程中,搅拌速率和物料停留时间对甲烷产量的影响大于OLR,其标准总效应分别为0.435、0.370和-0.04,这主要是由于提高搅拌速率有效缓解了干式厌氧发酵中VFAs对甲烷产量的抑制效应。     

厨余垃圾厌氧发酵失稳调控及微生物群落分析

针对厨余垃圾厌氧发酵过程中容易积累丙酸和丁酸导致反应体系酸化失稳的问题,驯化了富集耐丙酸和耐丁酸厌氧发酵菌群的接种菌泥,探究利用其对厨余垃圾干式厌氧发酵酸化失稳体系进行调控后对甲烷产量和微生物群落的影响.酸化失稳厌氧体系中添加耐丙酸菌泥调控后,与空白对照组相比反应体系中丙酸浓度削减6900.81mg/L,累积甲烷产量提...     

食物性有机垃圾资源化方法

食物性有机垃圾主要来自城镇菜场垃圾、餐馆饮食业垃圾、家庭厨房垃圾和果品市场的瓜果皮等食物生产、销售和消费过程，其共同特征是含水率高、易腐烂、营养元素丰富、有害物质少，既易于专门收集，又易于厌氧发酵处理，沼渣、沼液可可做高效有机肥，全部实现无害化和创造经济效益。我国应该重视专门收集处理和综合利用食物性有机垃圾，减少垃圾填埋的数量、节省占地和保护环境。     

厨余垃圾与污泥厌氧发酵产甲烷的协同作用

以剩余污泥和厨余垃圾混合进行共发酵,评估其厌氧发酵协同效果,基于挥发性固体悬浮物(VSS)设置剩余污泥和厨余垃圾比例为1∶0,4∶1,2∶1,1∶1,1∶2,1∶4,0∶1的生化甲烷潜势(BMP)实验,通过厌氧发酵前后pH值、COD、总氮、氨氮、硝酸盐氮等参数的变化,甲烷产量,碳的迁移、转化和微生物群落结构变化评价协同...     

餐厨垃圾厌氧发酵影响因素研究

用L9(34)正交试验法研究了温度、含固率、接种率和pH对餐厨垃圾厌氧发酵产沼气量的影响,确定了考察因子的主次以及最优工艺条件,并针对影响较为显著的因素(温度、接种率和pH)进行了单因素验证试验。实验结果表明:在温度为55℃、pH值为7、接种率为30％、含固率为8％时,厌氧发酵产沼气的产率最大为633.8 mL/gVS...     

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。     

两阶段ASBR处理厨房垃圾的实验研究

应用两阶段ASBR技术对厨房垃圾进行实验室规模的处理研究。结果表明:总COD的去除率为77 6%,而总TS的去除率为72 21%,系统的产CH4率以TS和容积负荷计分别为212mL g和0 67L (L·d)。同时,研究发现适宜的pH值水解相为4～5,甲烷相为7～8;适宜的HRT水解相为5d,甲烷相为13 3d;适宜的固体浓度水解相TS为8%,甲烷相TS为7%;适宜的负荷(以TS计)水解相为16g (L·d),甲烷相为5 23g (L·d)。      

餐厨垃圾两相厌氧消化特性试验研究

研究了餐厨垃圾两相厌氧消化特性。以北京化工大学餐厨垃圾为原料,分别以不同有机负荷(10、30、50和70 gVS/L)、接种量(5、10、15和20 gVS/L)、酸化时间(3、5、7和9 d)考察其对酸化效果的影响,并对酸化出料进行甲烷化产气实验。结果表明,餐厨垃圾最优酸化条件为有机负荷30 gVS/L,酸化时间5 d,接种量15 gVS/L。在此条件下,单位负荷产酸率为561.0 mg乙酸/gVS,酸化末端产物主要为乙酸和丁酸,单位负荷累积产气量达到826.7 mL/gVS,比乙醇型最佳条件单位负荷累积产气量763.8 mL/gVS高8.2%,比丁酸型最低单位负荷累积产气量70.6 mL/gVS高1 070.3%。有机负荷、酸化时间、接种量依次对餐厨垃圾酸化有重要的影响,并且餐厨垃圾酸化效果和产气性能具有一致性。研究结果可为城市生活垃圾厌氧消化提供设计和运行依据。     

城市餐厨垃圾处置闭路循环体系的构建探讨--以上海市为例

随着我国城市社会经济的发展,城市餐厨垃圾的产生量持续增长,其安全回收和处置日益引起公众和社会的关注。以上海市为例,分析了上海城市餐厨垃圾产生以及回收处置的现状,探讨了城市餐厨垃圾处置闭路循环体系的建立,为国内其他城市餐厨垃圾的管理提供参考。     

温度对厨余垃圾两相厌氧消化中水解和酸化过程的影响

实验考查了厨余垃圾在4个温度(25℃、37℃、40℃、50℃)条件下的水解率、挥发酸(VFA)产量和速率、乳酸产量和有机酸的组成.结果表明:温度对水解和酸化过程均有较大影响,在小于37℃范围内水解率和酸化率均随温度升高而增加,最大的VFA浓度在37℃下获得,达34.4g/L.超过37℃,酸化率下降而水解率继续增加,最大水解率在50℃下获得达82%.VFA中以甲酸和乙酸为主,并有少量丙酸和丁酸产生,同时乳酸浓度一直较高.通过实验确定了厨余垃圾水解酸化过程的最优温度条件为37℃.     

水稻田土壤甲烷厌氧氧化在整个甲烷氧化中的贡献率

对黄松土水田土壤中>0.02mm的颗粒和<0.02mm的颗粒按不同比例组合成的土壤、不同绝对含水量的黄松土水田土壤、不同温育时段的水田土壤和长期定位不同施肥的水稻田土壤中的甲烷好氧氧化和厌氧氧化的速率的检测结果进行比较,结果相当一致,不仅证实了水稻田土壤甲烷厌氧氧化过程的存在,而且表明水田土壤中的甲烷厌氧氧化活性远较甲烷好氧氧化活性要低,如以两者的氧化活性作为对甲烷氧化的贡献来计,则甲烷厌氧氧化的贡献率一般都在整个甲烷氧化的10%以下.但在水田土壤被水淹没的情形下,由于土壤厌氧条件的形成和甲烷扩散受阻,甲烷厌氧氧化的速率明显超过好氧氧化的速率,甲烷厌氧氧化在整个甲烷氧化中的贡献率可到达30%以上.长期施肥对于水稻田土壤的甲烷好氧氧化活性和甲烷排放通量影响显著,而对甲烷的厌氧氧化活性有影响但未达到显著水平.长期施肥处理的土壤中甲烷好氧氧化活性在(9.072～41.088)×10^-6mol·(d·g)^-1之间,而甲烷厌氧氧化活性仅在(0.325～0.671)×10^-6mol·(d·g)^-1之间,仅及甲烷好氧氧化活性的1.31%～4.43%,占整个甲烷氧化的1.3%～4.14%.     

厌氧发酵产沼气研究趋势的文献计量分析

沼气作为一种可再生生物质能源,对于解决世界能源紧缺问题具有重要意义,因而厌氧发酵产沼气技术受到人们越来越多的关注。文章从文献计量角度定量分析厌氧发酵产沼气研究趋势。数据来源于Web of Science中Science Citation Index-Expended以及Derwent Innovations Index数据库,并对1992-2009年间该库收录的相关文献及相关专利进行计量分析。结果表明:近年来,厌氧发酵产沼气领域发文量显著增长。统计时间范围内,美国发文量居榜首。研究机构中,俄罗斯科学研究院发文量位列第一。环境、生物、能源相关学科是厌氧发酵产沼气的主流领域。学术期刊主要有Bioresource Technology、Water Research、Applied and Environmental Microbiology。此外,关键词分析结果表明:反应过程、反应器、预处理、混合发酵等研究方向成为近18年内的研究热点。     

生活垃圾厌氧堆肥产甲烷及古细菌多样性分析

通过厌氧堆肥试验,对厌氧堆肥产甲烷的基本特征进行了研究,结果表明:在厌氧堆肥开始阶段,气体中只有8%的甲烷,二氧化碳产率是甲烷产率的4倍左右;而随着反应的进行,二氧化碳产率呈下降趋势,甲烷产率逐渐升高,并于3个月时达到最高值45%;此后二氧化碳及甲烷产率都逐渐降低。对3个月时的垃圾堆肥渗出液取样,提取总DNA,对古细菌片段进行限制性片段长度多样性分析(RFLP),在60个随机选出的古细菌rDNA克隆子中,可以划分15个不同的谱型。对深入了解产甲烷厌氧微生物过程,加快垃圾稳定化具有重要意义。     

餐厨垃圾与污泥、秸秆不同配比联合厌氧发酵对产气性能的影响

为分析不同配比的餐厨垃圾与污泥、秸秆联合发酵对产气性能的影响,采用产甲烷潜力试验(BMP)研究了餐厨垃圾与污泥、秸秆不同配比联合发酵的产气性能,并采用修正的Gompertz模型对产甲烷潜力进行模拟.结果表明:物料配比与物料种类对联合发酵的产气性能有显著影响,餐厨垃圾+污泥配比为1∶2时,产气性能优于1∶1、2∶1两组,产气量为286 m L/g〔以VS(挥发性固体)计,下同〕;餐厨垃圾+秸秆配比为1∶1时,产气性能优于1∶2、2∶1两组,产气量为347 m L/g;餐厨垃圾+污泥+秸秆配比为1∶1∶1时,产气性能优于1∶2∶1、2∶1∶1两组,产气量为373 m L/g.两种物料配比中,餐厨垃圾+秸秆的产气性能优于餐厨垃圾+污泥;餐厨垃圾+污泥+秸秆3种物料混合后物料种类变丰富,元素配比更均衡,联合发酵的产气性能优于两种物料联合发酵,其最优配比为1∶1∶1,C/N值为13,接近最优C/N值(15～20).研究显示,不同配比物料产气性能差异性较大,可为大中型沼气工程在获得不同物料的情况下选择最优的进料配比提供理论指导,以解决其在设计与投资收益评估方面所面临的物料选择问题.