含盐量对餐厨垃圾干式厌氧发酵的影响

在中温(35℃)和高温(55℃)条件下,研究了不同含盐量(质量分数分别为0、1%、2%、3%、4%、5%)对餐厨垃圾干式厌氧发酵过程中日产气量、累积产气量、总固体(TS)、挥发性固体(VS)、沼气成分的影响。结果表明,在中温和高温条件下,当含盐量为3%(质量分数)时累积产气量均达到最高值,分别为1 244、1 419mL。此时,TS、VS的去除率也最高,中温时的去除率分别为43.2%、45.6%,高温时的去除率分别为48.3%、50.9%。餐厨垃圾干式厌氧发酵过程中沼气的甲烷含量逐渐升高,第28天时达到最高;含盐量为3%时中温和高温厌氧发酵条件下甲烷含量最高,分别为78.7%(体积分数,下同)、90.0%。     

接种比对餐厨垃圾干式厌氧发酵启动的影响

针对不同接种比对餐厨垃圾干式厌氧发酵启动的影响,对比分析了VS接种比分别为0.36和0.90两种情况下,餐厨垃圾干式厌氧发酵启动过程中pH、NH4-N、COD、VFA、甲烷含量等指标的变化。实验结果表明,启动初期2组样品pH分别快速降至4.74和5.68,均呈酸化状态,经碱液调整后,接种比为0.36的处理仍无法正常产气,接种比为0.90的处理,pH逐步提高,系统正常运行,经72 d的发酵实验,COD去除率达90.29%,甲烷含量高于60%的沼气产量达255.4 L,分析可见,VS接种比是干式厌氧发酵处理的重要参数;此外,与传统湿式厌氧发酵处理相比,餐厨垃圾干式厌氧发酵在较高的VFA和氨氮浓度下,仍能正常运行,采用干式厌氧发酵技术处理餐厨垃圾是可行的。     

含油量对餐厨垃圾厌氧发酵的影响

在35℃条件下,研究了不同含油量（0％、1％、2％、3％、4％、5％）餐厨垃圾中温厌氧消化过程中日产气量、甲烷含量、总固体（TS）、挥发性固体（VS）、干物质产气率等的变化,为后续餐厨垃圾连续发酵的预处理提供参考。结果表明：5％含油量餐厨厌氧发酵周期最长,累计产气量最大,为5800mL。在消化过程中,沼气中甲烷含量先上升后下降,最高可达76％;于物质产气率随含油量增大而增大,依次为497．4、506．1、543．8、554．4、590．7和600．1mL／gTS;5％含油餐厨垃圾的TS和VS去除率最大,分别为34．4％和42．9％。     

添加剂对餐厨垃圾厌氧发酵产氢的影响

以表面活性剂与偏硅酸钠的混合物作为添加剂,考察了添加剂的投加量对餐厨垃圾厌氧产氢效果的影响.实验结果表明,添加剂能抑制产甲烷菌的生长,且接种污泥无需预处理即可提高产氢量.另外,随着添加剂投加量的增大.体系中氢气的浓度增大,在5 g(干重)餐厨垃圾投加添加剂为1.75 g时,产氢量为114.5 mL(以每克挥发性固体(VS)计).但从经济和实用两方面考虑,选择最佳添加剂量为1.00 g.     

固相餐厨垃圾厌氧发酵特性

为了研究固相餐厨垃圾厌氧发酵产甲烷特性,对固相餐厨垃圾进行批式厌氧发酵实验,主要考察了pH、VFA、COD以及纤维素酶活的变化情况,并运用修正Gompertz模型对其产气模型进行动力学拟合.实验结果表明,缓冲溶液的添加可明显促进厌氧发酵产甲烷.在添加缓冲溶液条件下,污泥与餐厨垃圾比例为2∶1,1∶1,2∶3和1∶2时,餐厨垃圾都能很好地进行厌氧发酵产甲烷,最大产甲烷产量分别为594.66、449.74、392.93和333.36 mL/g TS.采用修正Gompertz模型分别对2∶1、1∶1、2∶3和1∶2实验组产甲烷曲线进行拟合,得到产甲烷潜力分别为567.57、437.89、381.12和305.60 mL/g TS,最大产甲烷速率分别为89.38、59.81、47.26和25.80 mL/(d·g VS).对厌氧发酵过程中纤维素酶活的变化进行了研究,结果表明,CMC酶活性在提高餐厨垃圾厌氧发酵过程中纤维素的降解起重要作用.     

餐厨垃圾厌氧发酵特性的研究

为了实现餐厨垃圾低成本现场能源化处理,利用单相法,采用正交试验法,研究了接种率、温度和含水率对餐厨垃圾厌氧发酵过程中运行特性的影响。结果表明,接种率、含水率、发酵温度以及它们之间的交互作用对餐厨垃圾产气效果影响显著,其中以接种率与温度的交互作用影响最为显著,其次是含水率。采用单相法进行55℃高温厌氧发酵,保证65%左右的接种率和90%以上的含水率,完全可以实现餐厨垃圾现场处理。     

餐厨垃圾与活性污泥混合厌氧发酵研究

为实现固体废弃物的能源化利用,对餐厨垃圾与污水处理厂活性污泥进行混合厌氧发酵,通过单因素实验考察了餐厨垃圾与活性污泥的物料配比、TS质量分数、接种量及温度等因素对产气性能的影响,在此基础上利用正交实验探索多因素共同作用对混合厌氧发酵产气特性及产甲烷量的影响。结果表明,多因素对累积产甲烷量的影响顺序为接种量TS质量分数温度物料配比,混合厌氧发酵的最佳条件为物料配比4∶6(质量比)、TS质量分数6%、接种量55%(质量分数)、温度40℃。三次函数可以用于模拟最佳条件下混合厌氧发酵过程中日产甲烷量与发酵时间的关系,模型拟合效果较好(P0.001),达到极显著水平,R~2为0.832,拟合结果可靠性高。     

餐厨垃圾高温中试两相厌氧发酵的稳定性

为了考察在高负荷条件下餐厨垃圾厌氧发酵的稳定性,采用餐厨垃圾为发酵原料,以某污水处理厂脱水污泥为接种污泥,在中试规模条件下,采用产酸相中温（35℃,0.33 m3）产甲烷相高温（55℃,1.6 m3）进行连续式发酵。结果表明,餐厨垃圾厌氧发酵的产酸相有机负荷可达29.27 kg VS·（m3·d）-1,产甲烷相有机负荷为6.04 kg VS·（m3·d）-1,容积产气率平均为5.61 m3·（m3·d）-1,原料产气率平均达0.913 m3·（kg VS·d）-1,甲烷浓度平均为73.07%,总菌数为2.41×109个·mL-1,产甲烷菌最高为7.08×108个·mL-1,产甲烷菌数占总菌数的29.4%。两相厌氧发酵工艺可实现餐厨垃圾高负荷条件下的稳定运行。     

餐厨垃圾厌氧发酵的系统影响因素

以餐厨垃圾和厌氧污泥为原料,考察了浆料浓度、加料方式、酸化形式对系统产气量、pH、挥发性脂肪酸的影响。结果表明,固液比为35%(质量分数)、分批次加料、预酸化对系统具有良好的作用,而且温度在55℃下的系统要优于其他温度下的系统。     

金属离子强化餐厨垃圾高温厌氧发酵产酸

以经过高温驯化的污泥作为厌氧微生物,以餐厨垃圾作为发酵基质,向发酵体系中加入不同浓度Fe2+、Mg2+和Ni2+进行单因素实验。实验结果表明:当Fe2+、Mg2+和Ni2+加入量分别为800、250和0.50 mg/L时,挥发性脂肪酸(VFA)的产量最大,分别为23.58、22.38和23.08 g/L;加入不同浓度Fe2+、Mg2+和Ni2+的厌氧发酵液相产物中丁酸含量均最高,但在一定浓度范围内随着金属离子的添加,发酵产物中丁酸所占的比例逐渐减小,乙酸所占比例逐渐增加;加入适量金属离子在一定程度上能够抑制发酵液中氨氮的溶出。     

基于活性污泥的厨余垃圾厌氧发酵产酸研究

以厨余垃圾和活性污泥为原料,考察了不同接种比例对厌氧发酵产物的挥发性脂肪酸产量、pH值和COD去除率的影响.结果表明,当厨余垃圾和活性污泥接种比例为4∶1时,挥发性脂肪酸产量在第3天达到最大值为42.7 g/L,产率提高了40%,COD去除率达到了35.6%,pH值没有发生较大的差异,其变化幅度在4～6之间.     

2种典型餐厨垃圾资源化处理工艺的环境影响分析

为了评估餐厨垃圾资源化处理工艺对环境的影响,运用生命周期评价的方法,比较了2种典型的资源化处理工艺——好氧堆肥和湿热处理对环境的影响。结果表明,2种餐厨垃圾资源化处理工艺对全球变暖、生态毒性、酸化和富营养化的影响各有不同。其中,好氧堆肥对全球变暖的贡献较大,碳排放为337.7 kg CO_2eq./t。湿热处理为163.1 kg CO_2eq./t。在环境影响负荷方面,湿热处理工艺中的高能耗加重了毒性的影响。但由于其对环境的酸化、富营养化的不利影响较小,湿热处理的环境影响负荷总值是好氧堆肥的62.5%。总体上,湿热处理是一种对环境影响较小的餐厨垃圾处理工艺。     

蔬菜与餐厨垃圾厌氧发酵启动阶段微生物分析简

为了研究厌氧发酵启动阶段微生物菌群结构、数量变化情况与沼气产量的关系,分别对蔬菜废弃物和餐厨垃圾单一物料发酵进行分析,并测定pH值、挥发性脂肪酸（VFA）、氧化还原电位。结果表明,餐厨垃圾比蔬菜废弃物的启动时间长,但产气持久。蔬菜废弃物中细菌达峰值的时间早于餐厨垃圾,说明蔬菜废弃物中的有机质更利于微生物降解利用。两种原料中的微生物群落结构变化一致,启动阶段初期好氧和兼性厌氧细菌属优势菌,其中产酸菌增殖速率高于氨化细菌,是启动阶段降解有机质的主要菌群。随后厌氧细菌快速增殖,日增殖速率由不足20%增长到近100%并保持稳定。厌氧纤维素降解菌在启动阶段增殖较慢,原料中纤维素降解在厌氧发酵后期。原料液VFA中丁酸含量最多,最高浓度4.7 mg/mL以上,占有机酸总量总量的46%以上,厌氧发酵类型为丁酸发酵型。     

城市垃圾厌氧干发酵非甲烷菌群分布变化研究

为研究非甲烷菌的菌群分布随时间、空间变化对厌氧干发酵的影响,以城市垃圾为原料进行分析,同时测定pH值.结果表明,启动阶段好氧及兼性厌氧细菌属优势菌,其中产酸菌增殖速率高于氨化细菌,7 d达最大值2.95×109 MPN/mL,是启动阶段降解有机质的主要菌群,而氨化菌在15 d达最大值1.93×108 MPN/mL.随后厌氧细菌快速增殖并保持稳定,且仍是产酸菌占优势,15 d达最大值1.55×1010 MPN/mL.厌氧纤维素降解菌增殖较慢,发酵30 d不足105 MPN/mL,说明原料中纤维素降解在厌氧发酵后期.空间方面,好氧及兼性厌氧产酸菌在顶部中心最活跃,最大值是底部中心的1.4倍;厌氧产酸菌集中在底部,最大值是顶部的1.2倍.好氧氨化菌在中部中心增殖最多,厌氧氨化菌在中部边缘达最大值1.95×108 MPN/mL.纤维素降解菌在底部开始增殖.研究为提高干发酵反应效率和合理设计干发酵反应器提供有效参考数据.     

预处理方法对水葫芦厌氧发酵产沼气的影响

水葫芦可作为厌氧发酵产沼气的原料。研究发现,水葫芦自身的生物特性会制约其产气潜力的发挥,而发酵前预处理有助于解决这一问题。以采自昆明滇池的新鲜水葫芦为研究对象,分别采用物理法(切分法、压榨法),化学法(酸处理法、碱处理法和金属离子处理法)和生物法(酶处理法)对其进行预处理,以预处理后的水葫芦为原料进行发酵产沼气实验。结果表明,金属离子处理的原料产气效果最佳,在中温35℃,进样浓度7.4%(TS)时,其原料TS产气率、平均甲烷浓度和原料容积产气率分别为744.55 m3/t、59.32%和0.144 m3/(m3·d),与切分处理原料相比提高了88%、13%和87%。其余处理方法也在不同程度上优化了水葫芦的产气效果。因此,以预处理的方式来提高水葫芦的生物利用率和产气效率是可行的。     

新型复合菌种降解餐厨垃圾

餐厨垃圾占我国目前的城市垃圾结构的比例为30%~50%,采用微生物技术是实现餐厨垃圾减量化,资源化和无害化的有效方法。本研究引进日本东北大学选育的复合菌种,利用菌种将餐厨垃圾发酵分解成有机肥料,探究复合菌种降解效果及产出物的可用性,并对中试微生物处理机操作条件进行优化。结果表明,复合菌种处理餐厨垃圾减量率85%以上,升温快速,高温维持时间较长,腐熟时间较短,腐熟彻底。Fluent软件模拟结果显示：中试采用七叶桨搅拌器优于五叶桨,搅拌转速为6 r·min-1时,经济性和混合效果均较佳。     

湿热处理餐厨废弃物不饱和脂肪酸

为了研究湿热水解技术对餐厨废弃物中脂类物质的影响,促进餐厨废弃物的资源化处理利用,通过实验研究,分析了餐厨废弃物固相中油酸、亚油酸、α-亚麻酸和花生四烯酸4种不饱和脂肪酸在90～140℃湿热条件下处理随时间的变化规律。结果表明：实验所取餐厨废弃物经湿热处理后固相中油酸和亚油酸的含量相对较高,约为30％,花生四烯酸的含量较低,约为0．3％,随着加热时间延长,亚油酸在湿热环境下发生化学分解,其含量不断降低,而花生四烯酸的含量显著增加。当加热温度为100～120℃,加热时间为30-60min时,餐厨废弃物脂类含量比较稳定,作为适宜的湿热处理条件。值得注意的是,湿热处理后的餐厨废弃物中花生四烯酸的含量只约为0．3％,不能满足饲料标准中2％的要求。     

有机垃圾处理机发酵工艺研究

叙述了新型有机垃圾处理机的结构特点,分析了有机垃圾处理的生物发酵过程,通过不同温度、搅拌频率和通风时间的发酵实验,根据发酵效果的不同确定最佳关键工艺参数,为有机垃圾处理机的进一步发展提供依据。     

水稻与棉花秸秆不同预处理厌氧发酵产沼气

以猪粪为接种物,以棉花秸秆和水稻秸秆为发酵原料,分别对秸秆进行稀碱法预处理和稀碱法与超声波联合预处理,在发酵温度为(37±1)℃的条件下进行厌氧发酵产沼气的研究。结果表明,以联合预处理的秸秆为发酵原料,厌氧发酵的各项指标均比以稀碱预处理秸秆发酵的效果好,其中累积产气量和沼气中甲烷含量分别提高35.23%和2.4%,发酵后TS、VS含量相对减少2.6%～10.94%,发酵液代谢产物中的有机酸丙酮酸、乙酸和柠檬酸含量相对减少23.9%～25.9%、20.24%～24.53%和41.08%～45.91%。