餐厨垃圾厌氧消化产甲烷工艺条件优化

• 作 者: 张杰
• 出 处: 北京化工大学
• 发表日期: 2016年01期
• 关键词: 餐厨垃圾 两相 单相 pH 水力停留时间 温度 接种泥

餐厨垃圾是一种含有大量营养物质的有机质,如葡萄糖、蛋白质、油脂等,由于其含水率高,不能直接焚烧,如果选择卫生填埋,有机质无法充分降解,就会对填埋土壤造成污染,严重时还会影响地下水质,最重要的是,填埋造成的难闻的味道会严重影响居民的生活环境,使生活环境质量变差。通过厌氧发酵技术将餐厨垃圾变废为宝,产生可观的经济价值,不但解决了环境污染问题还可大大降低企业运营的成本。本论文致力于研究餐厨垃圾厌氧消化的最优化参数,首先对两相厌氧消化初始pH和水力停留时间(HRT)做了优化研究,通过调节两相厌氧消化产酸相的初始pH值,检测分析了出料中TVFA/乙醇的含量、溶解性葡萄糖、蛋白质等其他性质指标以及H2和C02的产量,然后通过后期的产酸相出料批式产甲烷反应实验,得出了每个实验组下的甲烷产率,综合产酸相和产甲烷相,得出了最佳的产酸相初始pH。而后,在此基础上,研究了水力停留时间对餐厨垃圾两相厌氧消化的影响,并在总水力停留时间一定的条件下,与单相厌氧消化做了对比。最后选用CSTR反应器探究了温度及接种泥对单相厌氧消化的影响,挑选出了单相厌氧消化在温度及接种泥方面的最佳的运行工况。主要结论如下：(1)在探究初始pH对餐厨垃圾两相厌氧消化影响的实验中,我们得出,最佳的产酸相初始pH为8,TVFA/乙醇产量为12.4g/L,产甲烷相甲烷产率为421mL/gTS,比产酸相初始pH为4的产甲烷相甲烷产率高18%。(2)在探究HRT对餐厨垃圾厌氧消化影响的实验中,在THRT一定的条件下,产酸相(HRT5d)和产甲烷相(HRT15d)组平均甲烷产率最高,为329.5mL/gTS,单相厌氧消化组平均甲烷产率比两相厌氧消化(HRT2d+18d)高17.8%,比两相厌氧消化(HRT3d+17d)和(HRT5d+15d)组甲烷产率分别低14%和30%。(3)在探究温度及接种泥对单相厌氧消化影响的实验中,我们得出,当接种物同为中温接种泥时,温度的提高并没有显著性影响厌氧消化甲烷产率。当反应同为高温反应时,接种高温泥的甲烷产率明显高于接种中温泥的甲烷产率。厌氧发酵效果即甲烷产率最高的是接种高温泥的高温厌氧消化,甲烷产率为641mL/gTS,比接种中温泥的中温厌氧消化和接种中温泥的高温厌氧消化甲烷产率高30%。