餐厨垃圾厌氧消化处理工艺改进和应用
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面向发电机组的餐厨垃圾厌氧沼气处理工艺应用面向发电机组的餐厨垃圾厌氧沼气处理工艺应用摘要:随着城市化的发展,生活垃圾分类处理成为了日益重要的课题。
餐厨垃圾作为生活垃圾中有机物含量最高也最难处理的一类,对其进行无害化和资源化利用,是城市生活垃圾分类处理中重要的一环。
目前国际上比较先进的处理办法是将餐厨垃圾厌氧发酵后产生沼气用于发电。
由于厌氧产生的沼气与一般燃气发电机组对进气的要求差异比较大,只有对沼气采取合适的工艺进行处理,才能保障机组顺畅运行并提高发电效率。
关键词:餐厨垃圾,厌氧发酵,沼气发电,沼气处理,燃气发电机组,焚烧火炬,沼气储气柜Food Waste Anaerobic Methane Pretreatment System For Gas EngineAbstract: As the city develops, the classification of living waste becomes a more and moreimportant subject for the government. And food waste is one of the hardest kinds which contain high organics. To make the food waste harmless even a kind of resource, is an important joint to deal with the living waste. Anaerobic and generation is one of the most advanced methods to deal with the food waste in the world now. But there is an obvious difference between the anaerobic methane and the requirements of the gas engine. Only if the anaerobic methane has been treated well, the gas engine can run smoothly and the efficiency can be higher.Keywords: Food waste, Anaerobic methane, Electricity generation from biogas, Biogas pretreatment, Gas engine, Flare system, Gas tank1、国内餐厨垃圾处理现状与问题餐厨垃圾是指家庭、学校、机关公共食堂以及餐饮行业的食物废料以及废物残余,是城市生活垃圾的主要组成部分,在城市垃圾中所占的比例北京37%,天津54%,上海59%,深圳57%,广州57%等,与其他生活垃圾相比,餐厨垃圾具有含水量、有机物含量、油脂含量以及营养元素含量高的特点,具有很大的资源化价值。
餐厨垃圾厌氧消化残余物的利用现状及展望摘要:随着国内消费水平提高,餐厨垃圾的产量也逐渐递增。
根据灵动核心数据显示,2020年中国餐厨垃圾年产生量达到约1.16亿吨,2021年预计突破1.3亿吨,2022~2026年我国餐厨垃圾年复合增长率将保持12%~15%的增量持续增长。
餐厨垃圾成分复杂,营养物质丰富,若不及时处理容易腐烂变质,并发出强烈恶臭,传播细菌和病毒,对环境造成很大的影响。
通过调查分析我国餐厨垃圾厌氧消化后沼渣沼液的理化特性,笔者认为厌氧消化技术是目前处理餐厨垃圾的主流技术,结合当今社会的主要发展趋势,探索更合理的餐厨垃圾消化残余物的资源化利用途径,从而提高餐厨垃圾处理的经济效益,为餐厨垃圾厌氧消化残余物的利用提供支持。
关键词:餐厨垃圾;厌氧消化;沼渣;沼液引言餐厨垃圾(FW)是餐饮垃圾和厨余垃圾的总称,是城市固体废物(MSW)的重要组成部分。
随着我国经济水平的提高、人口逐年增长和饮食习惯的改变,餐厨垃圾的产量以及在城市固体废物中的比例逐年递增。
据联合国粮食及农业组织(FAO)的统计,目前全球每年产生的餐厨垃圾约为16亿吨,预计到2025年,全球每年餐厨垃圾的产量可达25亿吨。
餐厨垃圾的大量堆积及其可持续管理已逐渐成为一个全球性问题,由于其具有有机质高、水分含量高等特点,采用填埋、焚烧或堆肥等传统处理方式极易污染地下水并产生恶臭等问题,给环境造成极大压力。
利用餐厨垃圾进行厌氧消化可产生清洁能源——沼气和制作有机肥的原料——沼渣与沼液,是应对全球不断增长的能源需求、燃料费用、大气污染和废水处理极好的解决方案。
1餐厨垃圾的资源性和危害性餐厨垃圾可以通过合理的回收利用转化为良好的生物能源。
一方面,由于它含有大量的有机物质,它可以通过堆肥等工艺转化为肥料和饲料,也可以发酵生产沼气,然后作为发电的能源材料。
另一方面,其高湿度、高盐度、高脂肪含量和高有机物含量在较高温度下具有较高的分解速度,引起难闻的气体气味和环境污染。
HEBEINONGJI摘要:本文在认清餐厨垃圾主要特征的基础之上,描述了目前餐厨垃圾的具体危害,主要的处理过程以及相应的优缺点。
同时,从具体的减量化,无害化以及资源利用的具体角度总结过去的相关经验,具体的介绍一种餐厨垃圾处理的综合技术方法,并展望餐厨垃圾未来的发展趋势。
关键词:餐厨垃圾;厌氧消化;技术餐厨垃圾厌氧消化及综合利用技术分析莱芜职业技术学院郑文红前言随着人们生活水平的迅速提高,“垃圾围城”的现象已经成为了一种社会问题,这种情况不容忽视。
餐厨垃圾具有的特征:高水分、高养分以及高含油量,当收集、存储以及处置的任何一个环节出现问题时,都会对相应的公共安全以及环境造成一定程度的危害。
餐厨垃圾会产生很多的细菌,严重的威胁着人体健康。
1国内外的技术现状目前,国内的餐厨处理技术主要是使用无害化的方法,而国外的资源利用的程度更高。
主要有垃圾填埋场,焚化,厌氧消化以及具体的有氧发酵过程等。
在许多地方,也有粉粹以及饲料转化的具体加工方法。
粉粹之后直排很容易产生油污并堵塞管道,还会增加市政管网污水处理负荷。
饲料的相关转化面临着蛋白质同源性的具体问题,前景非常的不明确。
1.1垃圾填埋场的方法在中国,垃圾填埋场的方法仍然占据主导地位。
一些餐厨垃圾与生活垃圾进行混合式的填埋。
这种方法的主要优点是投资比较少,工艺比较简单。
缺点就是占地面积比较大,渗滤液的处理以及二次污染的问题比较麻烦。
随着社会的不断发展以及土地资源的相对匮乏,垃圾填埋的处置方法所占比例逐渐下降。
1.2焚烧的相关方法生活垃圾多采用焚烧法处理。
然而,餐厨垃圾的水分含量比较高,发热量比较低,焚烧的经济价值也比较低,对于垃圾焚烧厂而言,投资比较大,并且在处理的过程当中可能会导致燃烧不是很充分,从而出现致癌物质。
1.3厌氧消化的方法厌氧消化方法是微生物在厌氧条件下分解有机物并产生甲烷等的一个过程。
厌氧消化是一种比较理想的处理方法,应用范围十分广泛,运行成本比较低。
餐厨垃圾厌氧消化处理工艺的改进和应用【摘要】近年来,随着人民生活水平的不断提高,餐厨垃圾的产量也日益增加,未经处理的餐厨垃圾不仅滋生蚊虫,而且污染水体和大气。
厌氧消化工艺是目前餐厨垃圾处理中常用的一种工艺,但该工艺处理中存在着餐厨垃圾消化条件难控制的问题。
本文结合具体餐厨垃圾处理工程,就厌氧消化工艺进行了改进。
结果表明,系统稳定运行,处理效果令人满意。
【关键词】餐厨垃圾;厌氧消化;处理;挥发性脂肪酸随着我国社会、经济的发展,人民生活水平不断提高,城市生活垃圾也在急剧增加。
据统计调查,餐厨垃圾占城市生活垃圾总量的30%~40%。
餐厨垃圾包括家庭产生的易腐性厨余垃圾和饭店、单位食堂等产生的易腐性餐饮垃圾。
餐厨垃圾的成分十分复杂,易腐烂变质,其在运输与处理的过程中不仅滋生蚊虫,而且污染水体和大气。
厌氧消化工艺是目前餐厨垃圾处理中常用的一种工艺,但在处理过程中仍存在很多问题,如餐厨垃圾单独消化处理时极易出现酸化现象,处理效率低(负荷低)等,为此,必须对厌氧消化工艺进行改进。
1.材料与方法1.1 材料餐厨垃圾来自垃圾填埋场,其各项理化指标如表1所示;。
其中污染物指标均满足GB4284—84《农用污泥中污染物控制标准》要求。
1.2 试验方法将厌氧消化处理进料基质的含水量均调整为(10±2)%。
厌氧消化反应器容积50L,搅拌强度、温度(35℃)、pH由智能控制系统控制,试验过程中的各指标分析均由我单位承担。
试验中,厌氧系统经驯化培养运行6个月后,采取分阶段逐步提高餐厨垃圾有机负荷和提高市政污泥比例的方法,进行餐厨垃圾联合市政污泥厌氧消化试验。
试验分4个阶段(表2)。
第1阶段为单一消化餐厨垃圾,有机负荷为2.34g/(L·d)条件下稳定运行约30d后提高有机负荷至3.50g/(L·d)运行约10d,因有机负荷提高后系统不能正常运行而中止第1阶段试验。
为解决该问题采取了添加市政污泥的方案,在系统恢复正常后进行了餐厨垃圾与市政污泥的配比试验。
餐厨垃圾厌氧消化处理技术工程应用作者:焦林来源:《名城绘》2020年第12期摘要:当前我国经济实现了全面的提升,对于每个家庭的生活水平进行了全面的改善,但是餐厨垃圾在不断的增多,无形当中对于我们的生态环境产生了一定的污染。
主要是因为餐厨垃圾当中含有较高的油脂化合物、水分子以及其他杂质化合物,这些物质的存在容易产生腐烂变质的情况,加大细菌的滋生,容易产生较大的病毒扩散。
所以我们要加强餐厨垃圾管理,并提出了厌氧消化处理技术,对于垃圾处理效率能够做出进一步的提高,为人们的身体健康能够做出重要的保障。
关键词:餐厨垃圾厌氧消化处理技术工程应用引言当下全球都提出了生态环保发展策略,对于餐厨垃圾进行充分的重视,并采取有效的处理方式方法,进行统一化的管理与处置,保证在处理的过程当中不会出现任何的环境污染问题,对于城市的环保发展能够做出重要的贡献,同时对于城市的和谐稳定发展也会产生积极的影响。
一、对于主要的应用流程进行充分的分析我国餐厨垃圾内部成分相对比较复杂,含有大量的油脂化合物、有机化合物、多分子杂质杂物,每种物质的含量都存在着较大的差异。
所以说餐厨垃圾往往会受到地方饮食习惯、地域特色、季节变化的影响,整体的运行往往会存在多种变化情况,所以说相关的政府部门一定要对其进行充分的重视,采取相关的策略方法进行合理化的管控。
同时我们还需要注意的时候,由于自身的特性相对较多,在处理的过程当中往往会遇到各种各样的困难。
其中杂质成分过高、易发生燃烧的情况、在输送管理设备当中容易出现堵塞的情况。
同时餐厨垃圾内部的无羁惰性混合度相对较高,无法采取有效的分離措施进行应用。
内部的合成成分相对较高,容易产生较大的波动范围,对于相关的处理器具容易产生较大的冲击力。
所以说我们要采用厌氧发酵工艺处理技术,这种处理技术通过厌氧发酵处理,对于高浓度的物质进行有效的打散,并提高自身的内充能力,对于内部尘渣能够做出充分的预防,提出科学合理的防范设计。
餐厨垃圾厌氧消化处理工艺的改进与应用发表时间:2020-05-15T02:49:57.278Z 来源:《建筑细部》2020年第3期作者:朱秀辉[导读] 改进厌氧消化罐结构,实现顶部排浮渣及底部排砂功能,维持厌氧消化处理工艺长期稳定健康运行,减少厌氧消化清罐周期。
瀚蓝生物环保科技有限公司广东省佛山市 528225摘要:本文本着以“高效率、低能耗、高产出”的原则,探讨厌氧消化的控制指标因素对厌氧消化的影响,改进厌氧消化工艺,并列举国内应用案例论证工艺的可行性。
经探讨分析采用两相中温湿式厌氧,并配备顶入式的搅拌系统,改进厌氧消化罐结构,实现顶部排浮渣及底部排砂功能,维持厌氧消化处理工艺长期稳定健康运行,减少厌氧消化清罐周期。
关键词:餐厨垃圾;厌氧消化;工艺1、前言人们生活过程中会产生大量的餐厨垃圾,垃圾处理不当,容易滋生细菌,严重威胁人身安全。
目前,国内外餐厨垃圾常规处理技术主要包括制饲料技术、好氧发酵制肥技术、厌氧消化技术三种。
制饲料技术无害化不彻底,无化从根本上解决同源性问题,存在风险;好氧发酵制肥技术虽资源化程度较高、产品有农用价值,但对有害有机物及重金属等的污染无法很好解决、同样无害化不彻底;厌氧消化技术产品沼气为优质清洁能源,对环境无二次污染问题,副产物经处理后亦可作为肥料等加以利用,其无害化程度高、运行稳定、处理成本较低。
前两种处理方式不仅处理效率低,还会产生大量的有害物质,严重威胁人类健康。
而厌氧消化是目前餐厨垃圾“资源化、无害化、减量化”处理的主流工艺,具有高处理率、低能耗、高产出等特点,还与我国发展理念相契合,适宜广泛推广。
因此,本文选举厌氧消化技术作为研究对象,从控制指标(进料含固率、pH、温度)方面改进餐厨垃圾厌氧消化处理工艺,提高清洁能源产品产出。
旨在优化厌氧消化工艺,为餐厨垃圾处理工艺运行提供理论基础,提升餐厨垃圾处理水平。
2、餐厨垃圾厌氧消化工作原理及特点 2.1 餐厨垃圾厌氧消化工作原理餐厨垃圾在氧含量不足、缺少NO3-N的情况下微生物对有机物进行分解,分解产物包括CH4、CO2、无机物等,被分解的有机碳化合物的能量大部分储存在甲烷中,小部分被氧化为CO2释放出能量以供给菌种的自源消耗。
**餐厨垃圾项目厌氧系统现状分析报告一、厌氧系统现状**餐厨垃圾项目项目水解酸化罐指标表现为pH值4.0左右,温度57℃,挥发酸含量1000mg/L;厌氧罐指标表现为pH值降低,由8.04降至7.78,;挥发酸含量由升高,由1080mg/L逐步升至1900mg/L,且在降低厌氧进料量后挥发酸无明显降低;酸碱比由0.1升至0.22;吨进料产气由60m³降至53m³;11月7日和11月15日送沼科所化验的厌氧系统数据显示丙酸含量有上升趋势。
二、原因分析1、水解酸化效果差水解罐pH值过低,抑制了水解酸化菌的水解酸化作用,导致大量大分子有机物进入厌氧系统进行酸化作用,造成厌氧系统挥发酸增长,pH值降低。
水解罐温度过高,造成消化系统中氢分压的提高, 间接造成丙酸的累积, 同时阻碍了产生氢气的丁酸型产酸发酵过程。
2、系统受到负荷冲击11月1日至11月6日期间,厌氧控制系统由于CPU问题导致系统频繁故障,影响厌氧系统按时进料和总进料量,进料量波动较大;在排除CPU故障后,厌氧进料量提量过快,在5天内从186m³提至270m ³,对系统稳定性产生冲击。
3、系统受到丙酸抑制由于餐厨垃圾中微量元素含量极少,伴随进料、出料,系统内微量元素含量不断下降,同时在较高负荷下运行,限制了氢营养型甲烷菌和甲烷八叠球菌属的生长和代谢,甲烷产量最先受到系统失衡影响,对系统失衡的敏感度和预警有效性优于 VFA 浓度的变化。
甲烷鬃菌属取代甲烷八叠球菌属成为优势甲烷菌属,而氢营养型甲烷菌消失殆尽,同时产甲烷菌群落多样性显著下降,导致产甲烷菌群落功能下降,H2/CO2 产甲烷途径被阻断,氢分压上升引发对丙酸代谢的反馈抑制,导致丙酸累积。
三、解决方案1、调节水解罐pH值与温度水解酸化菌最适环境pH值为5.5-6.5,可通过提高沼液回流比的方式或投碱进行调节。
目前沼液回流量为20m³/d,回流比为9%,受水解罐液位高度影响,回流量有限,投碱最为直接,间歇投碱保证pH值一周后可使pH值维持在5.5-6.5之间。
浅析餐厨垃圾的厌氧处理一引言随着中国城市经济快速增长,人口不断增加和人们生活水平的不断提高,餐厨垃圾产出量不断增加,成为城市垃圾收集、运输和处理的主要难题。
餐厨垃圾主要指城市中餐厅与厨房产生的易腐、易生物降解的废弃物(主要是残羹剩饭),脱水性能较差,高温易腐,发出难闻的异味。
与其他垃圾相比,具有含水量、有机物含量、油脂含量及盐分含量高,营养元素丰富等特点,具有很大的回收利用价值。
餐厨垃圾处置不当将污染环境、损害居民身体健康且造成巨大的资源浪费。
而餐厨垃圾占城市生活垃圾的30%~60%,因此如何处理餐厨垃圾是我国城市化发展所面临的重要问题。
2.1国内的现状在我国,餐厨垃圾没有固定的处理渠道,也没有专门的处理公司,没有形成专业化,产业化。
当下餐厨垃圾多数被作为饲料喂养家畜。
但是餐厨垃圾并没有经过处理,里面可能含有有害的物质或者垃圾里病菌滋生,影响家畜的健康,如果再流向市场,被人所食用,最终会影响人类的健康。
少量的餐厨垃圾未经处理直接排入下水道,以致出现地沟油提炼食用油,影响人们健康;另外在我国城市生活垃圾几乎没有经过分选,从而餐厨垃圾常同生活垃圾混合进行处理。
而餐厨垃圾极易腐败,散发出恶臭气体,给暂存地点、转运过程中的环境造成很大的影响。
因此实现餐厨垃圾的资源化、减量化、无害化,对中国城市环境有着非常重要的影响。
以下是国内一些城市的处理现状:表2 国内城市餐厨垃圾处理现状日产量t/d管理现状处理现状①饲养猪北京 1 050尚未完成全面化管理②同生活垃圾混合处理③规划建四座处理规模为200 ~400 t/d处理厂杭州 1 000无序化状态①82.5% 喂猪②7.2% 非法制油③9.3% 同生活垃圾混合处理上海 1 000未完成全面化管理①饲养猪②同生活垃圾混合处理③建规模为40 t/d机械化生产线[5]深圳800未完成全面化管理①91.62% 喂猪②同生活垃圾混合处理重庆600无序化管理①喂猪②非法制油③同生活垃圾混合处理④公司回收率小于10%西安500无序化管理①喂猪②非法制油③同生活垃圾混合处理乌鲁木齐400未完成全面化管理①喂猪②同生活垃圾混合处理③建规模为50t/d综合处2.2国外研究现状在国外,许多国家建立了独立的餐厨垃圾管理体系。
厨余垃圾厌氧消化处理难点及调控厨余垃圾厌氧消化处理难点及调控厨余垃圾产量⼤、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。
01厨余垃圾厌氧消化存在的问题1.厨余垃圾特性厨余垃圾的含⽔率较⾼,⼀般在80%左右,其余⼲物质以可降解有机物为主。
⼲物质中包括碳⽔化合物、蛋⽩质、脂肪、⽊质纤维素、油脂和少量的⾦属元素等。
其中,碳⽔化合物、蛋⽩质、脂肪的含量通常超过⼲物质的70%,具有较⾼的产甲烷潜⼒,使厨余垃圾的厌氧消化成为可能。
厨余垃圾的碳氮⽐(C/N)⼀般在10~30,符合厌氧消化C/N值在20~25的要求。
2.厌氧消化机理厌氧消化过程可分成⽔解、酸化、产⼄酸和产甲烷4个阶段。
⽔解阶段厨余垃圾中的碳⽔化合物、蛋⽩质和脂肪等悬浮颗粒有机质被微⽣物⽔解成如多糖、多肽和有机酸等可溶有机质;酸化阶段短链有机质被产酸菌降解成如葡萄糖、氨基酸、VFAs(挥发性脂肪酸)、NH3和H2S等;⼄酸化阶段葡萄糖和氨基酸被产⼄酸菌利⽤⽣成⼄酸、H2和CO2;甲烷化阶段产甲烷菌将⼄酸、H2转化成CH4和CO2。
3.厨余垃圾厌氧消化存在问题厨余垃圾的营养物质丰富,C/N符合厌氧消化的要求,但是总结近年国内外⽂献发现,厨余垃圾的厌氧消化仍然⾯临许多问题:1)厨余垃圾的颗粒较⼤,且其中复杂的有机质,如⽊质素和⾓蛋⽩在厌氧条件下⼏乎不可⽣物降解,⽽化合物如⽊质纤维素和细胞壁虽可⽣物降解,却很难被⽣物利⽤,这些因素都会减慢厨余垃圾的⽔解速度,延长厌氧消化的停滞时间。
2)与产酸菌相⽐,产甲烷菌的时代周期长,消耗有机酸的能⼒有限,且易受环境因素波动和重⾦属等有毒物质的影响,故当系统有机负荷较⾼时,VFAs的产⽣和消耗不平衡,易有系统酸化的情况出现。
33-国内厨余垃圾厌氧消化工艺的应用徐立董蕾华建敏徐斌李炜(瑞泰环保装备有限公司,江苏常州213000)摘要:随着生活垃圾分类工作的推进,厨余垃圾终端处置设施急需配套跟进。
介绍了国内典型的4种厨余垃圾厌氧消化 工艺及其应用情况,分析其各自工艺特点,为新建厨余垃圾处理设施工艺的选择提供建议和参考。
关键词:厨余垃圾;预处理;干式厌氧消化;湿式厌氧消化A b stract : With the advancement of domestic waste classification , kitchen waste terminal disposal facilities neededto be followed up . Four typical domestic kitchen waste treatment processes and their applications in China were introduced , and their respective process characteristics were analyzed , to provide suggestions and references for pretreatment ;dry anaerobic digestion ; wet anaerobic digestion 文献标识码:A文章编号:1674-1021 (2020) 11 -0033-05the selection of new kitchen waste treatment facilities .K ey w o rd s : kitchen waste ;中图分类号:X 799.31引言国家发展和改革委员会、住房和城乡建设部于2017年3月发布了《生活垃圾分类制度实施方案》, 提出到2020年底,全国基本建立垃圾分类相关法律 法规和标准体系,形成可复制、可推广的生活垃圾分 类模式,在46个城市实施生活垃圾强制分类。
餐厨垃圾厌氧消化处理工艺的改进和应用
【摘要】近年来,随着人民生活水平的不断提高,餐厨垃圾的产量也日益增加,未经处理的餐厨垃圾不仅滋生蚊虫,而且污染水体和大气。
厌氧消化工艺是目前餐厨垃圾处理中常用的一种工艺,但该工艺处理中存在着餐厨垃圾消化条件难控制的问题。
本文结合具体餐厨垃圾处理工程,就厌氧消化工艺进行了改进。
结果表明,系统稳定运行,处理效果令人满意。
【关键词】餐厨垃圾;厌氧消化;处理;挥发性脂肪酸
随着我国社会、经济的发展,人民生活水平不断提高,城市生活垃圾也在急剧增加。
据统计调查,餐厨垃圾占城市生活垃圾总量的30%~40%。
餐厨垃圾包括家庭产生的易腐性厨余垃圾和饭店、单位食堂等产生的易腐性餐饮垃圾。
餐厨垃圾的成分十分复杂,易腐烂变质,其在运输与处理的过程中不仅滋生蚊虫,而且污染水体和大气。
厌氧消化工艺是目前餐厨垃圾处理中常用的一种工艺,但在处理过程中仍存在很多问题,如餐厨垃圾单独消化处理时极易出现酸化现象,处理效率低(负荷低)等,为此,必须对厌氧消化工艺进行改进。
1.材料与方法
1.1 材料
餐厨垃圾来自垃圾填埋场,其各项理化指标如表1所示;。
其中污染物指标均满足gb4284—84《农用污泥中污染物控制标准》要求。
1.2 试验方法
将厌氧消化处理进料基质的含水量均调整为(10±2)%。
厌氧消化反应器容积50l,搅拌强度、温度(35℃)、ph由智能控制系统控制,试验过程中的各指标分析均由我单位承担。
试验中,厌氧系统经驯化培养运行6个月后,采取分阶段逐步提高餐厨垃圾有机负荷和提高市政污泥比例的方法,进行餐厨垃圾联合市政污泥厌氧消化试验。
试验分4个阶段(表2)。
第1阶段为单一消化餐厨垃圾,有机负荷为2.34g/(l·d)条件下稳定运行约30d后提高有机负荷至3.50g/(l·d)运行约10d,因有机负荷提高后系统不能正常运行而中止第1阶段试验。
为解决该问题采取了添加市政污泥的方案,在系统恢复正常后进行了餐厨垃圾与市政污泥的配比试验。
将餐厨垃圾与市政污泥按质量比为2:1混合后进行第2阶段试验,此时有机负荷为3.79g/(l·d),hrt 为25d;运行后期由于氨氮浓度过高重新进行了配比调整,将餐厨垃圾与市政污泥质量比调整为1:1进行第3阶段试验,有机负荷为3.77g/(l·d),hrt为25d;第4阶段餐厨垃圾与市政污泥配比不变(1:1),提高有机负荷至5.29g/(l·d),hrt为20d。
2.结果与分析
2.1 ph与挥发性脂肪酸(vfa)浓度变化
试验过程中每天监测ph,每3~4d监测一次vfa浓度,第1阶段在低有机负荷〔2.34g/(l·d)〕时,餐厨垃圾单独厌氧消化的ph 和vfa浓度均较稳定;当提高餐厨垃圾有机负荷〔3.50g/(l·d)〕时,ph低于系统正常控制范围出现酸化,vfa浓度也急剧升高到近
5000mg/l,说明当有机负荷提高时,酸化现象影响发酵系统不能正常运行。
而在添加市政污泥后的第2、第3和第4阶段(40d以后)试验中,ph(6.80~7.60)与vfa浓度(2000~3000mg/l)基本保持在系统正常运行的范围。
为了保证反应器内有足够浓度的厌氧菌,ph通常应维持在7.0~7.5,以满足厌氧菌的最佳生长代谢环境,通常稳定的厌氧反应体系中ph可通过厌氧反应中的产酸反应和产甲烷反应平衡。
但当产酸反应速率大于产甲烷化速率,则出现有机酸的积累,ph降低,而低ph抑制了甲烷化反应,加剧了有机酸的积累,形成有机酸浓度增加的恶性循环。
为维持系统稳定的ph,在应急情况下可采用加碱中和等手段。
2.2 氨氮浓度及碱度变化
餐厨垃圾市政污泥联合消化系统每3~4d监测一次氨氮浓度及碱度,其变化如图1所示。
由图1可知,随着厌氧消化系统有机质停留时间的缩短(有机负荷提高),在第2阶段(40~60d)明显检测到氨氮浓度有积累升高的趋势,从约1500mg/l升高到约2500mg/l,最终导致系统运行不正常。
分析认为是由于氨氮浓度过高对厌氧菌的生物活性有抑制的作用,但抑制浓度的阈值和抑制的程度均没有一定的标准,通常认为氨氮浓度在2000mg/l时就会产生明显的抑制效果。
第3和第4
阶段(65~110d)在同样的有机负荷条件下,通过增加市政污泥的添加比例,氨氮浓度能有效地降低至正常的范围。
图1 氨氮浓度和碱度变化
根据研究可知,正常运行的厌氧反应器碱度为小于5000mg/l,而在该试验中,厌氧消化系统的碱度从开始的7729mg/l降到最后的6758mg/l,比正常碱度值要高出30%左右。
随着有机负荷的提高,整个过程的碱度略有降低,但均比较稳定。
2.3 厌氧消化沼气变化
餐厨垃圾和市政污泥通过厌氧消化反应,其中的大部分有机碳在微生物的作用下转化成沼气(主要含二氧化碳和甲烷,占99%),沼气中常含有少量硫化氢,是由厌氧消化蛋白质产生的,沼气的产率以及沼气中甲烷浓度直接反应厌氧消化体系进程。
沼气产率通过湿式流量计检测,沼气中的甲烷用碱吸收法测定,试验结果如图2所示。
由图2可知,餐厨垃圾与市政污泥联合消化沼气产气量随有机负荷的增加而增加,而沼气中的甲烷浓度有所降低。
图2 厌氧系统沼气产率变化
2.4 ts浓度变化
厌氧消化基质进料和出料的固体浓度不但是厌氧反应的重要控
制因素,其变化值也是厌氧消化效率高低的重要衡量指标,该试验4个阶段平均ts浓度变化如表3所示。
由表3可知,餐厨垃圾和市政污泥中的有机质浓度较高〔vs(挥发性固体)/ts达到80%以上〕,单独消化处理餐厨垃圾ts去除率可达71.70%,与市政污泥联合消化去除率约60%。
通过联合消化技术,可使有机负荷从单独消化的2.34g/(l·d)提高到5.29g/(l·d);
沼气产率也可从0.78l/g提高到1.03l/g,提高了32.05%。
3.结束语
总之,采用改进后的厌氧消化工艺来处理餐厨垃圾,不仅解决了餐厨垃圾单独消化出现的酸化现象,同时有效地提高了厌氧消化系统的有机负荷率,缩短了反应停留时间,极大地提高了设备设施的利用效率,为产业化生产处理提供参考。
参考文献:
[1] 潘凤开.餐厨垃圾厌氧消化工艺的研究与应用[j].广东化工,2013年第4期
[2] 邹辉;吴刚.厌氧消化在餐厨垃圾处理中的应用[j].环境科技,2011年s2期。