接種和預(yù)處理對餐廚垃圾高溫厭氧消化的影響
高溫厭氧消化工藝代謝速率、有機質(zhì)的去除率和致病細菌的殺滅率均比中溫厭氧消化工藝要高，應(yīng)用于餐廚垃圾的資源化處理具有極大的優(yōu)勢。
高溫厭氧消化工藝一方面滿足了餐廚垃圾高固體含量的要求，具有更高的有機負荷率和產(chǎn)氣效率；另一方面高溫條件下馴化的厭氧微生物對環(huán)境溫度變化具有較好的適應(yīng)能力，符合實際運行工藝的要求。目前，如何快速地將中溫微生物轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷匚⑸、如何維持高溫厭氧消化過程的穩(wěn)定性、如何控制餐廚垃圾的酸化水解過程等問題逐漸受到研究者的關(guān)注，成為高溫厭氧消化研究的熱點。本研究利用模擬的厭氧消化裝置，選用單相高溫厭氧消化的工藝，在保持餐廚垃圾原生態(tài)的條件下，研究了接種和預(yù)處理對餐廚垃圾高溫厭氧消化的影響。高溫菌種的馴化、接種物的數(shù)量以及礦物材料預(yù)處理對餐廚垃圾高溫厭氧消化的影響是本研究的重點。
通過試驗分析以獲得餐廚垃圾高溫厭氧消化接種物的馴化方式以及用量，并且篩選出適用于餐廚垃圾單相高溫厭氧消化預(yù)處理的堿性礦物材料，具體結(jié)果如下：
(1)高有機質(zhì)含量和高鹽分含量是餐廚垃圾兩個主要特點。餐廚垃圾總固體含量約為23.28％，其中揮發(fā)性固體占93.75％，有機組分含量較高，表明餐廚垃圾具有潛在的利用價值，厭氧消化-回收沼氣是可行的資源化途徑。然而餐廚垃圾鈉離子含量較高，平均達到7.37 g·kg-1。鈉離子對甲烷菌活性的抑制作用成為其厭氧消化處理的限制因素，一定程度上增加了處理技術(shù)上的難點。
(2)在55℃條件下，以餐廚垃圾力底物，采用不同方式對厭氧污泥進行馴化，作為餐廚垃圾高溫厭氧消化的接種物。經(jīng)過馴化培養(yǎng)的厭氧污泥中菌群由球形演變?yōu)閱我坏臈U狀菌體，且分布較分散，是與底物餐廚垃圾性質(zhì)相匹配的優(yōu)勢菌。馴化培養(yǎng)對污泥的產(chǎn)氣活性也有一定的促進作用，其中以每天添加餐廚垃圾2.5 g(污泥質(zhì)量的0.5％)，馴化20 d的污泥產(chǎn)氣活性最強。厭氧污泥馴化完成后，各處理污泥均呈堿性，能滿足厭氧消化系統(tǒng)啟動時較高pH值和較低VFA濃度的要求。
(3)在55℃條件下，研究了6種不同的接種量，依次為123.6：0、21.31：1、9.47：1、5.52：1、3.55；1、2.37：1(餐廚垃圾：接種物，以TS計)，對餐廚垃圾高溫厭氧消化的影響。研究發(fā)現(xiàn)添加接種物不僅可以提高消化系統(tǒng)的緩沖能力，而且縮短系統(tǒng)產(chǎn)甲烷細菌的積累周期，有利于產(chǎn)氣高峰的提前來到，同時對餐廚垃圾的降解有一定的促進作用。其中餐廚垃圾和接種物TS比值為9.47的接種量效果最佳，整個過程累積產(chǎn)氣量為 9359mL，均高于其它處理，此外，餐廚垃圾TS、VS去除率和消化液CODcr去除率也達到最佳效果，去除率依次為60％、70％和39.67％。
(4)在35℃下選用4種礦物材料對餐廚垃圾進行4h好氧預(yù)處理，比較了預(yù)處理前后餐廚垃圾水解率的變化，并且詳細研究了預(yù)處理對餐廚垃圾高溫厭氧消化過程的影響，發(fā)現(xiàn)添加礦物材料可以有效的促進餐廚垃圾的水解，其中添加1.25％膨潤土和添加2.5％輕燒MgO處理的水解率分別達到了96.79％和 96.51％。輕燒MgO有效地緩解了餐廚垃圾由于酸化引起的pH值下降，不僅促進了VFA的產(chǎn)生，而且也保證了系統(tǒng)pH值的穩(wěn)定。添加礦物材料提高了產(chǎn)氣量，白云石粉效果最好，膨潤土次之；其中添加2.5％白云石粉的處理產(chǎn)氣量最高，達到了CK(不添加礦物材料)產(chǎn)氣量的1.59倍。添加礦物材料降低消化液中鈉離子的濃度，可減輕對產(chǎn)甲烷細菌的抑制作用。厭氧消化結(jié)束后添加礦物材料的處理沼液總磷去除率均高于CK(不添加礦物材料)，其中添加輕燒MgO 的處理效果最好，粉煤灰和白云石粉次之。
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