高溫厭氧消化廚余和庭院廢棄物性能研究.pdf

1、廚余廢棄物和庭院廢棄物(雜草樹葉等)是城市生活垃圾的重要組成部分。根據(jù)這類廢棄物高水分、高有機質(zhì)、易降解以及含一定油分和鹽分的特點，用厭氧消化法對其進行處理，既能消除環(huán)境污染，還能產(chǎn)生清潔能源沼氣。 經(jīng)分析，廚余廢棄物的平均水分含量(MC)、揮發(fā)性固體含量(VS)以及其比例(VS/TS)分別為74％、23％和87％；庭院廢棄物的值分別為64.9％、26.8％和77.8％。廚余廢棄物的揮發(fā)性固體含量比較穩(wěn)定，碳水化合物在收集過程

2、中的損失使得其碳氮比較小；雜草廢棄物的特性地區(qū)差異性較大。廚余和庭院廢棄物的平均甲烷產(chǎn)率分別為0.435L/gVS和0.226L/gVS，甲烷的平均含量分別為73.1％和54.7％，VS去除率分別為80.6％和79.3％，沼氣的產(chǎn)生潛力為0.144m3/kg和0.081m3/kg(w.w)。 在4種下分別對廚余廢棄物、庭院廢棄物及其混合物進行高溫和中溫批式厭氧消化。得出高溫批式消化三種廢棄物的最大沼氣產(chǎn)率發(fā)生在污染負(fù)荷為6.5

3、gVS/L時，其值分別為0.865L/gVS、0.950L/gVS和1.012L/gVS。廚余廢棄物更易于降解以及有更大的生化產(chǎn)沼潛力。大約80％的氣體都在反應(yīng)開始的前10d之內(nèi)產(chǎn)生。消化過程中，廚余廢棄物、庭院廢棄物混合廢棄物的平均甲烷含量分別為65.8％、54.8％和59.4％。在20.0gVS/L的負(fù)荷下時，甲烷含量在反應(yīng)的前兩天較低(20-40％)，其產(chǎn)氣不穩(wěn)定產(chǎn)氣率降低；與高溫厭氧批式消化相比，中溫厭氧消化對環(huán)境更加敏感并且在

4、相對較低的負(fù)荷下就會導(dǎo)致產(chǎn)甲烷活動的抑制。對于庭院廢棄物、廚余廢棄物和混合廢棄物，高溫消化比中溫消化的產(chǎn)氣率分別高33％、62％和55％。 本文采用新型的高效厭氧反應(yīng)器APS(AnaerobicPhasedSolid-bed-厭氧階段固體床)對三類廢棄物進行高溫厭氧消化試驗。對于混合廢棄物，在反應(yīng)器容積比(VR)=0.925和0.550時，甲烷化反應(yīng)器中水力停留時間為2.4d和1.3d時，沼氣和甲烷產(chǎn)率分別為0.554L/gV

5、S和0.434L/gVS以及0.530L/gVS和0.351L/gVS，甲烷含量隨著消化的時間增加逐漸增加并穩(wěn)定在65％以上；對于庭院廢棄物，在VR=0.550，甲烷化反應(yīng)器中水力停留時間為1.3d時，沼氣和甲烷產(chǎn)率分別為0.438L/gVS和0.252L/gVS，甲烷含量比較穩(wěn)定，平均為55％。在VR=0.25，甲烷化反應(yīng)器中水力停留時間為0.6d時，系統(tǒng)產(chǎn)氣率降低，甲烷化反應(yīng)器產(chǎn)氣收到抑制。通過調(diào)節(jié)滲濾液循環(huán)頻率與循環(huán)量使甲烷化反應(yīng)

6、器中水力停留時間為3.6d時，沼氣和甲烷產(chǎn)率分別為0.456L/gVS和0.258L/gVS。對于廚余廢棄物，在反應(yīng)的前兩天，氫氣平均含量分別為30.1％和8.5％，系統(tǒng)中甲烷、二氧化碳和氫氣占總產(chǎn)氣量的62％、33％和5％，其相應(yīng)的產(chǎn)率為0.596L/gVS、0.330L/gVS和0.029L/gVS。固體床中的日產(chǎn)氣量隨著消化時間逐漸降低。之后對APS處理廢棄物進行了物料平衡分析，得出揮發(fā)性固體的平衡系數(shù)和利用率。對反應(yīng)過程中的有機