接種和預(yù)處理對(duì)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(jī)質(zhì)的去除率和致病細(xì)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(shì)。
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(jī)負(fù)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(duì)環(huán)境溫度變化具有較好的適應(yīng)能力，符合實(shí)際運(yùn)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(guò)程的穩(wěn)定性、如何控制餐廚垃圾的酸化水解過(guò)程等問(wèn)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(diǎn)。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(duì)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(duì)餐廚垃圾高溫厭氧消化的影響是本研究的重點(diǎn)。
通過(guò)試驗(yàn)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(jī)質(zhì)含量和高鹽分含量是餐廚垃圾兩個(gè)主要特點(diǎn)。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(jī)組分含量較高，表明餐廚垃圾具有潛在的利用價(jià)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(dá)到7.37 g·kg-1。鈉離子對(duì)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(diǎn)。
(2)在55℃條件下，以餐廚垃圾力底物，采用不同方式對(duì)厭氧污泥進(jìn)行馴化，作為餐廚垃圾高溫厭氧消化的接種物。經(jīng)過(guò)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(shì)菌。馴化培養(yǎng)對(duì)污泥的產(chǎn)氣活性也有一定的促進(jìn)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(qiáng)。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(dòng)時(shí)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(jì))，對(duì)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(xì)菌的積累周期，有利于產(chǎn)氣高峰的提前來(lái)到，同時(shí)對(duì)餐廚垃圾的降解有一定的促進(jìn)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(gè)過(guò)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(dá)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(duì)餐廚垃圾進(jìn)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(xì)研究了預(yù)處理對(duì)餐廚垃圾高溫厭氧消化過(guò)程的影響，發(fā)現(xiàn)添加礦物材料可以有效的促進(jìn)餐廚垃圾的水解，其中添加1.25％膨潤(rùn)土和添加2.5％輕燒MgO處理的水解率分別達(dá)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(jìn)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(rùn)土次之；其中添加2.5％白云石粉的處理產(chǎn)氣量最高，達(dá)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(duì)產(chǎn)甲烷細(xì)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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