廚余垃圾厭氧消化處理難點及調控策略分析

時間：2022-08-16作者：信和(天津）環(huán)?？萍及l(fā)展有限公司瀏覽：140

1.廚余垃圾特性

廚余垃圾的含水率較高，一般在80%左右，其余干物質以可降解**物為主。干物質中包括碳水化合物、蛋白質、脂肪、木質纖維素、油脂和少量的金屬元素等。其中，碳水化合物、蛋白質、脂肪的含量通常**過干物質的70%，具有較高的產甲烷潛力，使廚余垃圾的厭氧消化成為可能。廚余垃圾的碳氮比(C/N)一般在10～30，符合厭氧消化C/N值在20～25的要求。

2.厭氧消化機理

厭氧消化過程可分成水解、酸化、產乙酸和產甲烷4個階段。水解階段廚余垃圾中的碳水化合物、蛋白質和脂肪等懸浮顆粒**質被微生物水解成如多糖、多肽和**酸等可溶**質；酸化階段短鏈**質被產酸菌降解成如葡萄糖、氨基酸、VFAs(揮發(fā)性脂肪酸)、NH3和H2S等；乙酸化階段葡萄糖和氨基酸被產乙酸菌利用生成乙酸、H2和CO2；甲烷化階段產甲烷菌將乙酸、H2轉化成CH4和CO2。

3.廚余垃圾厭氧消化存在問題

廚余垃圾的營養(yǎng)物質豐富，C/N符合厭氧消化的要求，但是總結近年國內外文獻發(fā)現(xiàn)，廚余垃圾的厭氧消化仍然面臨許多問題：

1)廚余垃圾的顆粒較大，且其中復雜的**質，如木質素和角蛋白在厭氧條件下幾乎不可生物降解，而化合物如木質纖維素和細胞壁雖可生物降解，卻很難被生物利用，這些因素都會減慢廚余垃圾的水解速度，延長厭氧消化的停滯時間。

2)與產酸菌相比，產甲烷菌的時代周期長，消耗**酸的能力有限，且易受環(huán)境因素波動和重金屬等有毒物質的影響，故當系統(tǒng)**負荷較高時，VFAs的產生和消耗不平衡，易有系統(tǒng)酸化的情況出現(xiàn)。另外，氨氮是微生物的營養(yǎng)物質，且能夠提高系統(tǒng)的緩沖能力，但是廚余垃圾的蛋白質含量較高時，厭氧消化系統(tǒng)經常面臨氨氮抑制的問題，抑制厭氧微生物的活性，使得系統(tǒng)產氣效率降低。

3)產甲烷菌是古生菌，主要分為乙酸營養(yǎng)型甲烷菌和氫營養(yǎng)型甲烷菌兩大類群。在產甲烷階段，乙酸營養(yǎng)型產甲烷菌發(fā)揮主要作用，將乙酸脫羧分解成為CH4和CO2，而氫營養(yǎng)型產甲烷菌將H2作為電子供體，CO2作為電子受體，最后生成CH4和H2O。但是，廚余垃圾厭氧消化產生的沼氣中CH4只占40%～70%，剩下的大部分是CO2，少量的H2S和其他雜質，所以產物沼氣熱值低。

廚余垃圾中的**物通常以顆粒物形式存在，且成分復雜，包含木質纖維素、蛋白質、脂肪等大分子**物，水解過程緩慢，是廚余垃圾厭氧消化的限速步驟。物理、化學、生物等預處理方法可減小廚余垃圾顆粒物的尺寸、破壞大分子難降解**物的結構，加速水解，縮短厭氧消化停滯時間，提高甲烷產量。


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