
0 引言
1 材料与方法
1.1 试验原料和接种物来源
Table 1 Characteristics of food waste and inoculum表1 原料与接种污泥的基本性质 |
参数 | 单位 | 餐厨垃圾(n = 18) | 接种污泥(n = 2) |
---|---|---|---|
总固体(total solid, TS) | g/L | 79.4 ± 5.1 | 31.4 ± 0.1 |
挥发性固体(volatile solid, VS) | g/L | 68.4 ± 4.2 | 27.0 ± 0.3 |
悬浮固体(mixed liquid suspended solid, MLSS) | g/L | 41.4 ± 7.9 | 27.8 ± 0.6 |
挥发性悬浮固体(mixed liquid volatile suspended solid, MLVSS) | g/L | 39.1 ± 7.6 | 11.5 ± 0.1 |
总化学需氧量(total chemical oxygen demand, TCOD) | g/L | 108.9 ± 4.7 | 24.7 ± 2.3 |
溶解性化学需氧量(soluble chemical oxygen demand, SCOD) | g/L | 63.3 ± 7.5 | 7.2 ± 1.1 |
氨氮(total ammonia nitrogen, TAN) | mg/L | 272 ± 55 | 1 034 ± 12 |
总蛋白质 | g/L | 15.7 ± 0.1 | / |
溶解性蛋白质 | g/L | 5.7 ± 1.0 | / |
碳水化合物 | g/L | 37.5 ± 2.7 | / |
溶解性碳水化合物 | g/L | 21.7 ± 4.1 | / |
粗脂肪 | g/kgDM | 123 ± 11 | / |
注:“/”为未测试;碳水化合物以葡萄糖计;n代表样品测试数量;DM为干物质(dry matter)。 |
1.2 分析方法
1.3 产甲烷潜能实验
1.4 污泥比产甲烷活性
1.5 连续运行反应器
2 结果与讨论
2.1 发酵产气与稳定性特征
Fig. 1 Performance of methane production and stability of CSTR图1 CSTR连续运行产气和稳定性 |
Table 2 Summary of the CSTR operation performance under different HRTs表2 连续试验在不同HRT下的运行性能总结 |
参数 | 单位 | HRT 20 d(启动期) | HRT 15 d(运行期) |
---|---|---|---|
运行时间 | d | 1→26 (26 d) | 27→80 (54 d) |
OLR | kgCOD/(m3∙d) | 5.0 | 7.3 |
进料VS浓度 | g/L | 63.7 ± 2.2 | 70.2 ± 2.7 |
容积产甲烷率 | L/(L∙d) | 1.6 ± 0.1 | 2.3 ± 0.1 |
原料产甲烷能力 | L/L原料 | 32 ± 2 | 34 ± 2 |
COD产甲烷量 | L/(gTCOD,in) | 0.28 ± 0.01 | 0.31 ± 0.01 |
CH4 | % | 58.6 ± 1.1 | 58.0 ± 0.5 |
CO2 | % | 40.7 ± 1.0 | 42.0 ± 0.5 |
pH | / | 7.6 ± 0.0 | 7.7 ± 0.1 |
TAN | mg/L | 1 388 ± 29 | 1 494 ± 43 |
FAN | mg/L | 156 ± 2 | 163 ± 11 |
总碱度 | $\text{ }{{\text{g}}_{\text{CaC}{{\text{O}}_{\text{3}}}}}$/L | 6.7 ± 0.3 | 7.7 ± 0.4 |
碳酸氢盐碱度 | $\text{ }{{\text{g}}_{\text{CaC}{{\text{O}}_{\text{3}}}}}$/L | 3.0 ± 0.3 | 3.6 ± 0.1 |
总VFA | mg/L | 47 ± 5 | 140 ± 23 |
乙酸 | mg/L | 47 ± 5 | 86 ± 20 |
丙酸 | mg/L | / | 54 ± 25 |
Fig. 2 Biogas production potential of the food waste图2 餐厨垃圾产气潜能 |
2.2 高温产甲烷菌乙酸代谢能力
Fig. 3 SMA results under HRT 15 days图3 HRT 15 d污泥活性 |
2.3 有机物转化效率
Fig. 4 Organic matter variation, removal efficiencies and COD mass balance under HRT 15 days图4 有机质浓度变化、HRT 15 d的有机物去除率和基于COD的物料平衡 |
Fig. 5 Material conversion (a) and flow (b) in the CSTR at HRT 15 days图5 HRT 15 d的物质转化(a)和流动(b) |