餐厨垃圾与堆肥预处理的玉米秸秆混合厌氧发酵
餐厨垃圾处置方式及其碳排放分析

餐厨垃圾处置方式及其碳排放分析一、引言餐厨垃圾是指餐厅、家庭和其他饮食服务场所产生的厨余废弃物,包括食物残渣、糖果包装、植物纤维等。
这些垃圾的产生量庞大,如果不正确处理,会对环境造成严重的污染。
同时,垃圾处理过程中产生的二氧化碳(CO2)排放也是一个值得关注的重要问题。
本文将探讨餐厨垃圾的处置方式及其对碳排放的影响。
二、餐厨垃圾处置方式1. 垃圾填埋垃圾填埋是目前餐厨垃圾处置的一种常见方式。
这种方法的原理是将垃圾倒在一个土坑中,并用土壤覆盖。
填埋过程中会有一些有机物发酵产生沼气,其中包括大约50%的甲烷(CH4),这是一种温室气体,对全球变暖起到了重要作用。
2. 储存与堆肥堆肥是一种将有机垃圾分解成肥料的方式。
餐厨垃圾通常通过与其他有机废物混合,放置在适当的环境下进行堆肥处理。
堆肥过程中会产生一定量的二氧化碳和甲烷,但相对于填埋来说,排放量较低。
3. 厌氧消化(AD)过程厌氧消化是一种将餐厨垃圾沉浸在无氧条件下进行分解的过程。
这个过程会产生大量的甲烷气体,但其在产生的同时可以被捕获和利用作为能源源。
相比于填埋,在AD过程中产生的二氧化碳排放较少。
三、碳排放分析1. 填埋的碳排放填埋餐厨垃圾时产生的沼气中含有大量甲烷,这是一种温室气体,其温室效应是二氧化碳的约25倍。
填埋餐厨垃圾产生的碳排放量很高,对全球变暖起到了重要作用。
2. 堆肥的碳排放堆肥过程中会产生一定量的二氧化碳和甲烷。
尽管堆肥过程中的甲烷排放较低,但由于堆肥产生的二氧化碳量较高,所以其碳排放量较填埋方式稍高。
3. 厌氧消化的碳排放厌氧消化过程中产生的甲烷能被捕获和利用作为能源源,所以其甲烷排放相对较低。
另外,由于厌氧消化过程中产生的二氧化碳能替代化石燃料,所以其碳排放也较低。
四、结论餐厨垃圾的正确处理对于环境的保护和碳排放的减少至关重要。
从碳排放的角度来看,厌氧消化是一种较为可取的餐厨垃圾处理方式,因为它能够同时减少甲烷和二氧化碳的排放,并且将甲烷转化为能源。
餐厨垃圾处理方法

餐厨垃圾处理方法
餐厨垃圾是指由食品加工、食堂、餐馆和家庭生产的废弃物。
妥善处理餐厨垃圾是保护环境和人类健康的重要任务。
本文将介绍
一些常见的餐厨垃圾处理方法。
1. 分类回收:将餐厨垃圾与其他种类的垃圾分开收集、分类、
回收利用。
这种方法有助于减少垃圾的体积和危害,提高资源利用
效率。
2. 厌氧发酵:餐厨垃圾可以通过厌氧发酵处理,产生有机肥料
和沼气。
这种方法不仅可以减少垃圾量,还可以利用垃圾中的有机
物质,减少对化石燃料的依赖。
3. 堆肥处理:将餐厨垃圾与其他有机废弃物一起进行堆肥处理。
堆肥过程中,餐厨垃圾中的有机物质会分解为肥料,可以用于植物
的生长。
这种方法对农业生产具有重要意义。
4. 油脂回收:餐厨垃圾中的油脂可以通过回收再利用。
回收油
脂不仅可以减少餐厨垃圾的体积,还可以节约资源,减少环境污染。
5. 生物转化:餐厨垃圾可以通过生物转化技术处理,将有机废弃物转化为有用的产品,例如生物燃料、生物塑料等。
这种方法具有较高的资源回收率和环境友好性。
总之,餐厨垃圾处理方法多种多样,每种方法都有其适用的场景和优势。
我们应当根据具体情况选择合适的方法,从而实现餐厨垃圾的有效处理和资源利用。
餐厨垃圾处理技术要求规范(CJJ184-2012)

餐厨垃圾处理技术规范(CJJ 184-2012 )1总则1.0.1 为贯彻国家有关餐厨垃圾处理的法规和技术政策,保证餐厨垃圾得到资源化、无害化和减量化处理,使餐厨垃圾处理工程建设规范化,制定本规范。
1.0.2 本规范适用于新建、扩建、改建餐厨垃圾收集和处理工程项目的设计、施工及验收。
1.0.3 餐厨垃圾处理工程建设,应采用先进、成熟、可靠的技术和设备,做到工艺技术先进、运行可靠、消除风险、控制污染、安全卫生、节约资源、经济合理。
1.0.4 餐厨垃圾收集和处理工程的设计、施工及验收除应符合本规范外,尚应符合国家现行有关标准的规定。
2术语2.0.1 餐饮垃圾 restaurant food waste餐馆、饭店、单位食堂等的饮食剩余物以及后厨的果蔬、肉食、油脂、面点等的加工过程废弃物。
2.0.2 厨余垃圾 food waste from household家庭日常生活中丢弃的果蔬及食物下脚料、剩菜剩饭、瓜果皮等易腐有机垃圾。
2.0.3 餐厨垃圾 food waste餐饮垃圾和厨余垃圾的总称。
2.0.4 泔水油 oil in food waste从餐厨垃圾中分离、提炼出的油脂。
2.0.5 煎炸废油 waste fried oil餐馆、饭店、单位食堂等做煎炸食品后废弃的煎炸用油。
2.0.6 地沟油 oil made from restaurant drainage sewage从餐饮单位厨房排水除油设施分离出的油脂和排水管道或检查井清掏污物中提炼出的油脂。
2.0.7 干热处理 dry thermal treatment将餐厨垃圾预脱水后,利用热能进行干燥处理,同时杀灭细菌的处理过程。
2.0.8 湿热处理 hydrothermal treatment基于热水解反应,在适当的含水环境中,利用热能对餐厨垃圾进行处理,并改变垃圾后续加工性能的餐厨垃圾处理过程。
2.0.9 含固率 ratio of dry solid to total material (TS)物料中含有的干物质的重量比率。
餐厨垃圾中温湿式厌氧发酵产沼气的研究

中国资源综合利用 China Resources Comprehensive Utilization
Vol.39 No.6 2021年6月
餐厨垃圾中温湿式厌氧发酵产沼气的研究
肖扬帆,孙仕善,李昭君,周君杰,罗志刚
(宜昌建投水务有限公司,湖北 宜昌443000)
摘要:根据宜昌餐厨垃圾项目稳定运行一年的工况,本研究对生产数据进行分析。分析指标不仅包括挥发
益增强项目可持续运行能力。厌氧发酵作为项目工艺 的主流选择,因此项目沼气产量和影响产气因素的研 究具有深远的意义。本文根据宜昌餐厨垃圾项目稳定 运行一年的数据,分析餐厨垃圾中温湿式厌氧发酵系 统产生沼气的运行工况,以期为类似项目提供借鉴。
1工艺流程
1.1项目概况 宜昌餐厨垃圾处理项目是全国第二批试点项目,
XIAO Yangfan, SUN Shishan, LI Zhaojun9 ZHOU Junjie, LUO Zhigang (Yichang Construction Investment Water Co., Ltd., Yichang 443000, China) Abstract: According to the operating conditions of the Yichang Food Waste Project during one year of stable operation, this study analyzes the production data. The analysis indicators include not only the content of volatile solids (VS), but also the pH, temperature, daily biogas production and methane content o£ the anaerobic fermentation system. The organic load of the two anaerobic fermentation systems is between 1.02 〜 3.08 kgVS/(m3 • d), the biogas production rate is maintained at 651.34 ~ 2 371.03 Nm3/tVS, and the methane production rate is maintained at 312.71 ~ 1 493.75 Nm3/tVS. The best operating parameters are as follows: the organic load is 1 〜 2 kgVS/(m3 ■ d), the anaerobic fermentation temperature is 34 ~ 35 乞,and the pH is between 7.6 〜7.8. Keywords: food waste; medium temperature; anaerobic fermentation; biogas
餐厨垃圾的厌氧处理

浅析餐厨垃圾的厌氧处理一引言随着中国城市经济快速增长,人口不断增加和人们生活水平的不断提高,餐厨垃圾产出量不断增加,成为城市垃圾收集、运输和处理的主要难题。
餐厨垃圾主要指城市中餐厅与厨房产生的易腐、易生物降解的废弃物(主要是残羹剩饭),脱水性能较差,高温易腐,发出难闻的异味。
与其他垃圾相比,具有含水量、有机物含量、油脂含量及盐分含量高,营养元素丰富等特点,具有很大的回收利用价值。
餐厨垃圾处置不当将污染环境、损害居民身体健康且造成巨大的资源浪费。
而餐厨垃圾占城市生活垃圾的30%~60%,因此如何处理餐厨垃圾是我国城市化发展所面临的重要问题。
2.1国内的现状在我国,餐厨垃圾没有固定的处理渠道,也没有专门的处理公司,没有形成专业化,产业化。
当下餐厨垃圾多数被作为饲料喂养家畜。
但是餐厨垃圾并没有经过处理,里面可能含有有害的物质或者垃圾里病菌滋生,影响家畜的健康,如果再流向市场,被人所食用,最终会影响人类的健康。
少量的餐厨垃圾未经处理直接排入下水道,以致出现地沟油提炼食用油,影响人们健康;另外在我国城市生活垃圾几乎没有经过分选,从而餐厨垃圾常同生活垃圾混合进行处理。
而餐厨垃圾极易腐败,散发出恶臭气体,给暂存地点、转运过程中的环境造成很大的影响。
因此实现餐厨垃圾的资源化、减量化、无害化,对中国城市环境有着非常重要的影响。
以下是国内一些城市的处理现状:表2 国内城市餐厨垃圾处理现状日产量t/d管理现状处理现状①饲养猪北京 1 050尚未完成全面化管理②同生活垃圾混合处理③规划建四座处理规模为200 ~400 t/d处理厂杭州 1 000无序化状态①82.5% 喂猪②7.2% 非法制油③9.3% 同生活垃圾混合处理上海 1 000未完成全面化管理①饲养猪②同生活垃圾混合处理③建规模为40 t/d机械化生产线[5]深圳800未完成全面化管理①91.62% 喂猪②同生活垃圾混合处理重庆600无序化管理①喂猪②非法制油③同生活垃圾混合处理④公司回收率小于10%西安500无序化管理①喂猪②非法制油③同生活垃圾混合处理乌鲁木齐400未完成全面化管理①喂猪②同生活垃圾混合处理③建规模为50t/d综合处2.2国外研究现状在国外,许多国家建立了独立的餐厨垃圾管理体系。
餐厨垃圾处理技术方案

餐厨垃圾处理技术方案餐厨垃圾是指在餐饮业中产生的剩余食物、废弃食材以及与食物相关的包装材料等垃圾。
这些垃圾的处理不仅会带来环境问题,还会给人们的生活带来诸多不便。
因此,开发高效、环保的餐厨垃圾处理技术方案是十分重要的。
本文将介绍几种优秀的技术方案,以期为餐饮企业提供参考。
一、生物降解处理技术生物降解处理技术是一种基于生物学原理,通过微生物的活动将有机物分解为可被大自然循环的物质的方法。
在餐厨垃圾处理中,通常使用的是厌氧发酵和好氧堆肥两种技术。
1、厌氧发酵:将餐厨垃圾放入密封的容器中,通过控制温度、湿度和通气条件,使垃圾中的有机物被微生物分解为甲烷和二氧化碳等气体以及液体和固体的有机肥料。
这种方法的优点是处理过程中不会产生异味和噪音,并且产出的沼气可用作能源,具有经济效益。
2、好氧堆肥:将餐厨垃圾与适量的填料混合,通过适宜的通风条件和环境温度,利用细菌和真菌的作用将有机物分解成稳定的有机肥料。
堆肥过程中会产生热量,可以有效杀灭垃圾中的病原微生物和虫卵,减少环境污染风险。
二、生物转化技术生物转化技术是指利用特定的微生物菌种,将餐厨垃圾中的有机物质转化为有用的生物质能源或生物化学品的方法。
1、沼气发酵:通过选择性加热处理餐厨垃圾,在高温和湿化的条件下,有效分离出油脂和蛋白质等可发酵的有机物,然后通过厌氧发酵过程,将其转化为沼气。
这种方法能够实现垃圾资源化利用,同时产出的沼渣可以当作有机肥料利用,具有较高的综合效益。
2、蛋白质发酵:选择性分离餐厨垃圾中的蛋白质,利用特定的微生物菌株将其转化为蛋白质饲料或生物活性肽。
这种方法可以最大程度利用餐厨垃圾中的有机物质,减少资源浪费,并且产出的蛋白质饲料具有高营养价值。
三、物理处理技术物理处理技术是指通过物理手段将餐厨垃圾进行分离、压实、破碎等处理,以减少其体积和改变其物理特性。
1、压实机处理:采用专用的压实机对餐厨垃圾进行压实处理,使其体积变小。
这种方法适用于高密度居住区域中垃圾存储的空间有限的情况,可以减少垃圾的存放频次和运输成本。
餐厨垃圾厌氧发酵处理的工艺流程

餐厨垃圾厌氧发酵处理的工艺流程餐厨垃圾厌氧发酵处理的工艺流程如下:一、预处理在餐厨垃圾进入厌氧发酵处理环节之前,需要进行一系列的预处理。
首先,需要对垃圾进行分类,将其中的蔬菜、水果、肉类等不同类型的垃圾分别收集。
接下来,需要将这些垃圾进行挑拣,去除其中的金属、陶瓷、玻璃等无机物以及塑料等有机物。
这个过程中,可以充分利用重力分选技术,将垃圾按照密度和质量的差异进行分离。
完成垃圾分类和挑拣后,需要进行破碎处理。
这个步骤主要是将大块的垃圾破碎成小块,以便于后续的厌氧发酵处理。
同时,破碎还能将垃圾中的有机物质充分释放出来,提高厌氧发酵的效率。
二、厌氧发酵在预处理完成后,餐厨垃圾便可以进入厌氧发酵环节。
在这个过程中,厌氧菌种会被添加到垃圾中,这些菌种会分解垃圾中的有机物质,产生沼气。
在厌氧发酵过程中,温度的控制非常重要。
一般情况下,发酵温度需要保持在30℃左右。
同时,发酵过程中的气体也需要进行管理。
这些气体主要包括沼气和二氧化碳等,其中沼气可以用于发电、供暖等,而二氧化碳则可以用于制作干冰等产品。
三、残渣处理在厌氧发酵完成后,会产生一些残渣。
这些残渣也需要进行适当的处理。
一般而言,残渣可以分为有机残渣和无机残渣两部分。
对于有机残渣,可以进一步进行堆肥处理,将其转化为有机肥料;对于无机残渣,可以进行填埋处理。
在残渣处理过程中,需要注意避免产生二次污染。
比如,在堆肥处理时,需要将残渣中的重金属等有害物质充分去除;在填埋处理时,需要注意避免对地下水和土壤造成污染。
总之,餐厨垃圾厌氧发酵处理的工艺流程包括预处理、厌氧发酵和残渣处理三个环节。
在这个过程中,需要充分考虑各个环节的优化和环境保护问题,实现资源的有效利用和废弃物的减量化、无害化、资源化处理。
菌糠—餐厨垃圾好氧发酵与厌氧消化处理效果及物质转化对比分析

菌糠—餐厨垃圾好氧发酵与厌氧消化处理效果及物质转化对比分析好氧发酵与厌氧消化是处理生物质废物高效且成熟的技术。
菌糠和餐厨垃圾都属于生物质废物,可以采用好氧发酵与厌氧消化技术实现废物的资源化。
菌糠和餐厨垃圾联合生物处理具有理化性质和营养成分互补的优势。
好氧发酵与厌氧消化作为生物处理的两种方式,目前在国内广泛应用。
本实验以菌糠和餐厨垃圾为实验材料,分析了好氧发酵与厌氧消化可行性,并对典型有机物降解转化与微生物多样性进行了比较。
具体内容如下:(1)菌糠-餐厨垃圾联合好氧发酵过程伴随着理化性质指标的变化,表现在:温度随着堆体高度增加而升高;不同高度ORP值波动趋势一致,ORP可以作为反映好氧发酵进程的指标之一;pH值由初始6.0逐渐升到7.5,后稳定在中性偏碱。
机械翻抛与强制通风好氧发酵工艺各有优缺点,将机械翻抛与强制通风结合可以进一步提高堆肥的效果。
(2)菌糠-餐厨垃圾原料BMP产甲烷潜力实验表明,餐厨垃圾、平菇菌糠与金针菇菌糠的产甲烷潜力分别为252.1、16.4和115.6 ml·gTS-1。
采用了正交试验筛选厌氧消化的最佳条件,平菇菌糠-餐厨垃圾(TS)1:2、2%NaOH预处理和35℃中温培养为正交试验的最优组合;正交实验#9累积产甲烷量最大,高达(12950±184)ml。
(3)无论是好氧发酵还是厌氧消化,都伴随着有机物质的降解转化。
还原糖、蛋白质和粗脂肪在两种生物转化体系中易降解,半纤维素在两种生物体系中减少了 16.1%~41.1%。
(4)借助高通量测序,对好氧发酵与厌氧消化结束时样品的微生物组成与多样性进行分析。
真菌、细菌和古菌在好氧发酵与厌氧消化这两种生物体系中微生物组成差异很大。
厌氧消化体系微生物的丰富度和多样性比好氧发酵高。
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餐厨垃圾与堆肥预处理的玉米秸秆混合厌氧发酵徐明;毕捷;季祥;成杰;曹菊梅;蔡禄【摘要】The corn stalk compost was used to promote the anaerobic digestion of food waste at the thermophilic condition.Food waste were mixed with corn stalk compost or corn stalk with different volatile solids ratios (0∶ 10,2∶8,4∶6,6∶8,8∶2,10∶0).The results showed that all treatment groups were well fired the Modified Gompertz model.With the corn stalk compost,the ratio of 8∶2 achieved the highest methane production rate of 49 mL · g-1 VSd-1 (methane production potential 543 mL · g-1V S).Both corn stalk and corn stalk compost could reduce the build-up of armnonium nitrogen (TAN) and free ammonia ([NH3]) in the sludge,thus subdued the subsequent inhibition for the anaerobic digestion.The values of pH and CO2/CH4 implied that the stability of anaerobic digestion of food waste system could be improved by adding corn stalk compost.%试验采用经堆肥处理过的玉米秸秆与餐厨垃圾混合厌氧发酵来提升厌氧发酵系统的稳定性.结果表明:经Modified Gompertz模型拟合,餐厨垃圾与堆肥预处理的玉米秸秆以8∶2配比有最高的甲烷产气速率49 mL·g-1VSd-1(甲烷积累量543 mL·g-1VS).对发酵结束时氨氮和游离氨氮浓度的分析结果显示,餐厨垃圾与玉米秸秆或经过堆肥预处理的玉米秸秆混合发酵均能降低发酵体系中的氨氮和游离氨氮浓度.对发酵过程中pH值和CO2/CH4进行分析显示,玉米秸秆经堆肥预处理可以使厌氧发酵系统更稳定.【期刊名称】《中国沼气》【年(卷),期】2017(035)004【总页数】6页(P27-32)【关键词】餐厨垃圾;厌氧消化;玉米秸秆;堆肥预处理【作者】徐明;毕捷;季祥;成杰;曹菊梅;蔡禄【作者单位】内蒙古自治区生物质能源化利用重点实验室,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学生命科学与技术学院,内蒙古包头014010;内蒙古自治区生物质能源化利用重点实验室,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学生命科学与技术学院,内蒙古包头014010;内蒙古自治区生物质能源化利用重点实验室,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学生命科学与技术学院,内蒙古包头014010;内蒙古自治区生物质能源化利用重点实验室,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学生命科学与技术学院,内蒙古包头014010;包头市排水产业有限责任公司,内蒙古包头014010;内蒙古自治区生物质能源化利用重点实验室,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学生命科学与技术学院,内蒙古包头014010【正文语种】中文【中图分类】S216.4;X705项目来源:内蒙古自治区重大基础研究开放课题资助项目(201503001-4-3);包头市应用研发资金科技计划项目(2015Z2010-3);内蒙古自治区研究生科研创新项目(S20151012709)现今城市有机废弃物成为了城市垃圾处理的重要问题,其处理不当会污染环境。
餐厨垃圾作为城市有机废弃物的主要成分,目前最有效的处理手段是厌氧发酵技术。
厌氧发酵技术能够高效地处理餐厨垃圾,而产生的沼气也可以作为清洁的能源加以利用[1]。
餐厨垃圾在厌氧发酵过程中快速降解所产生的挥发性脂肪酸(VFAs)会抑制厌氧发酵体系中的甲烷菌,同时游离氨氮也会伴随着挥发性脂肪酸的积累而产生,到达一定浓度时抑制甲烷菌的活性,为了避免酸化和游离氨氮的产生[2],餐厨垃圾往往和其它有机废弃物混合发酵:餐厨垃圾与牛粪混合发酵时,厌氧发酵全程不用调节pH值,并提高41.1%产气量[3];餐厨垃圾与玉米秸秆混合发酵,既可以提高COD去除率,还可以减少游离氨氮的产生[4]。
内蒙古地区有大面积的盐碱化土地,其农田的主要作物是耐盐碱和干旱的玉米,但玉米秸秆利用率极低,主要用于焚烧,因此对周边地区的环境造成污染,本实验使用玉米秸秆与餐厨垃圾作为原料,研究其混合厌氧发酵过程,以期达到将农业废弃物和城市垃圾进行综合能源化利用的目的。
预处理是厌氧发酵的重要环节之一。
使用堆肥的方法预处理物料,相当于提升了接种量:Neumann[5]等发现添加能源作物堆肥物的厌氧发酵体系,发酵初期甲烷八叠球菌的相对比例提升了14%,27天后氢营养型古生菌相对比例提升了6%。
而甲烷八叠球菌和氢营养型古生菌是甲烷化过程中的主要功能菌群,它们在发酵系统中占据主导并建立优势会减小VFAs积累所造成的影响,并使发酵系统高效稳定的运行。
堆肥不仅能够驯化氢营养型甲烷菌,同时也能向厌氧发酵系统中引入一些可以增强纤维素和半纤维素分解的乙酸氧化菌。
评价单一批次厌氧发酵系统稳定性的参数通常由pH值,VFAs浓度,产气速率,甲烷含量等判断,其中Li[6]等研究pH值与VFAs的积累呈负相关变化,但在高浓度氨氮的条件下,pH值很难对VFAs的积累做出评价,而Ghanimeh[2]等研究发现在氨氮浓度升高的条件下,CO2/CH4与VFAs的积累呈正相关变化,所以pH值和CO2/CH4相结合可以简单有效的评价发酵起始阶段VFAs对系统的影响。
同时Hansen[7]等的研究表明,pH值可以计算发酵结束时的游离氨氮并评价游离氨氮对体系的影响;Schnürer[8]等人发现CO2/CH4也能对甲烷类菌群的营养途径偏向性做出初步的判断,利用Modified Gompertz模型能够准确的对甲烷类菌群生长状况做出描述[9]。
我们通过实验设计,平行比较经堆肥预处理的玉米秸秆和餐厨垃圾混合厌氧发酵实验组与玉米秸秆和餐厨垃圾混合厌氧发酵实验组之间的差别,来进一步的评价堆肥物对厌氧发酵系统稳定性的影响,并为餐厨垃圾厌氧共消化工艺的优化提供一定的理论基础。
玉米秸秆取自包头市周边农户,粉碎筛分20目以下粒径备用。
餐厨垃圾取自内蒙古科技大学食堂,高温蒸煮除油后打浆密封-4℃冰柜保存,油脂作为生物柴油材料。
接种物为污水处理厂AOA池污水,参考Xiang[10]等方法污水经3000转离心10 min后弃去上清液,污泥密封备用。
原料基本理化性质见表1。
实验装置参照刘丹[11]等如图1:发酵装置采用500 mL三角瓶,使用橡胶塞密封,与玻璃管和乳胶管(直径5 mm)相连接,集气装置为1 L铝箔气体采样袋。
温控装置由恒温水浴锅控制,发酵温度为37 ℃中温发酵。
玉米秸秆的堆肥方法参照高白茹等[12],并添加堆肥专用的EM菌剂,经5天左右。
在300 mL单一批次全混式发酵体系中:餐厨垃圾由NaOH溶液调节pH值约为7,进料量为1.311 gVS(湿重10.00 g;有机负荷4.37 gVS·L-1),接种物与底物挥发性固体量之比约为73∶27(离心后接种物为50.00 g)。
实验设计见表2。
TS,VS由重量法测定; TKN由凯式定氮法测定;氨氮(TAN)使用KDN-102C定氮仪测定;TOC采用重铬酸钾氧化—分光光度法;产气量使用150 mL注射器计数;pH值采用pHS-2C型pH计进行测定;CH4和CO2浓度使用Gasboard-3200P红外气体分析仪(武汉)测定;游离氨浓度由Hansen等[7]方法计算,如公式(1):NH3/TAN={1+10^(-pH)/10^[-(0.09018+2729.92/T(K)]}^-1式中:NH3为游离氨氮的浓度; TAN是游离氨氮,NH3和氨盐离子的总和;T(K)为开尔文温度。
利用Modified Gompertz模型拟合甲烷积累量与时间变化,从而得到最大积累产气量、最大产气速率和滞留时间3个模型参数,由此推算VS产气量、产气速率[13]。
如公式(2):y(t)=Hm×exp{-exp[(Rm×e)/Hm×(λ-t)+1]}式中:y(t)为时间t时的积累产气量,mL; Hm为最大积累产气量; Rm为最大产气速率;λ为滞留时间; exp为exp(1)=2.7128。
甲烷积累产气量如图2和图3,餐厨垃圾与玉米秸秆或玉米秸秆堆肥物不同混合比下厌氧发酵27 d,在高接种比、玉米秸秆颗粒直径小于2.00 mm及餐厨垃圾除油后初始pH值调节至7.0的条件下,使发酵相对的较早结束[4,14-16]。
FW实验组有最多的甲烷积累量579±32 mL·g-1VS与其它研究的甲烷积累量范围570~622 mL·g-1VS相似[3,15],CS实验组与CCS实验组有最低的甲烷积累量(369±54 mL·g-1VS,415±36 mL·g-1VS)。
随着玉米秸秆或玉米秸秆堆肥物在发酵体系中增加,甲烷积累量逐渐下降,说明餐厨垃圾有着更高的生物可降解性,其主要原因是餐厨垃圾的主要成分为淀粉、蛋白质、脂肪等,而秸秆主要由难以降解的木质素、纤维素、半纤维素等组成[15]。
虽然玉米秸秆生物可降解性较低,但添加其与餐厨垃圾混合发酵可以平衡C/N,避免酸化,减少游离氨氮的产生,同时各种分解类酶(木质素酶等)也会增多,进一步的提高难降解物质的降解率[17]。
笔者实验中餐厨垃圾与玉米秸秆混合发酵的4个实验组相对于餐厨垃圾与玉米秸秆堆肥物混合发酵的4个实验组的平均甲烷积累产气量下降比例为1.69%,经5 d左右堆肥的玉米秸秆并未消耗过多的有机物(VS/TS下降0.02),而堆肥中的一些微生物也会保留在厌氧发酵体系中增强木质素等分解[18],从而提升甲烷产气量。
采用Modified Gompertz模型对甲烷积累量随时间变化进行拟合如表3。