【摘 要】
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随着我国社会经济的快速发展,不断增加的餐厨垃圾不仅涉及到食品安全,而且还会造成严重的环境污染与卫生问题,已成为一种新的公众健康风险源及环境污染源,是我国生态文明建设中亟待解决的现实问题。由于餐厨垃圾有机质含量高,富含动植物油脂,具有较高的提炼制生物柴油、厌氧发酵制甲烷及绿色有机肥的资源化潜能,因此,开展对餐厨垃圾高效收集与综合利用及无害化处置的研究具有重要的理论与实际意义。目前,苏州工业园餐厨垃圾
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随着我国社会经济的快速发展,不断增加的餐厨垃圾不仅涉及到食品安全,而且还会造成严重的环境污染与卫生问题,已成为一种新的公众健康风险源及环境污染源,是我国生态文明建设中亟待解决的现实问题。由于餐厨垃圾有机质含量高,富含动植物油脂,具有较高的提炼制生物柴油、厌氧发酵制甲烷及绿色有机肥的资源化潜能,因此,开展对餐厨垃圾高效收集与综合利用及无害化处置的研究具有重要的理论与实际意义。目前,苏州工业园餐厨垃圾仅从学校、餐饮、企业、医院、快餐等产生源统计的厨余垃圾量大约为244吨/天,已经成为园区目前关注的社会焦点问题,也成为构建园区高质量可持续发展及生态文明建设的重点研究课题之一。本文以苏州工业园区餐厨垃圾为研究对象,分别采用分离油脂后的餐厨垃圾单独厌氧发酵及接种污水处理厂厌氧污泥的协同发酵两种实验方法,以COD、pH值、VFA、TS、VS、产气速率及产气总量等评价指标,系统的探讨了餐厨垃圾发酵体的进料浓度、发酵温度、发酵时间及其与污泥的接种比例等关键工艺参数对餐厨垃圾厌氧消化过程及产甲烷气速率及其总量的影响规律;并采用PCR及基因测序技术分析了反应器厌氧消化前后微生物群落的种群变化,取得的研究成果可为园区餐厨垃圾的集约化处置与综合利用项目的建设与稳定运行管理提供重要的实验研究基础。取得的主要研究结果如下:(1)实验用餐厨垃圾中灰分含量及总有机物含量分别为2.26%、82.66%。其中的灰分含量显著低于脱水污泥和接种污泥的灰分含量(其分别为24.14%和56.21%)。餐厨垃圾不仅有机组分含量高,且其C/N达到26.6,比脱水污泥C/N的6.7高大约4倍。采用厌氧脱水污泥协同消化不仅能够有效解决餐厨垃圾由于C/N水平较高所引发的系统酸抑制作用,还能够确保污泥的营养元素能够处于相对平衡的状态之中。(2)通过实验餐厨垃圾单独发酵温度在15℃、25℃、35℃、45℃、55℃对比,发现随着厌氧消化温度的增加,餐厨垃圾厌氧消化量几乎呈线性增加。反应器温度为15℃时,餐厨垃圾厌氧消化速率最慢,每克干物质每天平均的产气量大约仅为10mL/g;当温度达到25℃、35℃、45℃、55℃时,对应的每克干物质每天平均的产气量分别大约为145mL/g、325 mL/g、380 mL/g及560 mL/g。显然,厌氧消化温度55℃是最高的,也被确定为餐厨垃圾实验的最佳温度。(3)在混合基质中,当餐厨垃圾增多,即占比不断提高时,消化系统在进行产气时,效率明显提高,甲烷的产量也相应的增加,反应时间也变得更快。将餐厨垃圾加入到消化系统中,不仅能够确保消化反应器的体积不发生变化,同时还能够实现单位体积反应器产气量大幅提升的目标。(4)在混合基质中,餐厨垃圾的占比与有机降解率为正相关的关系,占比越高,有机降解率就越高,餐厨垃圾与脱水污泥混合的比例分别为5:0,4:1,3:2,2:3,1:4,0:5 时 VS 去除率分别为 32.3%、28.0%、30.2%、23.3%、9.4%和 9.8%。
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