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生物质垃圾干法厌氧消化研究

文档作者：高鑫刘辉范兴广文档来源：中国城市建设研究院有限公司山东分院		点击数：	更新时间： 2024年03月04日
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生物质垃圾干法厌氧消化研究
高鑫刘辉范兴广
(中国城市建设研究院有限公司山东分院山东济南250101)
摘要生物质垃圾作为城市生活垃圾最主要的组成部分。给传统的生活垃圾处理处置方式造成许多不利的影响。干法厌
氧凭借其单位容积产气量高、需水量少、单位容积处理量大、消化后的沼渣不需脱水即可作为肥料等优点，成为生物质废弃物
处理中比较热门的工艺．也是未来生物质废弃物处理处置的风向标⋯。在国内外对生物质干法厌氧消化研究的基础上，利用于
法厌氧消化中试实验装置。进行了以生物质废弃物为原料，以厌氧污泥和猪粪为接种物的干法厌氧消化实验。实验中物料的
合固率在20％左右，接种比例在26％左右。温度控制在35℃左右。
关键词生物质厌氧污泥猪粪干法厌氧消化
中图分类号：$216 文献标识码：A 文章编号：1672-9064(2016)03-013-02
1 实验原料与理化性质
1．1生物质垃圾
本次实验的生物质垃圾来自于居民生活垃圾．人工分拣
出垃圾中的塑料、纸类、玻璃、金属和砖瓦陶瓷等难生物降解
的部分，其他的生物质垃圾就作为本次实验的材料。参照《城
市生活垃圾采样和物理分析方法))(CJ／T3039—95)．对生物质
垃圾进行理化特性分析，结果见表1和表2。
表1生活垃圾组分分析
搀士； 含水率干基可燃湿基可燃干基灰分湿基灰分容重
1日饰
／％分／％分／％ ／％ ／％ ／(t／m3)
含量34．49 90．73 59．08 9．27 6．20 0．21
此次实验采集的生活垃圾中．厨余类组分所占比例达到
79．44％，生物质组分很高，但是垃圾中含有大量的树叶，导致
总体含水率不高．只有34．49％。综合各项指标可以看出，所
取的实验材料很符合干法厌氧消化的要求。
1．2接种物
此次实验选取厌氧污泥和猪粪作为接种物．厌氧污泥来
自于中粮集团的厌氧发酵罐．猪粪来源于附近的养殖场。两
种物质的含水率分别为84．50％和76．80％。
1．3垃圾渗滤液
垃圾渗滤液．特别是老龄渗滤液对系统的调节有很大的
帮助．本次实验选用陈家冲垃圾填埋场的老龄渗滤液作为回
灌调节剂，pH为8．86，氨氮为3625mg／L，COD为3598mg／L。
2实验装置
实验装置由两个厌氧消化罐组成．每个厌氧消化罐又由
厌氧消化反应器、温度调节系统、沼气收集系统、沼液回收和
喷淋系统组成，实验装置结构图见图l。
3实验参数的确定
3．1含固率
干法厌氧消化的含固率在20％-40％之间可以取得较好
图1实验蓑置结构图
的产气效率和产气质量[2-37。考虑到实验材料的性质和实验
的顺利启动，计划调节物料的含固率在20％左右。
3．2温度
温度对干法厌氧消化的影响非常明显，目前，中温和高
温干法厌氧消化工艺使用都比较普遍．考虑到高温能耗大和
产气不稳定的问题【4]．将其淘汰。本实验采用中温厌氧消化
工艺。
3．3 C／N比
保证沼气量的最佳C／N比在20—30之间。C／N比较高
时，系统中氮元素不足，影响微生物的活动；C／N比较低时，
含氮量过高．有机物的分解又会受到抑制【5]。此次实验将C／N
比控制在20左右。
3．4接种物
添加接种物的目的主要是加速厌氧消化系统的启动和
提高产气量，厌氧颗粒污泥和猪粪来源广泛，是理想的接种
物E6]。作为本次实验的接种物。
3．5接种■
接种物比例在20％。50％(质量分数，以Ts计)可以达到
最好的产气效果[7．引．此次实验的接种比例范围控制在20％。
30％。
3．6沼液回流频率
目前．各种不同底物厌氧消化所进行的沼液回流频率不
同，但普遍认为，干法厌氧消化工艺中，30％的沼液回流比可
以达到理想效果[10]，本次实验早晚各回流一次。
作者简介：高鑫(1988～)，男，山东泰-安cA．，华中科技大学硕士研究生毕业，环境工程专业，主要研究固体废物资源化，现就职于中国城市建设
研究院有限公司山东分院，助理工程师。
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藏
憾
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万方数据
确定好实验参数后，就要开始进料，此次实验装置共有
两个罐体，编号为1。罐和∥罐，两个罐体最大的区别在于接
种物的不同，18罐接种物只有厌氧活性污泥，28罐的接种物
为厌氧活性污泥和猪粪，两个罐体的物料投加情况见表3。
表3进料垃圾的工艺参数
反应器的进样采用分层的方式进行．进完一层物料后进
行压实处理，再完成下一物料的进样，依次进行，直到进料完
成，两个罐体各含120kg生物质垃圾(喝)。
4结果分析
此次生物质干法厌氧消化实验从产气开始到结束共经
历了96天的时间，常规监测指标有日产气量、沼气、C02、02、
H§等的浓度。
4．1产气量分析
厌氧消化前期．2#罐的产气量明显高于1*罐．这与接种
物的情况有关，1*罐采用厌氧污泥作为接种物，菌群单一，2#
罐采用厌氧污泥和猪粪作为接种物．细菌种群丰富。对环境
适应能力强，受酸化抑制小．随着实验的进行，酸抑制情况逐
渐变小．两个罐体的有机物含量类似，产气量情况也大体相
同。
4．2甲烷含量对比分析
两个罐体产气中甲烷含量的变化情况非常相似．随着实
验的不断进行．甲烷含量不断升高．实验进行到30天左右
时。甲烷含量达到60％以上，此后数值较为稳定，最终甲烷含
量都达到了70％。说明原料和接种物的不同对所产沼气中甲
烷的含量影响不大。
4．3 累计产气量对比分析
理论研究表明lk有机垃圾(俗)大约可产燃气0．3m3，
两个罐体各含120kg生物质垃圾(TS)，理论产甲烷量为
d。¨_Il·_。”I¨一一‘o⋯t，⋯‰。“Ⅶl_，‘¨¨l-J。¨¨l-d。¨¨__一‰l·，4¨¨l_，‘‰
36000L，结果1*罐累计产甲烷量24382L，2#罐累计产甲烷量
21141L，产气效率理想。
5结论
(1)实验结果证明，采用混合接种比采用单一接种效果
好．混合接种物由于含有更加丰富的微生物种群。对于环境
的适应能力更强．启动速度更快。
(2)对于实验过程中出现的酸抑制现象，采用垃圾填埋
场老龄渗滤液回灌的方式进行调节。取得了良好的效果，不
但缓解了酸抑制现象，还起到了二次接种的作用。
(3)实验过程中。采用渗滤液回灌的方式对物料进行搅
拌，效果不明显，主要表现为产气效率不高。合理地选择搅拌
方式，加大对物料的搅拌和混合可以提高产气效率。
参考文献
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201 5年全球太阳能光伏装机量增长34％
美国绿色能源市场研究机构GTM公司初步数据显示． 达到5900万kWh。
2015年全球光伏装机容量较2014年增加了34％．截至年底
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