基于剩余活性污泥和廚余垃圾的混合中溫厭氧消化分析

鄧強

摘要：當前，剩余活性污泥與廚余垃圾混合中厭氧消化過程中，揮發(fā)性固體去除率與產氣量非常小，其原因為剩余活性污泥可生物降解性能差，水解進程為剩余活性污泥實施厭氧消化的限制條件。因此，絕大多數探究針對不同預處置方法來提升剩余活性污泥的可生物分解性能，比如：熱解法、機械法、化學法及生物法等。把剩余活性污泥與廚余垃圾混合之后是當前污水處理廠消化池處置的良好方式之一，相對投入較小，且化解了處理垃圾污染難題。而且，混合消化能夠分解污泥中有害元素，提升消化池容積利用率，且增大單位產氣量。

關鍵詞：剩余活性污泥;廚余垃圾;中溫厭氧消化;解析

現如今，市場上重點使用的廚余垃圾處理技術為厭氧消化處理，具體劃分為前端預處置分選、中端厭氧消化產沼氣、后端沼氣資源利用三方面。本文通過實踐，以理論為依據，著手工藝程序，針對預處置分選和厭氧消化步驟，對平穩(wěn)運轉參數操控給予了全方位解析。結論說明：中溫厭氧消化使用技術不斷完備且節(jié)約環(huán)保，同時運轉可操作性與平穩(wěn)性優(yōu)良;在厭氧罐注水17 m3/d，設置容積負荷4 kg/（m3.d），水力暫停時段28d上下，厭氧罐里面PH值維持了7.1至7.5，VFA保持了3000mg/L之下，厭氧生物分解率大于85%。

一、廚余垃圾處理流程

1.1預處理流程

專用的廚余垃圾收運車輛在指定位置將廚余垃圾卸入接料斗內，再經過輸送螺旋均勻進料，物料進入滾筒篩進行篩分處理，去除大部分的雜物。滾筒篩篩下物通過磁選將垃圾中的金屬物質去除，剩余物料進入生物質分離器破碎制漿。滾筒篩篩上物先通過風選去除輕物質，再通過磁選將金屬物質去除，剩余物料也進入生物質分離器紙漿。，篩分出的輕物質運輸至焚燒處理，金屬物質回收，剩余的有機質制漿后和瀝出的液相混合進入后續(xù)厭氧消化工段，實現物料的充分資源化。

1.2厭氧消化技術流程

經過預分選后的廚余垃圾先經過混合攪拌罐，然后一同進入厭氧消化罐底部返混箱內，進入返混箱內的物質由兩部分構成：分選后的垃圾，返混的剩余活性污泥。兩種物質在返混箱內加熱到厭氧消化需要的溫度后，再通過進料泵提升至厭氧反應器進行厭氧消化。厭氧消化產生的沼氣進入后續(xù)的處理及利用單元，厭氧產生的沼液進入出料罐，進行固液分離和生化處理。

二、預處置技藝

廚余垃圾經過篩分后僅經過生物質分離器破碎制槳，是為了將盡可能多的有機物送入后續(xù)厭氧消化工段，提高產氣量。如果采用固液分離措施，分離出的固渣中還有部分可降解有機質，具體比例約13%，這類物質將不能產出沼氣導致資源的浪費。

三、厭氧消化技藝解析

3.1中、高溫厭氧消化對比解析

厭氧消化為微生物生命活動進程，溫度為干擾整個進程的關鍵原因，具體體現為酶活性干擾微生物生長速率與基質代謝速度。根據厭氧菌的生活形態(tài)，厭氧消化有中溫（35～40 ℃）和高溫（55～60 ℃）兩種適宜溫度。中溫厭氧消化和高溫厭氧消化的條件及優(yōu)勢及劣勢進行比較，得出結論為：高溫消化比中溫消化分解速度快、形成氣速較大，需要消化時長少，厭氧罐容積小，針對寄生蟲卵消殺率在90%之上。然而，高溫消化物理損耗與耗能較大，同時溫度把控標準較高。相反中溫厭氧消化使用技術趨于平穩(wěn)、適用范圍廣、節(jié)約能源、運轉平穩(wěn)性較好。所以，通過運轉操控與平穩(wěn)性方面解析，此次試驗項目利用了中溫厭氧消化技藝。

3.2厭氧罐平穩(wěn)運轉技藝數據解析

在通過中溫厭氧消化技藝處置高COD有機廢液過程中，厭氧生物降解率獲得了85%之上，甲烷形成率為0.3 m3/kg，沼氣當中甲烷含量可達60%，最大程度地完成了廚余垃圾物質與能量回收。并且要想確保厭氧罐平穩(wěn)運轉，則要針對厭氧罐進或出物料標準實施把控，比如：pH值、VFA、堿度等相關數據。

四、具體結論與探討

4.1pH值、堿度與VFA的數值變動

pH值與堿度為評估厭氧技藝平穩(wěn)性的主要標準，而PH值對于厭氧技藝運轉影響極大，因形成甲烷細菌相比其他微生物遭受干擾程度較大，PH值下降提升了高分子VFA，其中在丙酸與丁酸作用下，致使甲烷菌活性下降，引發(fā)VFA長期積存與PH值明顯下降。此次探究利用單相厭氧消化反應器當中，產酸菌與產甲烷菌為共存，PH值為7至7.6階段最佳。然而，在正常PH值區(qū)間內運轉厭氧技藝，其關鍵通過重碳酸鹽緩沖系統把控，其通過有機氮分離與由此排放的氨氮于進程形成CO2反應所得，厭氧工藝中碳酸鹽堿度區(qū)間為1000至5 000mg/L，當PH值在7.18至7.52區(qū)間，堿度則處于3125至4533mg/L區(qū)間，其完全位于正常消化區(qū)間之內。當進入第二階段，雖其入料有機負荷對比第一階段上升明顯，其PH值與堿度都大于其他兩種入料比值，具備較大的緩沖能力，致使消化進程更加平穩(wěn)。第二階段PH值與堿度明顯大于第一階段，此原因為兩者融合之后形成了更佳的C/N，提升了有機物分離率，致使大量有機氮獲得分離，致使堿度與PH值上升。然而，有機酸即VFA，同樣為判斷厭氧消化進程的關鍵標準，其中乙酸濃度在200至400mg/L一般被認為正常消化參數，同時也利用VFA和堿度比值當作指示數據，此值需在0.3之下。

4.2氨氮數值的變動分析

在整個厭氧消化的過程中，氨氮是提供消化營養(yǎng)的物質，它主要是含氮有機物，例如蛋白質或氨基酸分解產生。一般以和NH3兩種形式存在，都有抑制性，但是濃度明顯不同，對厭氧消化也會有不同的影響。厭氧工藝中主要以離子形式存在，利用銨離子濃度對厭氧消化的干擾，探尋出濃度在1670至3720mg/L時產甲烷細菌活性下降，在提升5880至6600mg/L，結果全部喪失活性。NH3抑制性較強，當濃度在100 mg/ L會形成毒性，而濃度則被系統中pH 值條件所操控，當pH值為7.8之下，則氨氮把控在2000 mg/ L之內，可以將NH3數值結果確保在100 mg/L之下，然而，本次實驗對于此數據無法實施監(jiān)測。氨氮與pH值、堿度的變動規(guī)律相同，第二階段中系統內氨氮濃度最大，最大值發(fā)生在 HRT為20d階段，針對氨氮濃度與pH值具體為945 mg/ L和7.52，位于合理范疇內。在相同入料比例情況下，氨氮濃度伴隨著HRT上升而上升，此為較長HRT影響下，含氮有機物分解率隨之上升。其在實踐使用中，假設出現氨氮濃度大從而針對消化進程產生干擾，需經過提升入料VS含有量或降低HRT進行處置，通常中溫消化情況下，利用VS 有機負荷2.5至3.0 g/（L.d），通過實驗結論來講，三個階段中，在入料有機負荷在此區(qū)間內對應的氨氮濃度700至900mg/L，所以無法形成氨抑制狀況，進而干擾系統運轉。

總結

總而言之，通過國內人民群眾的飲食文化與聚餐習性，造成了大量就餐的浪費，日常形成巨大的廚余垃圾的現象，基于此，國內廚余垃圾處理技術的探究非常關鍵。文章重點針對廚余垃圾厭氧消化技藝探究，最終結果如下：第一，剩余活性污泥和廚余垃圾的混合厭氧消化是可行的，混合后隨著垃圾比重的提高則 C/N 比值也提高從而促進了消化過程的進行。第二，廚余垃圾處置利用厭氧消化技藝可實施性強，同時，此技藝在將來工程化使用中可以普及應用。

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