基于剩余活性污泥和厨余垃圾的混合中温厌氧消化分析

邓强

摘要：当前，剩余活性污泥与厨余垃圾混合中厌氧消化过程中，挥发性固体去除率与产气量非常小，其原因为剩余活性污泥可生物降解性能差，水解进程为剩余活性污泥实施厌氧消化的限制条件。因此，绝大多数探究针对不同预处置方法来提升剩余活性污泥的可生物分解性能，比如：热解法、机械法、化学法及生物法等。把剩余活性污泥与厨余垃圾混合之后是当前污水处理厂消化池处置的良好方式之一，相对投入较小，且化解了处理垃圾污染难题。而且，混合消化能够分解污泥中有害元素，提升消化池容积利用率，且增大单位产气量。

关键词：剩余活性污泥;厨余垃圾;中温厌氧消化;解析

现如今，市场上重点使用的厨余垃圾处理技术为厌氧消化处理，具体划分为前端预处置分选、中端厌氧消化产沼气、后端沼气资源利用三方面。本文通过实践，以理论为依据，着手工艺程序，针对预处置分选和厌氧消化步骤，对平稳运转参数操控给予了全方位解析。结论说明：中温厌氧消化使用技术不断完备且节约环保，同时运转可操作性与平稳性优良;在厌氧罐注水17 m3/d，设置容积负荷4 kg/（m3.d），水力暂停时段28d上下，厌氧罐里面PH值维持了7.1至7.5，VFA保持了3000mg/L之下，厌氧生物分解率大于85%。

一、厨余垃圾处理流程

1.1预处理流程

专用的厨余垃圾收运车辆在指定位置将厨余垃圾卸入接料斗内，再经过输送螺旋均匀进料，物料进入滚筒筛进行筛分处理，去除大部分的杂物。滚筒筛筛下物通过磁选将垃圾中的金属物质去除，剩余物料进入生物质分离器破碎制浆。滚筒筛筛上物先通过风选去除轻物质，再通过磁选将金属物质去除，剩余物料也进入生物质分离器纸浆。，筛分出的轻物质运输至焚烧处理，金属物质回收，剩余的有机质制浆后和沥出的液相混合进入后续厌氧消化工段，实现物料的充分资源化。

1.2厌氧消化技术流程

经过预分选后的厨余垃圾先经过混合搅拌罐，然后一同进入厌氧消化罐底部返混箱内，进入返混箱内的物质由两部分构成：分选后的垃圾，返混的剩余活性污泥。两种物质在返混箱内加热到厌氧消化需要的温度后，再通过进料泵提升至厌氧反应器进行厌氧消化。厌氧消化产生的沼气进入后续的处理及利用单元，厌氧产生的沼液进入出料罐，进行固液分离和生化处理。

二、预处置技艺

厨余垃圾经过筛分后仅经过生物质分离器破碎制桨，是为了将尽可能多的有机物送入后续厌氧消化工段，提高产气量。如果采用固液分离措施，分离出的固渣中还有部分可降解有机质，具体比例约13%，这类物质将不能产出沼气导致资源的浪费。

三、厌氧消化技艺解析

3.1中、高温厌氧消化对比解析

厌氧消化为微生物生命活动进程，温度为干扰整个进程的关键原因，具体体现为酶活性干扰微生物生长速率与基质代谢速度。根据厌氧菌的生活形态，厌氧消化有中温（35～40 ℃）和高温（55～60 ℃）两种适宜温度。中温厌氧消化和高温厌氧消化的条件及优势及劣势进行比较，得出结论为：高温消化比中温消化分解速度快、形成气速较大，需要消化时长少，厌氧罐容积小，针对寄生虫卵消杀率在90%之上。然而，高温消化物理损耗与耗能较大，同时温度把控标准较高。相反中温厌氧消化使用技术趋于平稳、适用范围广、节约能源、运转平稳性较好。所以，通过运转操控与平稳性方面解析，此次试验项目利用了中温厌氧消化技艺。

3.2厌氧罐平稳运转技艺数据解析

在通过中温厌氧消化技艺处置高COD有机废液过程中，厌氧生物降解率获得了85%之上，甲烷形成率为0.3 m3/kg，沼气当中甲烷含量可达60%，最大程度地完成了厨余垃圾物质与能量回收。并且要想确保厌氧罐平稳运转，则要针对厌氧罐进或出物料标准实施把控，比如：pH值、VFA、碱度等相关数据。

四、具体结论与探讨

4.1pH值、碱度与VFA的数值变动

pH值与碱度为评估厌氧技艺平稳性的主要标准，而PH值对于厌氧技艺运转影响极大，因形成甲烷细菌相比其他微生物遭受干扰程度较大，PH值下降提升了高分子VFA，其中在丙酸与丁酸作用下，致使甲烷菌活性下降，引发VFA长期积存与PH值明显下降。此次探究利用单相厌氧消化反应器当中，产酸菌与产甲烷菌为共存，PH值为7至7.6阶段最佳。然而，在正常PH值区间内运转厌氧技艺，其关键通过重碳酸盐缓冲系统把控，其通过有机氮分离与由此排放的氨氮于进程形成CO2反应所得，厌氧工艺中碳酸盐碱度区间为1000至5 000mg/L，当PH值在7.18至7.52区间，碱度则处于3125至4533mg/L区间，其完全位于正常消化区间之内。当进入第二阶段，虽其入料有机负荷对比第一阶段上升明显，其PH值与碱度都大于其他两种入料比值，具备较大的缓冲能力，致使消化进程更加平稳。第二阶段PH值与碱度明显大于第一阶段，此原因为两者融合之后形成了更佳的C/N，提升了有机物分离率，致使大量有机氮获得分离，致使碱度与PH值上升。然而，有机酸即VFA，同样为判断厌氧消化进程的关键标准，其中乙酸浓度在200至400mg/L一般被认为正常消化参数，同时也利用VFA和碱度比值当作指示数据，此值需在0.3之下。

4.2氨氮数值的变动分析

在整个厌氧消化的过程中，氨氮是提供消化营养的物质，它主要是含氮有机物，例如蛋白质或氨基酸分解产生。一般以和NH3两种形式存在，都有抑制性，但是浓度明显不同，对厌氧消化也会有不同的影响。厌氧工艺中主要以离子形式存在，利用铵离子浓度对厌氧消化的干扰，探寻出浓度在1670至3720mg/L时产甲烷细菌活性下降，在提升5880至6600mg/L，结果全部丧失活性。NH3抑制性较强，当浓度在100 mg/ L会形成毒性，而浓度则被系统中pH 值条件所操控，当pH值为7.8之下，则氨氮把控在2000 mg/ L之内，可以将NH3数值结果确保在100 mg/L之下，然而，本次实验对于此数据无法实施监测。氨氮与pH值、碱度的变动规律相同，第二阶段中系统内氨氮浓度最大，最大值发生在 HRT为20d阶段，针对氨氮浓度与pH值具体为945 mg/ L和7.52，位于合理范畴内。在相同入料比例情况下，氨氮浓度伴随着HRT上升而上升，此为较长HRT影响下，含氮有机物分解率随之上升。其在实践使用中，假设出现氨氮浓度大从而针对消化进程产生干扰，需经过提升入料VS含有量或降低HRT进行处置，通常中温消化情况下，利用VS 有机负荷2.5至3.0 g/（L.d），通过实验结论来讲，三个阶段中，在入料有机负荷在此区间内对应的氨氮浓度700至900mg/L，所以无法形成氨抑制状况，进而干扰系统运转。

总结

总而言之，通过国内人民群众的饮食文化与聚餐习性，造成了大量就餐的浪费，日常形成巨大的厨余垃圾的现象，基于此，国内厨余垃圾处理技术的探究非常关键。文章重点针对厨余垃圾厌氧消化技艺探究，最终结果如下：第一，剩余活性污泥和厨余垃圾的混合厌氧消化是可行的，混合后随着垃圾比重的提高则 C/N 比值也提高从而促进了消化过程的进行。第二，厨余垃圾处置利用厌氧消化技艺可实施性强，同时，此技艺在将来工程化使用中可以普及应用。

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