半连续条件下食用盐对餐厨垃圾厌氧发酵按需供气影响研究

李晓丰，黄佳欣，刘轶鋆，黄晶晶，黄 涛

(1.西南交通大学地球科学与环境工程学院，成都 611756; 2.德国斯图加特大学卫生工程、水质和固体废物管理研究所，德国 斯图加特 70569)

前 言

为了应对能源危机，德国政府于2010年9月提出全新的指导方针，要求在2050年之前，能源供应需具有环境友好性、安全性和可负担性，温室气体排放量届时需较1990年降低85%～92%[1]。对此，德国政府要求能源供应需以可再生能源为主，主要包括风能和太阳能[2]。然而，这两种能源供应方式均受制于天气的影响，如日照时长、风速等，导致这些能源供应方式在每天甚至每时都存在巨大波动[3]。同时，这些能源供应方式由于过于依赖天气情况，会使得供电曲线和电量需求曲线之间存在差异，电量需求无法得到完全保证[4]。针对这些问题，生物质厌氧发酵按需供气的概念于2013年由Szarka等提出，该概念通过对厌氧发酵投料环节的管理以及储气环节的设计规划，来弥补风能和太阳能在用电高峰可能存在供应不足的问题，提高电量供应的稳定性[5]。Mauky等于2015年最先使用青贮玉米、牛粪和青贮甜菜等不同降解速率的有机物进行投料，通过对投料时间和投料量的管理来实现按需供气，结果表明，通过合理的搭配，产气速率可以很好地匹配用电需求[6]。Lv等2014年的实验首次论证了投料制度(投料时间，频率等)的变化不会对沼气产量产生明显影响[7]。O'Shea等于2016年建立了电气联产模型，根据用电需求量，确定沼气用来发电和制甲烷的最佳分配比以及最优的投料时间[8]。……