池州市餐饮污水处理一体化设备远程指导工艺

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随着我国国民经济的快速发展以及人民生活水平的提高，城市固体垃圾逐年增加，其中餐厨废弃物与市政污泥是主要组成部分，已成为困扰经济发展和环境治理的重大问题。由于餐厨废弃物和市政污泥自身的特性，其单一厌氧消化过程难以实现系统的高效稳定运行，因此二者协同厌氧消化处理成为了研究热点，其中，物料比是影响协同厌氧消化效果的重要因素，是协同处理工艺的重要研究方向。笔者依托市政污泥与餐厨废弃物协同厌氧消化处理实际工程项目，研究了物料比对协同厌氧消化系统的稳定性、产气率、物料降解率以及终端生物碳土资源化等的影响，旨在为实际生产运行提供技术参考。

　　1、材料与方法

　　1.1 试验材料

　　试验用污泥为镇江市某污水处理厂的剩余污泥，PH值为7.15，SCOD为6800mg/L，总固体(TS)含量为I7.8%，其中挥发性固体(VS)占比为47.06%，餐厨废弃物来自镇江市主城区的学校、企业和大中型饭店，pH值为4.17，TS含量为14.7%，其中VS占比为90.40%。

　　1.2 试验装置与方法

　　试验采用全混式厌氧反应器(CSTR)，厌氧消化罐由2台穿壁搅拌器和1台循环栗组成。厌氧消化罐的有效容积为2800m3，温度维持在(38±1)℃，揽拌方式为搅拌30min、停止60min。

　　考虑到厌氧消化罐的设计负荷，试验中不同物料配比的最大进料负荷设为3.00kgVS/(m3•d)。按照污泥与餐厨废弃物的比例(S/K，以TS计)设计5组不同物料配比的厌氧消化试验，污泥与餐厨废弃物的进料量如表1所示，每组试验的停留时间保持在45d以上。

厌氧消化罐中消化液的检测指标包括：pH值、挥发性脂肪酸(VFA)、碱度(ALK)、TN、NH3-N、TP、TS、VS、COD及沼气量等。其中，PH值采用电极法测定，VFA、ALK采用滴定法测定，TN采用碱性过硫酸钾消解-紫外分光光度法测定，NH3-N采用纳氏试剂分光光度法测定，TP采用过硫酸钾消解-钼酸铵分光光度法测定，TS、VS采用重量法测定，COD采用重铬酸钾法测定，沼气量及其组分采用在线仪表测定。

　　2、结果与讨论

　　2.1 物料比对厌氧消化系统稳定性的影响

　　厌氧消化过程中pH值、VFA、ALK以及酸碱比(VFA/ALK)的变化能够真实反映系统的稳定性，其中VFA/ALK值可以表征中间产物的积累以及微生物生存环境情况，是评价厌氧系统稳定性的重要指标。一般认为pH值维持在6.5~8.2、VFA<3000mg/L且VFA/ALK值为0.1~0.3时，厌氧消化系统处于稳定状态。在本研究中，不同物料比下厌氧消化系统内pH值、VFA、ALK以及VFA/ALK值的变化如表2所示。可知，在不同物料比下，pH值均保持在稳定的范围内，VFA/ALK值保持在0.10~0.12，VFA维持在1093~1529mg/L，ALK维持在10321~13688mg/L，由此表明，污泥与餐厨废弃物协同厌氧消化克服了两者的缺点(污泥厌氧消化时，可生化降解性差，碱度较高，餐厨废弃物厌氧消化时，可生化降解性强，碱度较低，缓冲能力差，提高了可生化降解性，并使碱度保持在正常范围，提高了系统的稳定性。

随着餐厨废弃物比例的增加，厌氧消化液的TS含量呈下降趋势，纯污泥时厌氧消化液的TS含量为80631mg/L，而纯餐厨废弃物时仅为56069mg/L，餐厨废弃物中有机物含量高，更容易被降解。

　池州市餐饮污水处理一体化设备远程指导工艺　此外，厌氧消化液中的NH，-N浓度也是反映厌氧消化系统稳定性的重要指标，有研究表明，当NH，-N在50~200mg/L范围内时有利于消化反应的稳定运行，当NH3-N>1500mg/L时会抑制消化过程。在本研究中，当S/K值为1：0、2：1、I：1、1：2、0：1时，NH3-N浓度分别为1064、1125、1567、1811、1625mg/L，厌氧消化系统保持在稳定状态。与实验室的小型厌氧反应器相比，实际工程中的厌氧反应器容积较大，具有更大的缓冲能力，产甲烷菌能够适应较高负荷的NH3-N。

　　2.2 物料比对厌氧消化系统降解率的影响

　　VS降解率可以直观反映厌氧消化罐中有机物的降解情况。在本研究中，当物料比S/K值为1：0、2：1、1：1、1：2、0：1时，VS降解率分别为32.4%、50.6%、64.1%、79.4%、86.5%。由于市政污泥中有机物含量较低，纯污泥厌氧消化时VS降解率较低，随着餐厨废弃物添加比例的增加，VS降解率呈现增加趋势，纯餐厨废弃物厌氧消化时VS降解率达到86.5%，显著高于其他文献报道的结果(67.2%、40.4%)，当S/K=1：2时，VS降解率达到79.4%，也显著高于其他小试研究结果。污泥中胞外聚合物(EPS)占总有机质的50%~90%，其水解过程直接影响污泥的降解速率与程度，随着餐厨废弃物的加人，物料中易水解酸化的组分比例增加，促进了甲烷菌的增殖，同时也促进了EPS的降解，提高了系统的物料降解率。

　　2.3 物料比对厌氧消化系统产气率的影响

　　物料的VS添加产气率是评价厌氧消化效率的重要指标，本研究将产气量和VS添加产气率作为评价不同物料比下厌氧系统运行效果的指标。当物料比S/K值为1：0、2：1、1：1、丨：2、0：1时，VS添加产气率分别为0.31、0.42、0.48、0.56、0.59m3/(kgVS•d)，可知，纯污泥时VS添加产气率较低，添加餐厨废弃物后VS添加产气率显著上升，当S/K值为1：2时，VS添加产气率较纯污泥时提高了80.6%。另外，产气量亦随着物料中餐厨废弃物比例的增加而增加(见图1)。污泥与餐厨废弃物协同厌氧消化促进了营养物质比例平衡，提高了物料的降解率和产气率，进而提高了厌氧消化效率