湯若昊， 郁 亮， 賈士儒， 陳樹林， 李德茂

(1.天津科技大學(xué) 生物工程學(xué)院工業(yè)微生物教育部重點實驗室， 天津 300308； 2.中國科學(xué)院 天津工業(yè)生物技術(shù)研究所， 工業(yè)生物系統(tǒng)與過程工程重點實驗室， 天津 300457)

進(jìn)料含固率對餐廚垃圾兩階段厭氧消化的影響

湯若昊1,2， 郁 亮2， 賈士儒1， 陳樹林2， 李德茂2

(1.天津科技大學(xué) 生物工程學(xué)院工業(yè)微生物教育部重點實驗室， 天津 300308； 2.中國科學(xué)院 天津工業(yè)生物技術(shù)研究所， 工業(yè)生物系統(tǒng)與過程工程重點實驗室， 天津 300457)

試驗在中溫(35℃)條件下利用主要由800 L高固反應(yīng)器(HSR)，200 L緩沖罐和1000 L升流式固體反應(yīng)器(USR)組成的兩階段中試厭氧系統(tǒng)對餐廚垃圾進(jìn)行了處理，比較從1%～10%的不同含固率(TS)對兩階段厭氧系統(tǒng)的CODcr, OLR, pH值, VFA, TS, SVI和甲烷產(chǎn)率的影響。結(jié)果表明，進(jìn)料含固率在6%以下時，HSR對餐廚垃圾固體殘渣去除效果明顯，可以保證進(jìn)入USR反應(yīng)器內(nèi)液體中固體含量小于1.5%，USR反應(yīng)器COD去除率也同樣保持在80%以上，同時產(chǎn)氣效率最高達(dá)到294 L·kg-1CODremoval。當(dāng)原料TS大于6%時，HSR對餐廚垃圾殘渣處理效果偏差，排液TS達(dá)到1.8%以上，同時USR反應(yīng)器COD去除率和甲烷產(chǎn)率也受到影響，出現(xiàn)明顯的降低?？傮w來說，兩階段反應(yīng)體系進(jìn)料TS濃度在6%以下時對餐廚垃圾處理效率、固體殘渣處理效率和甲烷產(chǎn)率都得到了良好的效果。

餐廚垃圾； 兩階段厭氧處理系統(tǒng)； 含固率； 產(chǎn)甲烷能力

在城市中餐廚垃圾的主要來源是大中型飯店，高校和企事業(yè)單位食堂、生活小區(qū)。餐廚垃圾的主要組成部分包括淀粉類、肉類、油脂類和蔬菜水果類等有機(jī)質(zhì)食物，但各部分具體比例根據(jù)地域分布有所不同[1]。其主要特點是：高有機(jī)質(zhì)含量(16%～22%)、高含水率、高脂類和鹽類含量等[2]。由于這些特點使得餐廚垃圾的處理變得十分困難，但同樣這些特點也表現(xiàn)出了餐廚垃圾的資源性。處理餐廚垃圾傳統(tǒng)的方法主要是焚燒和填埋，但這些方法都對環(huán)境會造成二次污染，并且沒有利用餐廚垃圾的資源性[3]。好養(yǎng)堆肥作為新型的處理技術(shù)雖然有諸多優(yōu)點，但其在堆肥過程中也會產(chǎn)生大量污染，并且餐廚垃圾中的鹽分和油脂都會影響堆肥的效率。另外將餐廚垃圾轉(zhuǎn)化為生態(tài)飼料也有大量的研究，但其安全性一直飽受質(zhì)疑[4]。厭氧消化在近年來被廣泛利用于餐廚垃圾處理中，其處理優(yōu)勢和資源轉(zhuǎn)化效率都相對較高[5]。

由于餐廚垃圾高有機(jī)質(zhì)的特征，在進(jìn)行單相厭氧消化過程中必須將餐廚垃圾進(jìn)行大量的預(yù)處理工作，增加大量的處理成本，并造成處理壓力過大。在二階段反應(yīng)體系中由于有酸化罐的存在，所以反應(yīng)體系能接受更高負(fù)荷的原料，同時由于酸化反應(yīng)充分，產(chǎn)甲烷反應(yīng)器的產(chǎn)氣效率也會有很大的提升[6]。KIM[7]等人利用SRB-UASB兩階段反應(yīng)器處理海洋類有機(jī)廢物得到了不錯的效果，升流式污泥床反應(yīng)器(UASB)甲烷產(chǎn)率可達(dá)到296 L·kg-1CODremoval，有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化率達(dá)到44%。但其缺陷在于從酸化反應(yīng)器出料必須經(jīng)過稀釋才可進(jìn)入UASB反應(yīng)器，這提高了處理成本，同時降低了處理效率。造成這種缺陷的原因在于傳統(tǒng)的2階段反應(yīng)系統(tǒng)只是單純酸化階段與產(chǎn)甲烷階段分開在不同反應(yīng)器中進(jìn)行，其中酸化反應(yīng)器其中含有大量的揮發(fā)性有機(jī)酸(VFA)，這些VFA是第2階段的產(chǎn)甲烷反應(yīng)器中產(chǎn)甲烷菌的底物，但是過量的VFA也同樣會抑制產(chǎn)甲烷菌活性，所以酸化反應(yīng)器內(nèi)的酸化反應(yīng)要適當(dāng)?shù)谋豢刂?，以保證進(jìn)入產(chǎn)甲烷反應(yīng)器的VFA濃度在適宜范圍內(nèi)[8]。然而，有控制酸化反應(yīng)并沒有完全利用酸化反應(yīng)器的反應(yīng)體積和VFA積累優(yōu)勢。劉良[9]等人將第1階段反應(yīng)器改為脫氮反應(yīng)器進(jìn)行實驗研究，脫氮效率達(dá)到最佳可達(dá)到96.78%，但研究中并沒有注重產(chǎn)氣效率的變化。這些研究都提示了將第1階段反應(yīng)器多功能化是值得研究的重點。所以在本研究中，將傳統(tǒng)的酸化反應(yīng)器進(jìn)行的改進(jìn)，通過產(chǎn)甲烷反應(yīng)器內(nèi)污泥回流作用，稀釋第1階段反應(yīng)器內(nèi)的VFA濃度，并且使酸化反應(yīng)器也具有一定的產(chǎn)甲烷能力。

對于升流式反應(yīng)器而言，原料固體含量對其甲烷產(chǎn)率的影響巨大[10]。傳統(tǒng)工藝中采用對原料進(jìn)行過濾來避免升流式反應(yīng)器的故障，但這樣會使預(yù)處理過程變的復(fù)雜，嚴(yán)重減緩了處理效率。所以在本研究中，在第1階段反應(yīng)器通過利用餐廚垃圾的殘渣與輕浮污泥的結(jié)合作用，使第1階段反應(yīng)器也具有降低餐廚垃圾中固體含量的作用，減輕產(chǎn)甲烷反應(yīng)器的處理壓力，增加其處理效率[11]。并通過向兩階段厭氧反應(yīng)器中進(jìn)入不同含固率的餐廚垃圾原料，來評估第1階段反應(yīng)器對固體去除效果的影響，同時也找到適合厭氧反應(yīng)體系處理和產(chǎn)氣的最佳進(jìn)料含固率。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 餐廚垃圾和接種污泥

本試驗所用餐廚垃圾來自于天津碧海環(huán)保技術(shù)咨詢有限責(zé)任公司，餐廚垃圾通過收集、篩分、粉碎、蒸煮、離心、三相分離后的高固體含量的餐廚垃圾污水會作為本研究中厭氧消化處理的主要處理對象。試驗所用的厭氧污泥來自于天津碧海環(huán)保技術(shù)咨詢有限責(zé)任公司200 m3厭氧罐。餐廚垃圾和接種污泥的特性如表1所示。

表1 餐廚垃圾和接種污泥的主要性質(zhì)

1.2 試驗設(shè)備和方法

1.2.1 兩階段厭氧反應(yīng)系統(tǒng)

研究所用厭氧反應(yīng)器系統(tǒng)如圖1所示。反應(yīng)體系有高固反應(yīng)器 (HSR)，緩沖罐和升流式厭氧固體反應(yīng)器(USR)反應(yīng)器組成。其中HSR容積800 L，緩沖罐容積200 L，USR反應(yīng)器容積1000 L。在HSR和緩沖罐之間設(shè)定高度差，使HSR內(nèi)的液體通過重力作用自流至緩沖罐中，緩沖罐中的液體再由隔膜泵泵入USR反應(yīng)器中。在USR反應(yīng)器上方設(shè)置有循環(huán)管路，使USR反應(yīng)器上方的部分污水進(jìn)入HSR，進(jìn)行部分循環(huán)。USR反應(yīng)器所產(chǎn)生的沼氣在反應(yīng)器上方氣體流量計處進(jìn)行部分收集用于甲烷含量的測定，其余部分則進(jìn)行排空。HSR產(chǎn)生的沼氣在其上方的氣體流量計處進(jìn)行部分收集用于甲烷含量的測定，其余沼氣一部分通過氣泵進(jìn)入USR反應(yīng)器用于增加USR反應(yīng)器中H2和CO2的濃度，提高產(chǎn)甲烷菌底物濃度，另一部分則同樣進(jìn)行排空。

1.2.2 USR反應(yīng)器的啟動

厭氧處理系統(tǒng)首先啟動USR反應(yīng)器和緩沖罐，根據(jù)USR反應(yīng)器有效容積進(jìn)行接種，接種量為反應(yīng)器有效容積的60%。先將480 L厭氧污泥注入USR反應(yīng)器中，再加入320 L水補(bǔ)齊800 L反應(yīng)體系。再向緩沖罐中加入200 L的水。然后開啟循環(huán)泵使緩沖罐與USR反應(yīng)器建立起動態(tài)循環(huán)。污水進(jìn)入USR反應(yīng)器的速度為35 L·h-1，即保證24小時后整個系統(tǒng)內(nèi)的液體可以循環(huán)一次，水力停留時間(HRT)為24 h，反應(yīng)器溫度保持在35℃±2℃。運行3天后，進(jìn)料中加入5%的TS<1%的餐廚垃圾污水，水力停留時間為24 h，反應(yīng)器溫度保持在35℃±2℃。此過程中每天監(jiān)測反應(yīng)器內(nèi)pH值變化，使反應(yīng)器內(nèi)pH值維持在7.0～7.6之間。若pH值超出合理范圍，則將進(jìn)料改為清水。此外定期檢測反應(yīng)器內(nèi)COD，TS和產(chǎn)氣量。

1.HSR反應(yīng)器； 2.USR反應(yīng)器； 3.緩沖罐圖1 厭氧反應(yīng)器系統(tǒng)

1.2.3 二階段反應(yīng)系統(tǒng)試驗方案

USR反應(yīng)器測試結(jié)束后，啟動HSR與USR反應(yīng)器聯(lián)合運行。根據(jù)物料中TS含量的差異，將HSR運行分為3個階段，3個階段的進(jìn)料TS含量分別為1%～3%，3%～6%，6%～10%，具體參數(shù)如表2所示。兩相系統(tǒng)運行操作為：一次性向HSR內(nèi)加入600 L原料，并且從USR反應(yīng)器中回流200 L污水用于HSR內(nèi)的接種，添加完畢后開啟攪拌1 h讓餐廚垃圾殘渣和厭氧污泥混合均勻，然后靜止2～4 h確保HSR內(nèi)餐廚垃圾和污泥的復(fù)合物懸浮在罐內(nèi)上方。此過程中，HSR進(jìn)料濃度維持在11%，溫度維持在25℃±2℃。每隔8 h向緩沖罐中加入200 L經(jīng)HSR處理后的餐廚垃圾污水，以保證USR反應(yīng)器的正常進(jìn)料運行。USR反應(yīng)器水力停留時間為8 h，溫度維持在35℃±2℃。根據(jù)進(jìn)料濃度的不同，每1～3天對HSR進(jìn)行排渣。反應(yīng)體系運行期間每天采集樣品并檢測HSR和USR反應(yīng)器內(nèi)pH值、總固體(TS)、化學(xué)需氧量(COD)、污泥體積指數(shù)(SVI)、揮發(fā)性脂肪酸(VFA)、沼氣產(chǎn)量及甲烷產(chǎn)率，以此來評估厭氧系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性和產(chǎn)氣效率。

表2 高固反應(yīng)器(HSR)進(jìn)料參數(shù)

1.3 參數(shù)測定及方法

pH值測定采用手持pH檢測計進(jìn)行現(xiàn)場測定；總固體(TS)，可揮發(fā)性固體(VS)，化學(xué)需氧量(CODcr)等常規(guī)參數(shù)使用標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行測定[12]。

筆者研究中利用液相色譜儀對樣品中的揮發(fā)性脂肪酸(VFA)進(jìn)行測定，使用紫外檢測器。色譜柱為安捷倫HPX-87H色譜柱，流動相為0.015 mol·L-1磷酸二氫鉀和甲醇以97∶3混合，柱溫箱溫度30℃，每個樣品反應(yīng)時間為50分鐘。

沼氣產(chǎn)量由厭氧消化系統(tǒng)中的氣體流量計和電子數(shù)控設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)計。沼氣中甲烷含量使用氣相色譜儀進(jìn)行測定，采用了TCD檢測器和PEG-20M毛線管柱，以氦氣為載氣，流速30 mL·min-1。柱箱、進(jìn)樣器和檢測器溫度分別為150℃，80℃和180℃。

2 結(jié)果與討論

2.1 進(jìn)料含固率對HSR和USR反應(yīng)器COD去除率和OLR的變化情況

圖2表示了兩相反應(yīng)不同階段中HSR和USR反應(yīng)器內(nèi)COD去除率的變化情況。其中HSR中COD去除率在前2個階段中基本維持在15%左右。這說明在原料TS從1%到6%上升的過程中，HSR內(nèi)的COD消耗量并沒有太大的區(qū)別。這也說明在反應(yīng)的前2個階段，反應(yīng)器內(nèi)細(xì)菌的酸化作用較弱，同時產(chǎn)甲烷菌的產(chǎn)甲烷能力也不強(qiáng)，COD總消耗量較低。在第3階段中，原料TS上升到6%到11%，此時HSR中COD去除率有所下降，并且起伏較大，極不穩(wěn)定。這說明了在這一階段反應(yīng)器水解細(xì)菌的活動逐漸增強(qiáng)，這些細(xì)菌會水解少數(shù)固形物從而造成了HSR內(nèi)COD總量的上升，同時引起了反應(yīng)器內(nèi)環(huán)境的改變，進(jìn)一步不利于產(chǎn)甲烷菌對COD的消耗作用[13]。但同時反應(yīng)器內(nèi)的酸化細(xì)菌變得相對活躍，從而保證COD去除率并沒有大幅度的降低，維持在一個相對穩(wěn)定的范圍內(nèi)[14]。而對于USR反應(yīng)器來說，HSR的排料及為其進(jìn)料。當(dāng)在第3階段HSRCOD去除率在降低時，USR反應(yīng)器COD進(jìn)料就會增長，從而引起了USR反應(yīng)器在第3階段去除率的略微下降?？傮w來說，兩階段反應(yīng)體系系統(tǒng)在高TS(6%～11%)進(jìn)料情況下，COD去除率較為穩(wěn)定。HSRCOD去除率雖然相對較低，但為USR反應(yīng)器起到了良好的緩沖作用，減輕了USR反應(yīng)器的處理壓力，保證了其穩(wěn)定運行。但是相比USR單相反應(yīng)器運行狀況而言，雙相系統(tǒng)中USR反應(yīng)器在同負(fù)荷下COD去除率略有降低，原因有可能是HSR對原料中TS的處理不夠徹底，致使USR反應(yīng)器進(jìn)料中TS含量升高，從而引起了反應(yīng)器內(nèi)部分污泥的流失，造成處理效率的略微下降。

圖2 不同階段HSR和USR反應(yīng)器內(nèi)COD去除率變化情況

圖3表示了兩相反應(yīng)不同階段中HSR和USR反應(yīng)器OLR的變化情況?？梢院苊黠@地發(fā)現(xiàn)在不同階段HSR中OLR呈現(xiàn)明顯的上升趨勢，從起始的8.5 kgCOD·m-3d-1上升至最后的10.3 kgCOD·m-3d-1，而USR反應(yīng)器OLR則上升較為緩慢，僅僅從起始處的6.9 kgCOD·m-3d-1上升至7.4 kgCOD·m-3d-1。這表明了在高TS含量進(jìn)料的情況下，HSR對USR反應(yīng)器負(fù)荷起到了良好的緩沖作用，讓USR反應(yīng)器能保持相對穩(wěn)定高效的處理處理能力。

圖3 不同階段HSR和USR反應(yīng)器內(nèi)OLR變化情況

2.2 進(jìn)料含固率對HSR和USR反應(yīng)器VFA和pH值的變化情況

圖4表示了兩相反應(yīng)不同階段中HSR和USR反應(yīng)器內(nèi)VFA的變化情況。隨著進(jìn)料TS含量的增大，HSR中的VFA含量從15300 mg·L-1上漲到18310 mg·L-1，其中VFA濃度在反應(yīng)的第3階段上升較快，而在前2個階段相對平緩。造成這種現(xiàn)象的原因有可能是在前2個階段中原料TS含量相對較低，再加之USR反應(yīng)器回流的污水對HSR內(nèi)的污水濃度起到稀釋作用，所以導(dǎo)致HSR內(nèi)整體環(huán)境不適宜細(xì)菌的水解和酸化，VFA產(chǎn)生速率緩慢。在第3階段中隨著原料TS含量的增加，原料中有機(jī)質(zhì)的含量也進(jìn)一步增加，水解細(xì)菌和酸化細(xì)菌的活性逐漸增強(qiáng)，促進(jìn)了VFA的產(chǎn)生。但是由于回流稀釋作用的存在，HSR中的條件不會完全變化為酸化水解的最佳條件，所以VFA濃度雖然有所上升，但是并沒有大量積累。同時這種VFA少量積累的現(xiàn)象也減輕USR反應(yīng)器的處理壓力，不會讓USR反應(yīng)器內(nèi)的VFA濃度迅速的升高。從圖中也可以看出，在第3階段運行過程中USR反應(yīng)器中VFA最大積累量只達(dá)到573 mg·L-1，遠(yuǎn)沒有到達(dá)可以抑制產(chǎn)甲烷菌活性的臨界濃度[15]。圖5則表示了HSR和USR反應(yīng)器內(nèi)pH值的變化情況，隨著進(jìn)料TS含量的增加，HSR中的pH值由6.4下降至5.9。原因可能是在原料混合時隨著餐廚垃圾殘渣的加入同時也加入了一些餐廚垃圾污水，另外也與反應(yīng)器內(nèi)水解和酸化作用的增強(qiáng)有關(guān)。而USR反應(yīng)器中pH值則一直穩(wěn)定在7以上，這表明了USR反應(yīng)器對高酸度原料具有一定的抗沖擊力。

圖4 不同階段HSR和USR反應(yīng)器內(nèi)VFA變化情況

圖5 不同階段HSR和USR反應(yīng)器內(nèi)pH值變化情況

2.3 進(jìn)料含固率對HSR和USR內(nèi)TS和SVI的變化情況

圖6表示了兩相反應(yīng)不同階段中HSR和USR反應(yīng)器內(nèi)TS的變化情況。在反應(yīng)的前2個階段，HSR進(jìn)料TS分別為1%～3%，3%～6%。而HSR中TS含量卻維持在1.3%以下。這表明了在HSR當(dāng)中，餐廚垃圾殘渣與USR反應(yīng)器回流而來的部分輕浮污泥結(jié)合效果較好，使HSR中的大部分固形物都漂浮在反應(yīng)器液面上層，從而使得進(jìn)入USR反應(yīng)器的污水TS含量較低。所以前2個階段USR反應(yīng)器中TS含量穩(wěn)定在2.8%左右，基本不受影響。反應(yīng)的第3階段中，隨著原料濃度升高到6%～11%，HSR內(nèi)TS含量由1.3%升高到1.8%。造成這種現(xiàn)象的原因有可能是HSR中的餐廚垃圾殘渣較多，輕浮污泥無法將其全部結(jié)合并漂浮到液面上層。在第3階段中USR反應(yīng)器內(nèi)TS含量發(fā)生了明顯的下降，這是因為餐廚垃圾殘渣大量進(jìn)入USR反應(yīng)器內(nèi)并與厭氧污泥相結(jié)合，由于餐廚垃圾殘渣相對較輕無法在向上水流的沖刷下繼續(xù)保留在反應(yīng)器內(nèi)，所以反應(yīng)器內(nèi)一些污泥被餐廚垃圾殘渣攜帶出反應(yīng)器，造成了USR反應(yīng)器中TS含量的下降。雖然USR反應(yīng)器內(nèi)厭氧污泥受到了部分損失，但總體來說損失速率較慢，并且在此階段后期污泥含量保持在了2%左右。這也表明了新型USR反應(yīng)器本身也具有一定抗高TS含量原料的能力，突出了反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢。圖7也表明了USR反應(yīng)器內(nèi)SVI在第3階段大幅度上升后趨于穩(wěn)定。這也說明了USR反應(yīng)器對高TS含量的原料有一定的耐受力。

圖6 不同階段HSR和USR反應(yīng)器內(nèi)TS變化情況

圖7 不同階段HSR和USR反應(yīng)器內(nèi)SVI變化情況

2.4 進(jìn)料含固率對HSR和USR反應(yīng)器甲烷產(chǎn)率的變化情況

圖8表示了兩相反應(yīng)不同階段中HSR和USR反應(yīng)器甲烷產(chǎn)率的變化情況。由于HSR是依靠USR反應(yīng)器回流液進(jìn)行接種，因此接種污泥含量較少，質(zhì)量較差。又因為HSR進(jìn)料TS含量較高、反應(yīng)器內(nèi)pH值較低等因素，造成HSR甲烷產(chǎn)率極低。但根據(jù)反應(yīng)器設(shè)計原理，HSR主要作用是幫助USR反應(yīng)器緩沖進(jìn)料負(fù)荷和降低進(jìn)料TS含量，以保證USR反應(yīng)器的穩(wěn)定運行。USR反應(yīng)器在前2個階段的甲烷產(chǎn)率要高于第3階段,最高可達(dá)到294.8 L·kg-1CODremoval。在第3階段中USR反應(yīng)器的產(chǎn)甲烷效率基本穩(wěn)定在240 L·kg-1CODremoval，相比較USR單相運行階段而言兩相系統(tǒng)中USR反應(yīng)器甲烷產(chǎn)率略有降低。原因有可能是在兩相反應(yīng)系統(tǒng)中USR反應(yīng)器進(jìn)料TS稍有升高，從而導(dǎo)致USR反應(yīng)器內(nèi)污泥流失所造成的。但從總體來說，兩階段反應(yīng)體系無論在預(yù)處理、總處理效率和總甲烷產(chǎn)率上相比較單相反應(yīng)體系都具有一定的優(yōu)勢[16]。

圖8 不同階段HSR和USR反應(yīng)器內(nèi)甲烷產(chǎn)率變化情況

3 結(jié)論

HSR和USR反應(yīng)器兩相運行時，在進(jìn)料含固率為1%～6%時，HSR對餐廚垃圾殘渣的處理效果較好，HSR內(nèi)含固率為1.3%以下，并且USR反應(yīng)器此階段COD去除率達(dá)到80%以上，產(chǎn)甲烷效率最高達(dá)到294.8 L·kg-1CODremoval，這說明此條件下更適宜于兩相反應(yīng)系統(tǒng)的運行。而當(dāng)進(jìn)料含固率為6%以上時，HSR去除餐廚垃圾殘渣的處理效率明顯降低，HSR內(nèi)TS升到到1.8%以上，USR反應(yīng)器COD去除率下降至80%以下，甲烷產(chǎn)率下降至250 L·kg-1CODremoval以下，這表明高固含量的原料對雙相系統(tǒng)有明顯的抑制作用。另一面，二階段反應(yīng)系統(tǒng)的總體處理效率和甲烷產(chǎn)率也要略高于單相反應(yīng)器處理結(jié)果，比單相反應(yīng)器更適宜于餐廚垃圾的處理和利用。今后的研究主要更注重于降低反應(yīng)器運行成本，同時進(jìn)一步優(yōu)化反應(yīng)器處理效率并且在此基礎(chǔ)上對反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)酸菌群同樣進(jìn)行細(xì)致的結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)勢菌屬的確定，為反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)一步放大和工業(yè)化提供基礎(chǔ)。

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Influence of Solid Concentration of Kitchen Waste on Its Two-stage Anaerobic Digestion /

TANG Ruo-hao1,2, YU Liang2, JIA Shi-ru1, CHEN Shu-lin2, LI De-mao2/

(1. Key Laboratory of Industry Microbiology, Ministry of Education; Tianjin University of Science and Technology, Tianjin 300457, China; 2. Tianjin Key Laboratory for Industrial BioSystems and Bioprocessing Engineering, Tianjin Institute of Industrial Biotechnology, Chinese Academy of Sciences, Tianjin 300457, China)

Kitchen waste was treated by two-stage anaerobic digestion system(HSR- USR). The effects of different feeding TS(1%～10%) on COD, OLR, pH, VFA, TS, SVI and methane production rate were investigated under condition of 35℃. The results showed that the HSR reactor had a high TS removal efficiency when feeding TS were below 6%, which could ensure its effluent flowing into USR reactor with the TS concentration below 1.5%. The USR reactor also obtained a high COD removal of 81% with a methane production rate of 294 L·kg-1CODremoval. But when the feeding TS was above 6%, the TS removal efficiency of HSR reactor decreased, and its effluent TS was 1.8% or more. Simultaneously, both COD removal efficiency and methane production rate in USR reactor were also decreased.As a whole, this two-stage system had satisfied treatment efficiency for the kitchen waste with TS below 6%.

kitchen waste; two-stage anaerobic digestion system; total solid concentration; methane production

2016-04-08

2016-06-03

項目來源： 天津市科技計劃項目(12ZCZDSY15200)

湯若昊(1990- )，男，碩士研究生，研究方向為厭氧消化制沼，E-mail：tang_rh@tib.cas.cn 通信作者： 李德茂，E-mail：li_dm@tib.cas.cn

S216.4; X705

A

1000-1166(2017)03-0044-06