连续流厌氧动态膜混合发酵系统的优化及运行效能研究

为探究厌氧动态膜反应器进行厌氧混合发酵产甲烷的连续运行效能,以玉米秸秆(CS)和餐厨垃圾(FW)为混合基质,通过批次试验优化了厌氧发酵系统启动阶段的关键参数。在此基础上启动运行了连续流厌氧动态膜混合发酵系统并解析了该系统的运行效能和动态膜截留效能。结果表明:CS与FW的最优基质混合质量比(CS/FW)为2.399时甲烷产量最高;设定CS/FW=2.399,接种比由0.272逐渐增至1.019,相应的甲烷产量先增后降,接种比应不高于0.815。设定CS/FW为2.399,在有机负荷为10.86 g/(L·d)时,采用连续进料方式运行中温厌氧动态膜混合发酵系统,经过66 d的启动和连续运行,可获得稳定的甲烷产量(平均为1.68 L/(L·d)),且系统内无总挥发性脂肪酸(TVFA)累积,碱度和pH均在厌氧发酵适宜范围内。同时,在厌氧动态膜混合发酵系统运行过程中,动态膜形成后系统的出料浊度可稳定在100 NTU以下,动态膜固液分离效果好。

连续流动态膜餐厨垃圾和剩余污泥厌氧混合发酵系统的运行效能

为探究厌氧动态膜生物反应器(DMBR)在典型城市有机废弃物厌氧发酵领域应用的可行性,以餐厨垃圾(FW)和剩余污泥(WAS)为处理对象,在连续流条件下探究动态膜FW和WAS厌氧混合发酵系统的运行效能,并优化基质混合比(FW/WAS)和食微比(F/M)。结果表明,以水力停留时间(HRT)和有机负荷(OLR)分别为62.5 d和(1.84±0.45) g·L^(-1)·d^(-1)为初始条件,在连续流下启动FW和WAS厌氧混合发酵系统,经过72 d的运行,系统pH稳定在7.6~8.0,平均甲烷产量达到(0.41±0.08) L·L^(-1)·d^(-1),无短链挥发性脂肪酸(VFA)累积且TVFA/碱度最大比值仅为0.024,表明系统启动成功且运行稳定。通过对动态膜的特性分析可知,动态膜形成快速,可在较短时间内实现低浊度(<50 NTU)出料,动态膜截留效果显著。通过FW/WAS和F/M的批次优化实验可知,厌氧混合发酵系统最优FW/WAS为4.4∶1 (基于VS),定期调整优化FW/WAS有望取得更高的系统甲烷产率;相应的系统能够耐受的最大F/M为0.944,为后续充分发挥连续流动态膜FW和WAS混合发酵系统的最大效能提供依据。本研究结果可为典型城市有机废物厌氧发酵产甲烷系统的低碳高效稳定运行提供参考。