厌氧消化系统酸化预警及调控技术研究进展

厌氧消化是有机废弃物资源化利用的重要技术之一,但在实际工程运行中,由于物料特性以及操作参数等因素变化,易引起有机酸累积,造成系统产气率下降,甚至酸化失败问题。本文在总结国内外研究进展的基础上,简述了酸累积的危害,剖析了引起酸化的主要原因,并分别从酸化预警、酸化调控两方面总结了厌氧系统在酸化前后所需采取的应对措施,建议进一步加强酸化预警指标体系的完善,突破环境耐受型微生物菌群驯化技术瓶颈,同时开展基于内源酸碱缓冲体系增强厌氧系统抗冲击性能方面的研究,以期为提高厌氧消化反应器的处理效率和运行稳定性提供参考。

胞外聚合物对厌氧消化酸化预警作用的研究

针对餐厨垃圾高负荷厌氧消化极易酸化且缺乏有效预警指标的技术问题,在中温条件下进行模拟餐厨垃圾单相厌氧消化实验。通过分析对比pH值、产气量、挥发性脂肪酸(VFA)以及胞外聚合物(EPS)等指标在消化过程中的变化,比较了这些指标的酸化预警能力与时间上的先后性。结果表明:pH值在第26 h降到5.5以下,产气量在第22 h增幅小于1%,VFA质量浓度在第22 h超过10000 mg/L,以常规指标作为酸化预警指标存在一定的滞后性。EPS能更敏感地对体系变化做出反映,即在体系酸化前胞外多糖质量浓度下降,胞外蛋白质质量浓度上升,蛋白质与多糖质量浓度比值整体趋势持续上升直至酸化。以EPS中的蛋白质与多糖质量浓度比作为酸化预警指标能比传统指标提前约5 h,便于对体系及时作出调整,减少工程上不必要的损失。

厌氧发酵中挥发酸含量与碳酸氢盐碱度的滴定法修正

为探寻简单可行的厌氧发酵过程中挥发性脂肪酸(VFA)质量浓度与碳酸氢盐(TIC)碱度的测试方法,选用Nordmann滴定法与精密仪器法,在实验室条件下,对中温全混式鸡粪发酵液进行比较测定,并对该滴定法进行一定的修正。实验结果表明,修正前滴定法与精密仪器法测得的VFA质量浓度及TIC碱度存在极显著差异,均值相对误差均在50%以上,修正后差异性不显著,均值相对误差显著降低,且在有机负荷高于4.0 g/(L·d)时,均值相对误差低于10%,可实现更为简便准确的VFA及TIC质量浓度测定;修正后滴定法测得的总VFA质量浓度与气相色谱法测得的乙酸质量浓度间存在良好的相关关系,可实现由滴定法估算实际厌氧发酵中的乙酸质量浓度;在对厌氧发酵系统的酸化预警作用中,相比于pH值,采用修正后滴定法测得的VFA与TIC质量浓度比更为及时有效。