高固体浓度鸡粪厌氧消化氨氮耐受性能研究:以长期实验为例

以高固体鸡粪(total solid,TS 15%)为研究对象,利用3个全混式厌氧反应器(CSTR),在有机负荷(OLR)分别为1.5、2.3和4.5 gVS·L^(-1) d^(-1)挥发性固体,水力停留时间(HRT)分别为60、40和20 d的条件下,通过长期连续试验考察高固体鸡粪厌氧消化产气性能。试验结果表明,当有机负荷为1.5 gVS·L^(-1) d^(-1)(R1),发酵液总氨氮(TAN)浓度达到7.5 g·L^(-1),反应器甲烷产率仍高达0.33 L·g^(-1) VS,并且总挥发性有机酸(TVFA)保持在较低水平(<0.5 g·L^(-1));而当有机负荷升高至2.3 gVS·L^(-1) d^(-1)(R2),TAN浓度为7.2 g·L^(-1),反应器仍可保持较高的甲烷产率(0.31 L·g^(-1) VS),但是出现明显的有机酸积累(6.4 g·L^(-1));进一步增加有机负荷至4.5 gVS·L^(-1) d^(-1)(R3),运行至100 d后,反应器产气停止。另外,以反应器运行稳定阶段的出料沼液作为接种物测定污泥的比产甲烷活性(SMA),R1和R2反应器的SMA值分别为0.048和0.039 gCOD·g^(-1) VSS·d^(-1),SMA值与其他低氨水平鸡粪厌氧反应器相当。通过主成分分析以及文献对比发现,较低的OLR有利于提高微生物对氨氮的耐受能力,对于高固体鸡粪厌氧消化,相对较低的OLR(<3 gVS·L^(-1) d^(-1))是必要的。通过合理调控有机负荷,可以实现高固体鸡粪连续稳定厌氧处理。