厨余垃圾厌氧消化处理难点及调控策略分析

时间：2022-08-16作者：信和(天津）环保科技发展有限公司浏览：147

1.厨余垃圾特性

厨余垃圾的含水率较高，一般在80%左右，其余干物质以可降解**物为主。干物质中包括碳水化合物、蛋白质、脂肪、木质纤维素、油脂和少量的金属元素等。其中，碳水化合物、蛋白质、脂肪的含量通常**过干物质的70%，具有较高的产甲烷潜力，使厨余垃圾的厌氧消化成为可能。厨余垃圾的碳氮比(C/N)一般在10～30，符合厌氧消化C/N值在20～25的要求。

2.厌氧消化机理

厌氧消化过程可分成水解、酸化、产乙酸和产甲烷4个阶段。水解阶段厨余垃圾中的碳水化合物、蛋白质和脂肪等悬浮颗粒**质被微生物水解成如多糖、多肽和**酸等可溶**质；酸化阶段短链**质被产酸菌降解成如葡萄糖、氨基酸、VFAs(挥发性脂肪酸)、NH3和H2S等；乙酸化阶段葡萄糖和氨基酸被产乙酸菌利用生成乙酸、H2和CO2；甲烷化阶段产甲烷菌将乙酸、H2转化成CH4和CO2。

3.厨余垃圾厌氧消化存在问题

厨余垃圾的营养物质丰富，C/N符合厌氧消化的要求，但是总结近年国内外文献发现，厨余垃圾的厌氧消化仍然面临许多问题：

1)厨余垃圾的颗粒较大，且其中复杂的**质，如木质素和角蛋白在厌氧条件下几乎不可生物降解，而化合物如木质纤维素和细胞壁虽可生物降解，却很难被生物利用，这些因素都会减慢厨余垃圾的水解速度，延长厌氧消化的停滞时间。

2)与产酸菌相比，产甲烷菌的时代周期长，消耗**酸的能力有限，且易受环境因素波动和重金属等有毒物质的影响，故当系统**负荷较高时，VFAs的产生和消耗不平衡，易有系统酸化的情况出现。另外，氨氮是微生物的营养物质，且能够提高系统的缓冲能力，但是厨余垃圾的蛋白质含量较高时，厌氧消化系统经常面临氨氮抑制的问题，抑制厌氧微生物的活性，使得系统产气效率降低。

3)产甲烷菌是古生菌，主要分为乙酸营养型甲烷菌和氢营养型甲烷菌两大类群。在产甲烷阶段，乙酸营养型产甲烷菌发挥主要作用，将乙酸脱羧分解成为CH4和CO2，而氢营养型产甲烷菌将H2作为电子供体，CO2作为电子受体，最后生成CH4和H2O。但是，厨余垃圾厌氧消化产生的沼气中CH4只占40%～70%，剩下的大部分是CO2，少量的H2S和其他杂质，所以产物沼气热值低。

厨余垃圾中的**物通常以颗粒物形式存在，且成分复杂，包含木质纤维素、蛋白质、脂肪等大分子**物，水解过程缓慢，是厨余垃圾厌氧消化的限速步骤。物理、化学、生物等预处理方法可减小厨余垃圾颗粒物的尺寸、破坏大分子难降解**物的结构，加速水解，缩短厌氧消化停滞时间，提高甲烷产量。


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