溫度對城市生活垃圾厭氧消化的影響
摘要:在TS的質量分數為15.5%的半干式條件下,通過對城市生活垃圾厭氧消化進行批量實驗,研究了溫度對厭氧消化過程的影響,探討了不同消化溫度對產氣量、發酵啟動時間以及溫度從55 ℃突降到20 ℃時對厭氧反應器產氣量的影響等方面的問題。實驗結果表明,城市生活垃圾厭氧消化的較佳溫度為55 ℃,消化時間短,產氣率高,啟動時間較快,沼氣中的甲烷的平均體積分數為66.3%。
關鍵詞:溫度;城市生活垃圾;厭氧消化
近年來,隨著國民經濟的飛速發展,城市化進程不斷加快,城市人口不斷增多,城市生活垃圾產量日益增加,據統計[1],我國垃圾的歷年堆存量已達到60億t,全國200多座城市已陷入“垃圾圍城”之中,1997年,全國生活垃圾日清運量約為1~1.2億t,還以年均8%~10%的速度增長。如何實現城市生活垃圾的“減量化、無害化、資源化”處理,消除城市環境污染和實現資源二次利用的可持續發展已成為我國必須解決的重大問題[2, 3]。
溫度是影響厭氧生物處理工藝的重要工藝參數。厭氧消化的溫度與有機物的厭氧分解過程有密切的關系,不同的溫度范圍內存在不同類型的微生物,研究者根據產甲烷菌在不同溫度下的最佳活性將厭氧發酵分為3個溫度范圍:50~55 ℃稱為高溫發酵;30~35 ℃稱為中溫發酵;15~20 ℃稱為低溫發酵[4, 5]。而一般農村沼氣發酵罐隨著自然環境的溫度變化而變化,稱為常溫發酵。一般認為,厭氧生物反應可以在很寬的溫度范圍(5~83 ℃)內進行,而產甲烷作用則可以在4~100 ℃的溫度范圍內發生。溫度主要是通過對厭氧微生物細胞內某些酶的活性的影響而影響微生物的生長速率和微生物對基質的代謝速率,這樣會影響到厭氧生物處理工藝中污泥的產量,有機物的去除速率,反應器所能達到的處理負荷;溫度還會影響有機物在生化反應中的流向和某些中間產物的形成以及各種物質在水中的溶解度,會影響到沼氣的產量和成分等[6, 7]。

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