半连续式厨余和牛粪混合厌氧消化 (2007年)
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第
34
卷增刊
E
2007
年
北京化工大学学报
Vol. 34, Sup. II
2007
JOURNAL
OF
BEUING
UNlVERSITY
OF
CHEMICAL
TECHNOLOGY
半连续式厨余和牛粪混合厌氧消化
李荣平李秀全樨
(北京化工大学化学工程学院，北京
100029)
摘
要
z
在中温
35
'c下，通过半连续运行方式，对牛粪、厨余的单独消化以及厨余和牛粪的混合消化进行了对比研
究。试验结果表明，由于混合消化提供了较佳的水解酸化
pH
值范围，提高了缓冲能力，改善了碳氮比，因此其产气
性能明显好于单独消化。其中，厨余和牛粪中的挥发性固体
(VS)
质量比为
3:1
时混合消化效果最佳，甲烧产率为
0.23
L!
(gVS)
，分别是牛粪和厨余单独消化时的
3.8
和1.
6
倍，
VS
去除率高达
71.9%
。这说明，混合消化是提高
厌氧消化性能的有效途径之一。
关键词:厨余;牛粪;生物气;混合厌氧消化
中图分类号:
X705
引言
厌氧消化技术是处理高放度有机废水及废物的
有效途径之一，用于处理厨余，不仅能够消除由此带
来的环境污染，还可以实现垃圾资源化，回收生物气
等目的
[1-2]
。但是，厨余单独消化，容易导致消化失
败。例如，
Han
等
[3]
在厌氧消化水果、蔬菜垃圾的研
究中发现，由于挥发性脂肪酸累积和
pH
值降低，生
物产气过程受到抑制。据报道，在厨余中加入具有
一定缓冲能力的有机废水
[1.4]
(通常为动物粪便废
水或者市政污水)进行混合消化，可以获得很好的消
化效果。混合消化的优势很多，例如可以稀释厨余
中的高盐分、高油脂，促进物料的营养平衡，增强系
统稳定性，并获得更高的容积产气量等。
牛粪是常用于厌氧消化的原料之一，与厨余等
易降解有机物进行混合消化可获得很好的效果。例
如，
Callaghan
等
[5]
通过牛粪与鸡粪、鱼废料及饮料
厂废料等进行泪合消化，所获得的累积产气量明显
高于牛粪单独消化的累积产气量。
El-Mashad
和
Zhang[4]
利用食品垃圾和牛场粪便进行了半连续混
合消化研究，分别获得了。
.48
和
0.50
L!
(gVS)
的
产气量，但是他们没有设立厨余和牛粪单独消化的
对照组，难于比较混合消化与单独消化的效果。同
收稿日期:
2007-09-29
基金项目:北京市自然科学基金
(8062023)
第一作者:女，
1978
年生，博士生
关通讯联系人
E-mail: xjli@mail.buct.edu.cn
时，在厌氧消化方面，国内的研究主要集中于批式
庆氧发酵上，对实际应用较广泛的连续或半连续方
式运行的研究很少。因此，本文在半连续方式下，对
厨余和牛粪的单独消化及海合消化分别进行了试验
研究，对两种情况下有机物去除效果、消化产气性能
及系统稳定性进行了对比，并对厨余和牛粪在混合
消化过程中的作用进行了探讨。
1
材料与方法
1.
1
原料
厨余取自北京化工大学食堂的世脚池，剔出骨
头、塑料袋、纸杯等杂质，用食物粉碎机切碎搅匀，贮
存在一
20
'c冰箱中备用。牛粪取自河北大厂县的
某肥牛养殖基地。加入自来水稀释牛粪并用
20
目
的筛子除去纤维，所得滤液贮存在一
20
'c冰箱中备
用。厨余和牛粪的理化性质见表
1
。
1.
2
试验装置
厌氧消化试验装置采用两相消化，以防止厨余
酸化影响到整个消化系统，如图
1
所示。根据水力
停留时间
(HRT)
设置，两相消化装置分为酸化相和
甲烧相两个反应器，有效容积分别为
0.6
L
和
3.0
L
。半连续方式为每天定时进出料一次，整个试验
持续
2
个月。具体运行为:根据酸化相和甲烧相中
HRT
的设置(酸化相中
2
d
，甲炕相中
10
d)
，从甲:皖
相排出一定体积的水，然后将酸化相中相同体积的
出水作为甲'脆相进水用泵打入，完成厌氧产气。
试验采用中温厌氧消化，厌氧消化器放置在恒温
箱中，消化温度控制在(3
5
士1)'C，转速为
120r/min
。
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