餐廚垃圾厭氧消化污泥表面性質(zhì)及泡沫潛能研究.pdf

1、餐廚垃圾厭氧消化系統(tǒng)中含有大量具有表面活性的物質(zhì)，這些物質(zhì)的存在會(huì)改變厭氧消化污泥的表面性質(zhì)以及泡沫潛能，甚至誘發(fā)嚴(yán)重的泡沫現(xiàn)象。故了解這些物質(zhì)對(duì)污泥表面性質(zhì)和泡沫潛能的影響，對(duì)預(yù)防厭氧消化系統(tǒng)泡沫的產(chǎn)生和過程恢復(fù)具有重要意義。因此利用不同碳氮比和有機(jī)負(fù)荷的批次試驗(yàn)，探究餐廚垃圾厭氧消化過程中底物和中間代謝產(chǎn)物、胞外聚合物對(duì)表面張力的影響；以餐廚垃圾中溫厭氧消化污泥為研究對(duì)象，分別考察不同濃度的底物和中間代謝產(chǎn)物的單組分及其組合對(duì)污泥表

2、面張力、黏度、發(fā)泡趨勢(shì)和泡沫穩(wěn)定性的影響。得到如下結(jié)果：
　?、僖圆蛷N垃圾為底物，經(jīng)過馴化之后的污泥TA、TAN、VFA等中間代謝產(chǎn)物含量偏低，可用于研究外加物質(zhì)對(duì)污泥表面性質(zhì)和泡沫潛能的影響。而且，餐廚垃圾有機(jī)負(fù)荷（Organic Loading，OL）在1.5gVS·L-1～4gVS·L-1之間時(shí)，能夠觀察到污泥泡沫潛能與表面張力和黏度是具有一致性的。
　　②批次試驗(yàn)過程中，在相同OL情況下，C/N=30甲烷產(chǎn)率和VS去

3、除率最高；在相同C/N的情況下，甲烷產(chǎn)率和VS去除率隨著OL的增加而降低。本試驗(yàn)中OL為5gVS·L-1、C/N=30的反應(yīng)體系中的甲烷產(chǎn)率最高能夠達(dá)到理論值的95％，VS去除率高達(dá)96.31%。在厭氧消化過程中，作為底物的淀粉、蛋白質(zhì)和油脂在厭氧消化過程的降解特征都受到了C/N和OL的影響。
　?、叟卧囼?yàn)過程中，當(dāng)C/N相同，有機(jī)負(fù)荷低于15gVS·L-1時(shí)，反應(yīng)體系VFA含量隨著有機(jī)負(fù)荷增加而升高，最高可達(dá)5034mg·L-

4、1；當(dāng)有機(jī)負(fù)荷超過15gVS·L-1時(shí)，增加有機(jī)負(fù)荷會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成嚴(yán)重的酸抑制，系統(tǒng)中VFA含量不再增加。此外，當(dāng)有機(jī)負(fù)荷高于10gVS·L-1時(shí)，反應(yīng)器運(yùn)行初期都受到了酸抑制，但是整個(gè)消化過程不會(huì)受到氨抑制。
　?、茉谂卧囼?yàn)中，各個(gè)反應(yīng)器中EPS含量都是呈現(xiàn)出降低的趨勢(shì)，在OL低于15gVS·L-1時(shí)，C/N對(duì)EPS含量的影響較小，且隨著厭氧消化的進(jìn)行EPS含量逐漸減小，最終趨于穩(wěn)定；當(dāng)OL高于20gVS·L-1，EPS含量的變

5、化較大，尤其是C/N=30的反應(yīng)器。
　　⑤在整個(gè)消化過程中，各體系中的表面張力幾乎都是呈先下降再上升的趨勢(shì)，且相同C/N條件下，OL越高表面張力越低；在OL相同的情況下，C/N對(duì)表面張力的影響相對(duì)較小。此外，還可以推斷出底物以及中間代謝產(chǎn)物含量的變化是對(duì)污泥的表面性質(zhì)有影響的。
　　⑥針對(duì)批次實(shí)驗(yàn)結(jié)果，通過對(duì)各個(gè)指標(biāo)的相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)油脂、蛋白質(zhì)、EPS、VFA、乙酸、丙酸都與表面張力呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)，而TA、TAN含量與表

6、面張力呈顯著正相關(guān)。
　　⑦通過外加底物、中間代謝產(chǎn)物會(huì)改變餐廚垃圾厭氧消化污泥表面性質(zhì)和泡沫潛能，但是這些物質(zhì)（除了油酸和明膠）引起污泥表面張力的變化、黏度的變化與FT、FS的變化并沒有一致的相關(guān)性，確定污泥發(fā)泡可能性的最佳測(cè)定方法是測(cè)定污泥的FT和FS。
　?、嘣诓蛷N垃圾厭氧消化反應(yīng)體系中，油酸和明膠不僅能夠顯著降低污泥表面張力，而且還能顯著提高污泥的FT和FS，因此認(rèn)為這兩種物質(zhì)的存在是誘發(fā)泡沫的主要潛在因子；玉米油的