接种和预处理对餐厨垃圾高温厌氧消化的影响

高温厌氧消化工艺代谢速率、有机质的去除率和致病细菌的杀灭率均比中温厌氧消化工艺要高，应用于餐厨垃圾的资源化处理具有极大的优势。

高温厌氧消化工艺一方面满足了餐厨垃圾高固体含量的要求，具有更高的有机负荷率和产气效率；另一方面高温条件下驯化的厌氧微生物对环境温度变化具有较好的适应能力，符合实际运行工艺的要求。目前，如何快速地将中温微生物转变为高温微生物、如何维持高温厌氧消化过程的稳定性、如何控制餐厨垃圾的酸化水解过程等问题逐渐受到研究者的关注，成为高温厌氧消化研究的热点。本研究利用模拟的厌氧消化装置，选用单相高温厌氧消化的工艺，在保持餐厨垃圾原生态的条件下，研究了接种和预处理对餐厨垃圾高温厌氧消化的影响。高温菌种的驯化、接种物的数量以及矿物材料预处理对餐厨垃圾高温厌氧消化的影响是本研究的重点。

通过试验分析以获得餐厨垃圾高温厌氧消化接种物的驯化方式以及用量，并且筛选出适用于餐厨垃圾单相高温厌氧消化预处理的碱性矿物材料，具体结果如下：

(1)高有机质含量和高盐分含量是餐厨垃圾两个主要特点。餐厨垃圾总固体含量约为23.28％，其中挥发性固体占93.75％，有机组分含量较高，表明餐厨垃圾具有潜在的利用价值，厌氧消化-回收沼气是可行的资源化途径。然而餐厨垃圾钠离子含量较高，平均达到7.37 g·kg-1。钠离子对甲烷菌活性的抑制作用成为其厌氧消化处理的限制因素，一定程度上增加了处理技术上的难点。

(2)在55℃条件下，以餐厨垃圾力底物，采用不同方式对厌氧污泥进行驯化，作为餐厨垃圾高温厌氧消化的接种物。经过驯化培养的厌氧污泥中菌群由球形演变为单一的杆状菌体，且分布较分散，是与底物餐厨垃圾性质相匹配的优势菌。驯化培养对污泥的产气活性也有一定的促进作用，其中以每天添加餐厨垃圾2.5 g(污泥质量的0.5％)，驯化20 d的污泥产气活性最强。厌氧污泥驯化完成后，各处理污泥均呈碱性，能满足厌氧消化系统启动时较高ph值和较低vfa浓度的要求。

(3)在55℃条件下，研究了6种不同的接种量，依次为123.6：0、21.31：1、9.47：1、5.52：1、3.55；1、2.37：1(餐厨垃圾：接种物，以ts计)，对餐厨垃圾高温厌氧消化的影响。研究发现添加接种物不仅可以提高消化系统的缓冲能力，而且缩短系统产甲烷细菌的积累周期，有利于产气高峰的提前来到，同时对餐厨垃圾的降解有一定的促进作用。其中餐厨垃圾和接种物ts比值为9.47的接种量效果最佳，整个过程累积产气量为 9359ml，均高于其它处理，此外，餐厨垃圾ts、vs去除率和消化液codcr去除率也达到最佳效果，去除率依次为60％、70％和39.67％。

(4)在35℃下选用4种矿物材料对餐厨垃圾进行4h好氧预处理，比较了预处理前后餐厨垃圾水解率的变化，并且详细研究了预处理对餐厨垃圾高温厌氧消化过程的影响，发现添加矿物材料可以有效的促进餐厨垃圾的水解，其中添加1.25％膨润土和添加2.5％轻烧mgo处理的水解率分别达到了96.79％和 96.51％。轻烧mgo有效地缓解了餐厨垃圾由于酸化引起的ph值下降，不仅促进了vfa的产生，而且也保证了系统ph值的稳定。添加矿物材料提高了产气量，白云石粉效果最好，膨润土次之；其中添加2.5％白云石粉的处理产气量最高，达到了ck(不添加矿物材料)产气量的1.59倍。添加矿物材料降低消化液中钠离子的浓度，可减轻对产甲烷细菌的抑制作用。厌氧消化结束后添加矿物材料的处理沼液总磷去除率均高于ck(不添加矿物材料)，其中添加轻烧mgo 的处理效果最好，粉煤灰和白云石粉次之。