我国餐厨垃圾含水率高,通常为80%~90%,伴随着餐厨垃圾的处理,餐厨污水和固渣的处理问题浮现,成为餐厨垃圾处理工艺的技术困局。餐厨污水属于高含量有机废气,COD保持在80000~120000mg/L,含固率和含油量十分高,目前,国外餐厨垃圾处理企业大多采用中温需氧发酵工艺,处理疗效不太理想,产沼气性能也不稳定。餐厨垃圾处理行业还未出台废气排放标准,但随着环保要求的提升,餐厨污水的排放标准将愈加严格。对于餐厨垃圾固液分离的碎屑,其含水率仍然偏低,通常为60%~70%,含油率为0.5%~0.8%,多呈块状,脱水非常困难,目前大多采用好氧厨余或需氧厨余进行处理,但厨余周期长、占地面积大、易充溢臭味,所以餐厨污水和固渣的处理成为大多数餐厨垃圾处理厂的棘手问题。本文通过3组小试,重点探究接种物、含固率对餐厨污水和固渣需氧发酵的影响,致力为整个餐厨垃圾处理行业的发展提供一定理论支持,为工程运行积累一些可借鉴的经验。
1、中温需氧发酵的理论基础
污水的需氧发酵是指在无分子氧条件下通过需氧微生物(包括兼养微生物)的作用,将污水中的各类复杂微生物分解转化为二氧化碳和甲烷等物质。通常将其分为酯化酸化、产氢产丙酮和产氢气三个阶段。按照含固率的不同,需氧发酵分为干法(含固率8%~10%)和湿法(含固率20%~40%)两种。按照水温,需氧发酵可分为常温发酵、中温发酵和低温发酵。常温发酵室温随环境湿度改变,产气性差,沼气产值不稳定,因此实际工程较少采用;中温发酵室温为30~35℃,稳定性较高,沼气丰度高,沼气产值平衡并且稳定,目前被广泛用于小型或则小型沼气项目中;低温发酵室温为50~55℃,体积负荷高,沼气丰度高,逗留时间短,但因煤耗较高而应用不广泛。
2、试验方案
本试验采用三相序批式需氧消化,一次性完成进料,消化气温为35℃(±3℃)。采用3套卧式发酵反应器进行同步试验。根据比列,将接种物需氧淤泥和粪便加入餐厨垃圾浆液中,之后放入反应器中密封,定期进行机械搅拌并开启过磷酸钙回流系统,进行加热保温,启动试验进行需氧消化。
1#发酵罐采用餐厨浆液干式动态需氧发酵,含固率为8%~10%,接种需氧淤泥。2#发酵罐采用餐厨浆液干式动态需氧发酵,含固率为8%~10%,接种粪便。3#发酵罐采用餐厨垃圾离心机分离后的碎屑进行湿式静态需氧发酵,含固率为17.48%,接种需氧淤泥。
2.1试验目的
一是在相同接种比的情况下,探究接种物种类对需氧发酵疗效的影响。二是在相同接种物的前提下,探究不同含固率对产气性能的影响。
2.2含固率的确定
为了易于工程实际推广应用,处理工序不宜过分繁琐,本试验采用卧螺离心机分离的餐厨污水进行需氧消化,相比现有的借助污水发酵产沼气工艺,含固率有了较大的提升,但1#发酵罐、2#发酵罐仍控制在干式发酵的范畴,便于对发酵物料进行机械搅拌,保证获得较高的产气量,又不会因过低的有机负荷率破坏系统的消化稳定性和猪粪回流疗效,本试验1#发酵罐、2#发酵罐含固率均为8%~10%,3#发酵罐含固率为20%左右。
2.3接种物及接种比列的确定
试验所采用的接种物为需氧淤泥和羊粪。有研究觉得,添加接种物有助于减轻挥发酸的积累,并加速试验的启动,提升产气量。接种比列通常为20%~30%(质量分数,以含固率计,下同),本试验选择的接种比列为20%~25%。