名稱:垃圾處理厭氧制氫氣
垃圾處理隨著對厭氧發酵的深入研究,科研人員不滿足于現狀,轉而對厭氧發酵的中間產物——氫氣日益引 起了他們的關注,有文獻報道表明,接種物、基質種類、pH值、反應溫度等因素對厭氧制氫均有顯著 的影響。
Sang.Hyoun Kim等人 研究了餐廚垃圾與污泥的聯合厭氧消化。試驗研究發現餐廚垃圾產氫潛力 明顯優于污泥,兩者的比產氫指數分別為121.6 mL/g,32.6 mL/g,餐廚垃圾與污泥的用量比為87%: 13%,VS濃度3%時,達到最大比產氣指數122.9 mL/g。
同濟大學研究人員分別開展了溫度和污泥接種 對餐廚垃圾厭氧發酵產氫的影響。結果表明, 接種厭氧污泥在未經高溫馴化(50℃)時直接進行高溫厭氧發酵產氫,產氫效果不佳。中溫(35℃) 馴化1 d后進行產氫實驗,與在室溫(25℃)條件下所獲氫氣產率無明顯差別。但中溫條件下體系的反 應速率較室溫更快,二者根據Gompertz方程得到的產氫速率分別為每克VS15.6 mL/h和4.8 mL/h,同 時反應的停滯時間比室溫條件下縮短了9.7 h.餐廚垃圾產氫前后液相指標監測結果表明,酸化過程是 反應的限速步驟而非水解過程,因此,餐廚垃圾厭氧發酵產氫過程應控制在中溫(35℃)下進行比較 合理。此外,在不同污泥接種試驗發現,在不添加緩沖劑時,不同污泥接種餐廚垃圾厭氧發酵平均產氫 量依次為厭氧污泥>河底淤泥>壓濾污泥>曝氣污泥,接種厭氧污泥的餐廚垃圾平均產氫量最高, 達10.1 1 mL(以每克揮發性固體(VS)計);而添加緩沖劑時,4種污泥接種餐廚垃圾厭氧發酵平均產 氫量依次為厭氧污泥>曝氣污泥>壓濾污泥>河底淤泥,接種厭氧污泥的餐廚垃圾平均產氫量也最高, 為33.72 mL,且體系pI-I得以緩沖。
厭氧制氫是從厭氧產沼氣衍生發展而來,目前只處于理論階段,實際上,制氫氣只是產沼氣的一個 環節,沼氣本身就含少量氫氣,因此,基于氫氣是清潔能源,無污染的能源,科學家們就提出厭氧制氫 的概念,厭氧制氫氣不是百分之百的產氫氣,而是,在原來產沼氣的基礎上,通過調控工藝條件和過 程,實現氫氣產率的最大化。雖然如此,產氫氣也是未來發展的一個方向,通過增加產氫氣單元,有利 于餐廚垃圾的高值化利用,餐廚垃圾高效產氫在能源短缺的今天顯得尤為重要。
餐廚垃圾處理方法各有特點,也各有短板,如何揚長避短,發揮技術的優勢是今后推進技術發展與 應用的關鍵。未來發展需要解決包括源頭減量和純化、副產品出路、技術進一步完善和集成等重要問 題。那么,解決這些問題的總體措施就需要從宣傳著手,告別不良飲食習慣,持續灌輸餐廚垃圾源頭細 分類的方法;提倡采用多元的處理工藝和模式,把餐廚垃圾加工成附加值高的不同副產品,實現餐廚垃 圾多樣化處理同時,也減少了副產品的市場風險。在技術層面,應在前期研究的基礎上,以改良傳統工 藝為主,結合我國實際,加強厭氧制沼氣和好氧堆肥技術(包括菌種的分離和馴化、菌種活性、效率、 穩定性和抗逆性的提高等方面)的基礎研究,繼續加大對餐廚垃圾大型沼氣和堆肥工程方面的研發力 度,加強與國內外同行專家的交流及合作,研發一批低成本、低運行費,安全可靠、自動化水平高的, 具有自主知識產權的餐廚垃圾處理工藝及成套設備。