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BMP用于研究溫度對(duì)餐廚垃圾厭氧發(fā)酵的影響案例

• 背景介紹：

餐廚垃圾組成成分較為復(fù)雜，含有油脂、蛋白質(zhì)、糖類等物質(zhì)，溫度是厭氧發(fā)酵的關(guān)鍵因素之一，對(duì)水解過(guò)程、產(chǎn)酸過(guò)程、產(chǎn)甲烷過(guò)程影響很大，本實(shí)驗(yàn)利用BMP全自動(dòng)甲烷潛力測(cè)試儀器研究了中溫（37攝氏度）和高溫（55攝氏度）條件下的餐廚垃圾的厭氧發(fā)酵規(guī)律，可以為實(shí)際生產(chǎn)工藝提供一定的理論依據(jù)和指導(dǎo)建議。

二、實(shí)驗(yàn)步驟：

• 所需條件：RTK18通道BMP儀器2臺(tái)，恒溫水浴鍋2臺(tái)，餐廚垃圾300g，纖維素30g，活性污泥500 g。

• 實(shí)驗(yàn)過(guò)程：

• 中溫37攝氏度實(shí)驗(yàn)周期30d，高溫55攝氏度實(shí)驗(yàn)周期10d；
• 500毫升反應(yīng)瓶，反應(yīng)體積400 mL，底物4g餐廚，同時(shí)為了研究餐廚與污泥混合發(fā)酵，按比例添加部分污泥，對(duì)照組為4.5g纖維素。

三、實(shí)驗(yàn)分析：

• 如圖一所示為本實(shí)驗(yàn)采用的BMP全自動(dòng)甲烷潛力測(cè)試儀

圖一：BMP全自動(dòng)甲烷潛力測(cè)試儀

• 如圖二所示為37攝氏度實(shí)驗(yàn)30d數(shù)據(jù)截圖和55攝氏度實(shí)驗(yàn)10d數(shù)據(jù)截圖，包括產(chǎn)甲烷體積曲線圖和產(chǎn)甲烷速率曲線圖。

圖二：左圖37攝氏度18d數(shù)據(jù)截圖、右圖高溫55攝氏度10d數(shù)據(jù)截圖

• 圖三為數(shù)據(jù)以h或d為單位間隔下載處理圖

• 以對(duì)照組纖維素分析，37攝氏度30d實(shí)驗(yàn)周期，4.5g纖維素產(chǎn)甲烷1623 mL，平均361 mL/g VS，纖維素理論產(chǎn)量414 mL/g VS，產(chǎn)率87.1%，55攝氏度10d實(shí)驗(yàn)周期，4.5 g纖維素產(chǎn)甲烷1450 mL，平均322 mL/g VS，產(chǎn)率77.1%，符合文獻(xiàn)報(bào)道的一般70-90%范圍；
• 對(duì)照組纖維素實(shí)驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)55攝氏度纖維素產(chǎn)氣速率明顯高于37攝氏度實(shí)驗(yàn)，對(duì)應(yīng)的55攝氏度產(chǎn)氣實(shí)驗(yàn)啟動(dòng)時(shí)間為1d，37攝氏度纖維素啟動(dòng)時(shí)間為3d。纖維素高溫實(shí)驗(yàn)的甲烷產(chǎn)率低于中溫實(shí)驗(yàn)產(chǎn)率，可能與溫度對(duì)它的水解、酸化過(guò)程有關(guān)；
• 37攝氏度實(shí)驗(yàn)，最終產(chǎn)率，4g餐廚>3g餐廚+1g污泥>2g餐廚+2g污泥>1g餐廚+3g污泥>4g污泥，與理論值符合。但是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中并非一直按照此規(guī)律，4g餐廚存在先抑制后解除的過(guò)程；
• 55攝氏度實(shí)驗(yàn)，最終產(chǎn)率4g餐廚>3g餐廚+1g污泥>2g餐廚+2g污泥>1g餐廚+3g污泥>4g污泥，與理論值符合。實(shí)驗(yàn)過(guò)程基本一直按照此規(guī)律進(jìn)行，未出現(xiàn)明顯的酸抑制過(guò)程；
• 高溫55攝氏度實(shí)驗(yàn)，餐廚垃圾未出現(xiàn)明顯的酸抑制現(xiàn)象，可能與高溫反應(yīng)快，降低VFA積累有關(guān)。

四、實(shí)驗(yàn)小結(jié)：

BMP全自動(dòng)甲烷潛力測(cè)試儀可以研究餐廚垃圾不同溫度的厭氧發(fā)酵效果，評(píng)估餐廚和污泥混合發(fā)酵效率，由于儀器是自動(dòng)、實(shí)時(shí)、在線采集和記錄數(shù)據(jù)，采樣點(diǎn)低至每分鐘，測(cè)量分辨率低至每毫升，因此可以觀察實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)，可以為指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)工藝提供理論依據(jù)和小試經(jīng)驗(yàn)。