对餐厨垃圾、污水厂污泥以及餐厨垃圾与污泥混合甲烷发酵的产气能力与动力学特性进行了实验分析,餐厨垃圾在中温和高温发酵的产甲烷潜能分别是400和426 m L CH_4·g VS-1,经过120℃、20 min蒸煮除油后的餐厨垃圾在中温和高温发酵的产甲烷潜能分别是418和531 m L CH4·g VS^(-1)。经Gompertz模型计算,除油后餐厨垃圾的最大产甲烷速率Rmax比除油前提高了49.8%(中温)和19.0%(高温),但餐厨垃圾中固体有机物的产甲烷速率变化不明显。在餐厨垃圾机械破碎匀浆过程中,部分固体有机物被液化,中、高温发酵产气过程的一级动力学呈现两阶段特征,液相有机物在中温发酵的产甲烷速率(速率常数k=0.195 5 d^(-1))略快于高温(k=0.154 3 d^(-1));而固体有机物在高温条件下的产甲烷速率(k=0.080 4 d^(-1))快于中温(k=0.038 8 d^(-1))。除油后餐厨垃圾中的固体有机物和污泥高温发酵的产甲烷速率也快于中温发酵,表明高温发酵有利于提高固体有机物的产气速率。污泥的产气潜能较低,产气速率慢,与餐厨垃圾共发酵有助于调节碱度和防止发酵体系的酸化。
笔者选取了北京郊区5个农业沼气工程,从原料特性、产气潜能、厌氧污泥活性以及发酵池p H值稳定性等几个方面探讨农业沼气工程的发酵效率评估。通过测试原料的元素组成,开展产甲烷潜能和产甲烷活性实验,建立了不同原料的发酵化学计量学方程,获得了不同原料的产气率、产气速率和发酵池污泥的乙酸比产甲烷活性(SMA2000)。分析结果表明:养殖废物的进料浓度较理想,适合高浓度厌氧发酵工艺。鸡粪原料的产气率较高(200 m LCH4·g-1COD),但C/N比较低9.6∶1,发酵池的氨氮浓度6.0 g·L-1,有明显的产气迟滞期。秸秆高温发酵的产气率达到162 m LCH4·g-1COD,产气速率高于牛粪和猪粪中温发酵,发酵池污泥的p H值为7.1。猪粪与牛粪沼气工程的发酵效率低于鸡粪和秸秆沼气,但具有良好的稳定性。在农业废物沼气工程中,须根据物料特性合理的选择工艺条件。
