作者:张轶佳 彭丽 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2018/12/5 12:13:14
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成都生物所在蔬菜废弃物中温厌氧消化失稳预警研究中获新进展

 

随着农村产业结构的调整,蔬菜作物的种植量在农作物中所占的比重降越来越大。蔬菜生产具有区域性和集中性,尤其在蔬菜生产基地、加工厂、中转运输站以及城镇农贸菜市场,会产生大量蔬菜废弃物。我国每年产生的蔬菜废弃物高达1亿t。蔬菜废弃物的特点是含水率和有机质含量高,且极其易腐,不适合现有填埋、焚烧等生活垃圾主流处理技术。但是,该特点适宜进行厌氧消化处理,通过厌氧消化处理,不仅可以获得清洁能源,生物燃气,还可以将消化剩余物用作有机肥。然而,由于蔬菜废弃物的易腐和可溶性碳水化合物含量较高的特点,其在厌氧消化过程中极易酸化,抑制产甲烷菌,最终导致厌氧系统失稳和停止产气,影响生物燃气工程的连续稳定运行。

针对蔬菜废弃物厌氧消化容易酸化失稳的问题,中国科学院成都生物研究所李东博士通过冲击负荷试验开展蔬菜废弃物中温厌氧消化失稳预警研究。首先,对蔬菜废弃物中温厌氧消化过程的液相和气相总共13个一级参数进行动态连续监测;其次,在一级参数的基础上耦合创制5个二级参数;最后,分析这18个运行参数对负荷冲击的响应敏锐度,找出甲烷与二氧化碳比值(CH4/CO2)、总挥发性脂肪酸与碳酸氢盐碱度比值(VFA/BA)、丙酸、正丁酸和异戊酸等5个预警能力较强的参数作为失稳预警指标,并确定了这5个参数的轻度失稳和重度失稳预警阈值。本研究还对失稳机制进行了分析,失稳主要是由于较高可溶性碳水化合物和较低氨氮的原料特性造成的碳酸氢盐碱度不足,导致的厌氧消化系统缓冲能力不足,该研究同时还指出了可以通过回流沼液、添加外源碱度物质或沼气促进剂来提高蔬菜废弃物稳定运行有机负荷率和池容产气率。该研究为我国蔬菜废弃物生物燃气或生物天然气工程的稳定运行提供保障。

本研究得到了国家自然科学基金、中国科学院青年创新促进会人才项目的支持。相关成果“Instability mechanisms and early warning indicators for mesophilic anaerobic digestion of vegetable waste”为题发表在Bioresource Technology期刊上.

 
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