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BMP用于研究溫度對餐廚垃圾厭氧發酵的影響案例

• 背景介紹：

餐廚垃圾組成成分較為復雜，含有油脂、蛋白質、糖類等物質，溫度是厭氧發酵的關鍵因素之一，對水解過程、產酸過程、產甲烷過程影響很大，本實驗利用BMP全自動甲烷潛力測試儀器研究了中溫（37攝氏度）和高溫（55攝氏度）條件下的餐廚垃圾的厭氧發酵規律，可以為實際生產工藝提供一定的理論依據和指導建議。

二、實驗步驟：

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

• 實驗過程：

• 中溫37攝氏度實驗周期30d，高溫55攝氏度實驗周期10d；
• 500毫升反應瓶，反應體積400 mL，底物4g餐廚，同時為了研究餐廚與污泥混合發酵，按比例添加部分污泥，對照組為4.5g纖維素。

三、實驗分析：

• 如圖一所示為本實驗采用的BMP全自動甲烷潛力測試儀

圖一：BMP全自動甲烷潛力測試儀

• 如圖二所示為37攝氏度實驗30d數據截圖和55攝氏度實驗10d數據截圖，包括產甲烷體積曲線圖和產甲烷速率曲線圖。

圖二：左圖37攝氏度18d數據截圖、右圖高溫55攝氏度10d數據截圖

• 圖三為數據以h或d為單位間隔下載處理圖

• 以對照組纖維素分析，37攝氏度30d實驗周期，4.5g纖維素產甲烷1623 mL，平均361 mL/g VS，纖維素理論產量414 mL/g VS，產率87.1%，55攝氏度10d實驗周期，4.5 g纖維素產甲烷1450 mL，平均322 mL/g VS，產率77.1%，符合文獻報道的一般70-90%范圍；
• 對照組纖維素實驗，可以發現55攝氏度纖維素產氣速率明顯高于37攝氏度實驗，對應的55攝氏度產氣實驗啟動時間為1d，37攝氏度纖維素啟動時間為3d。纖維素高溫實驗的甲烷產率低于中溫實驗產率，可能與溫度對它的水解、酸化過程有關；
• 37攝氏度實驗，最終產率，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。但是實驗過程中并非一直按照此規律，4g餐廚存在先抑制后解除的過程；
• 55攝氏度實驗，最終產率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。實驗過程基本一直按照此規律進行，未出現明顯的酸抑制過程；
• 高溫55攝氏度實驗，餐廚垃圾未出現明顯的酸抑制現象，可能與高溫反應快，降低VFA積累有關。

四、實驗小結：

BMP全自動甲烷潛力測試儀可以研究餐廚垃圾不同溫度的厭氧發酵效果，評估餐廚和污泥混合發酵效率，由于儀器是自動、實時、在線采集和記錄數據，采樣點低至每分鐘，測量分辨率低至每毫升，因此可以觀察實驗細節，可以為指導實際生產工藝提供理論依據和小試經驗。