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第二,其它产物的经济价值也远远高于甲烷,乙醇、乙酸等的价格都高于甲烷几倍,甚至天然气的价格也是高于它的。
第三,产酸化的反应时间比产甲烷化短,且反应器负荷高、稳定性好。产甲烷化时间要达20天、30天,甚至40天之久,而酸化发展非常快,几天就可以完成,更能适应复杂有机废物的高负荷反应器的稳定运行。第四,无甲烷菌抑制问题。酸化对环境因素敏感性弱于产甲烷菌。所以说产酸发酵应该成为现在的厌氧消化非常重要的研究热点。
有了这样的创新思路我们怎么来施行呢?我们要遵循"师法自然"的规律。
第一,我们知道人、一些动物对有机物降解的效率远远高于我们现在的反应器。简单说食草性的动物和杂食性的动物胃的消化系统是完全不同的。基于这个我们来看人的胃的消化系统是什么,到胃里是以胃酸为主,通过推流反应器、混合反应器最后完成了消化过程,根据这个特点来看,对杂食类动物要考虑它的反应条件,现在的反应器是不是最合理的反应器。
第二,我们看一下水解酸化,如果控制pH,在酸化项6左右,主要产生了丁酸、丙酸、乙酸。如果我们不控制pH,在很短的停留下pH会下降,丁酸和乙酸的数量就会产生变化,特别重要的是在pH等于4以后乙醇就产生了,成为了主导产物。所以我们在不同的负荷下,控制pH值等于4,90%以上的产物就是乙醇、乙酸。
如此,我们就可以把所有的产物类型进行定义,提出一个产乙醇发酵的途径。这样做有什么好处呢?厌氧产甲烷的过程,如果是丙酸的话,非常小的3秒是适合它的情况,如果是丁酸的话会大一些,乙醇会更大,也就是说酸化的可能性、抑制的可能性会大大降低,正是这样的思路导致了我们进行了一些开发。
图6水解酸化过程
第三,厌氧颗粒污泥取得成功,颗粒污泥是提高反应器效率的有效技术。怎么提高效率?提高效率的关键之一就是产酸的情况下能不能形成颗粒污泥。我用餐厨垃圾研究结果(如图7)说明一下:产乙酸污泥跟酸化结合起来后,我们酸化负荷达到20kg,而后续处理的负荷也能够达到23kg,从整体上来看,一个产酸的反应器加一个甲烷的反应器,整体的负荷达到平均20kg左右,整个的停留时间不到4天,出水也非常好,出水总的COD是500mg/L。第四,沿着前面的思路往下推进,我们是不是能够进一步开发仿生的反应器。我们大家都知道,牛是食草动物,所以有瘤胃,瘤胃反应器大家研究得比较多。瘤胃的负荷非常高,能够达到130kg,而秸秆处理厌氧的话只能到3kg,差了2个数量级。
图7高含固率物料厌氧发酵---餐厨垃圾
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