2014-王彦祥--餐厨垃圾中温干式厌氧消化污泥的流变特性研究

第34卷第12期

2014年12月

DOI：10．13671/j．hjkxxb．2014．0720环境科学学报ActaScientiaeCircumstantiaeVol．34，No．12Dec．，2014

J］．环境科学学报，34（12）：3171-3178王彦祥，何琴，李蕾，等．2014．餐厨垃圾中温干式厌氧消化污泥的流变特性研究［

．WangYX，HeQ，LiL，etal．2014．Ｒheologicalcharacteristicanalysisofdryanaerobicdigestionsludgeoffoodwasteundermesophilicconditions［J］

34（12）：3171-3178ActaScientiaeCircumstantiae，

餐厨垃圾中温干式厌氧消化污泥的流变特性研究

王彦祥，何琴，李蕾，彭绪亚

收稿日期：2014-03-10*重庆大学三峡库区生态环境教育部重点试验室，重庆400045修回日期：2014-04-27录用日期：2014-05-01

摘要：以半连续式和序批式餐厨垃圾厌氧消化产生的污泥为研究对象，考察温度（T）、含固率（TS）和剪切速率（γ）对消化污泥流变性的影响．使

12．09%～22．48%（序批式）．试用旋转粘度计测定污泥动力粘度，测定时温度范围20～70℃，消化污泥TS分别为21．41%～29．54%（半连续式）、

验结果表明：污泥流动性随温度升高而增强，随温度降低而减弱，且温度变化会对污泥流变性造成不可逆的影响；同一剪切速率下，污泥的动力粘度随TS含量增高而变大；粘度曲线说明厌氧消化污泥为非牛顿流体，具有剪切变稀的特点；通过剪切应力的上升曲线和下降曲线可判断厌

动力粘度-时间曲线进一步说明污泥为触变性流体；TS＞12%时，有必要设置搅拌系统，剪切速率控制在10．4～氧消化污泥为时间相关性流体，

20．9s－1较为合适；污泥的TS含量越高，TS和剪切对流变性的影响越明显．试验可为厌氧消化反应器的搅拌系统和热交换系统设计提供温度、

一定的基础数据．

关键词：厌氧消化；流变特性；餐厨垃圾；触变性

2468（2014）12-3171-08文章编号：0253-中图分类号：X705文献标识码：A

Ｒheologicalcharacteristicanalysisofdryanaerobicdigestionsludgeoffoodwasteundermesophilicconditions

WANGYanxiang，HEQin，LILei，PENGXuya*

KeyLaboratoryoftheThreeGorgesＲeservoirＲegion'sEco-environment，MinistryofEducation，ChongqingUniversity，Chongqing400045Ｒeceived10March2014；receivedinrevisedform27April2014；accepted1May2014

Abstract：Theeffectoftemperature（T），solidcontent（TS），andshearrate（γ）onrheologicalcharacteristicswasinvestigatedbyusinganaerobicdigestionsludgeoffoodwastefromsemi-continuousandsequencingbatchreactors．Thedynamicviscositywasmeasuredbyarotationalviscometer．Thesludgetemperaturewascontrolledintherangeof20℃to70℃duringallmeasurementsandtheTScontentswere21．41%～29．54%and12．09%～22.48%forsemi-continuousandsequencingbatchreactorrespectively．Theresultsshowedthatthefluidityofthesludgewasenhancedunderhighertemperatureconditions．Temperaturevariationcouldcauseirreversibleeffectsonsludgerheology．IfmeasuredatthesameshearratethedynamicviscosityofthesludgeincreasedwithincreasingTScontent．Theviscositycurvesrevealedthattheanaerobicdigestionsludgewasnon-Newtonianfluidwithshear-thinningcharacteristics．Theincreasinganddecreasingcurvesofshearstress-shearratedemonstratedthattheanaerobicsludgewastime-relatedfluidandtheviscosity-timecurvesfurtherindicatedthattheanaerobicdigestionsludgewasthixotropicfluid．AstirringsystemisessentialwhenTS＞12%andtheshearrateshouldbecontrolledbetween10．4s－1to20．9s－1．Theeffectoftemperature，TSandshearrateonrheologywasenhancedwithhigherTScontent．Thisworkprovidesbasicinformationfordesigningstirredsystemandheatexchangesystemofanaerobicdigestionreactors．

Keywords：ananerobicdigestion；reologicalcharacteristic；foodwaste；thixotropy

1引言（Introduction）产气效率和运行稳定性的因素进行了研究分析，得

TS、出餐厨垃圾成分、温度、搅拌强度及颗粒粒径等

因素会对厌氧消化造成不同程度的影响（马磊等，

2007；邵琳和朱光灿，2008）．其中，温度通过影响污

泥中菌群的活性而决定有机物降解速率；中温条件利用中温干式厌氧消化技术处理餐厨垃圾，具有效利用反应器容积并且消化污泥产出有能耗低、2011）．前人对影响反应器量低的优点（Bollonetal．，

基金项目：国家科技支撑计划项目（No．2010BAC67B01）；重庆市科技计划重点项目

SupportedbytheNationalKeyTechnologyＲ＆DProgram（No．2010BAC67B01）andtheKeyProjectofChongqingScienceandTechnologyPlan

mail：wyxcqu@126．com；*通讯作者（责任作者），E-mail：xypeng33@126．com作者简介：王彦祥（1988—），男，E-

Biography：WANGYanxiang（1988—），male，E-mail：wyxcqu@126．com；*Correspondingauthor，E-mail：xypeng33@126．com