厌氧消化技术可以将有机废弃物转化成为可再生能源—沼气,用于发电、车用燃料及居民生活用能[1]。餐厨垃圾等市政垃圾和农作物秸秆等农业固体废弃物的厌氧消化处理受到了越来越多的关注[2-3]。而将餐厨垃圾和农作物秸秆进行混合厌氧发酵,可以使发酵体系内营养成分更加均衡。两相厌氧消化系统将产酸相和产甲烷相人为的分开,保证了产酸菌和产甲烷菌可以各自处在最优的环境下进行自身的代谢和有机物的降解,其产酸、产气性能和抗冲击负荷的能力都要优于单相厌氧消化系统[4]。
在厌氧消化过程中,进入反应器的负荷越高,则反应器的单位容积的处理能力越强。但进料负荷较高时,由于酸化相中产生的水解酸化物质在甲烷相中不能及时被产甲烷菌代谢,会引起酸化产物的积累,导致甲烷相系统运行失败[5]。吕琛[6]采用果蔬和餐厨垃圾混合进行两相厌氧发酵试验。试验结果表明,当进料负荷为5gVS•L-1时,甲烷相的日产气量迅速下降,厌氧发酵因进料负荷过高而导致失败。同时,提高系统的缓冲能力,可以减少积累的酸化产物对产甲烷菌代谢的抑制作用。采用碱性化学试剂(如NaOH)中和或吸附材料吸附(活性炭)酸化产物,则增加了系统运行的成本。左壮[7]等研究了回流对两相厌氧消化的影响,实验结果表明,将甲烷相的出料液回用于酸化相,可以缓解酸化相的VFA抑制作用,同时提高甲烷相的产甲烷性能。杜倩[8]等研究表明,当消化液回用量较低时,可以促进两相厌氧消化的产酸和产甲烷性能;但回流量过高时,会造成系统丙酸和氨氮的积累。
因此,针对回流可以缓解提高负荷对两相厌氧消化系统的抑制作用,本研究考察了进料负荷和甲烷相出料的离心液回流酸化相对餐厨垃圾和稻草混合两相厌氧消化性能的影响。同时,考察了回流及不回流两种形式对系统能量变化的影响。