3D打印反刍仿生结构对餐厨垃圾厌氧发酵产甲烷性能的影响

摘要

【目的】随着社会经济发展，城市固体废弃物中餐厨垃圾占比增加。通过厌氧发酵制取生物甲烷是餐厨垃圾能源化利用的关键技术之一。针对厌氧发酵反应器长期运行不稳定、抗外界扰动能力较弱的问题，利用3D打印技术和柔性硅胶材料制作反刍仿生部件，并将其应用于连续搅拌罐式反应器中，以期改善反应器的运行性能。【方法】根据反应器中是否添加仿生部件设置实验组（Ruminant）和对照组（Control），通过调节有机负荷和试验温度等参数，探究仿生部件增强厌氧发酵产甲烷量及稳定性的影响作用。【结果】实验结果表明，在45℃的温度扰动中，仿生部件有效稳定了微生物群落结构，从而保证了反应器运行的稳定性。Ruminant组没有积累丁酸，pH维持在6.7～7.6,Ruminant组比CH4产量最高为217 mL·g^-1·L^-1·d^-1，比Control组高39%。

关键词

仿生部件 / 厌氧发酵 / 温度扰动 / 甲烷生成 / 3D打印

基金资助

国家重点研发计划政府间国际科技创新合作项目（2021YFE0104600）