干式厌氧消化法处理餐厨垃圾的研究

发布时间：2019-10-24 08:20

【摘要】：城市餐厨垃圾具有产量大、含水率高、有机质及油脂含量丰富的特点,已成为困扰城市生态文明建设的重要问题。在餐厨垃圾诸多处理技术中,干式厌氧消化法具有资源回收率高、无二次污染等优势,是餐厨垃圾资源化利用的有效途径。本论文在研制序批式厌氧消化反应器的基础上,以实验室多功能复合菌剂为接种菌,研究了反应器的启动过程以及接种比率对反应器产气效率的影响。主要结论如下：(1)启动阶段采用流加进料方式,在较低的有机负荷下逐渐增加容积负荷,使厌氧微生物在较温和的环境中逐步提高了活性。日产气量随着容积负荷的增加而增加,峰值出现在第38d,为5340mL,后期甲烷含量稳定在55%(V/V)左右。消化液的VFA在反应初期快速上升,之后稳定在2500mg/L左右；总碱度随着反应的进行持续上升,最高值为7033mg/L。较高的总碱度保证了系统具有较强的缓冲能力,使系统pH除了在开始阶段下降到6.5外,之后稳定在6.8-7.5的范围内。消化液的氨氮浓度从450mg/L增加到1161mg/L,未出现氨氮中毒的现象。产甲烷菌数量从开始时的1.15×104g-1逐步提高到4.5×106g-1。(2)设置5个反应组,编号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、 Ⅳ、Ⅴ,以启动阶段驯化成熟的餐厨垃圾1kg为接种物,分别接种新鲜餐厨垃圾2kg、2.5kg、3kg、3.5kg、4kg,研究接种比率对产气效率的影响。结果表明,Ⅲ号反应器的总产气量为58810mL,甲烷总产量为26150mL,单位质量挥发性固体(Volatile Solid, VS)的产气量和产甲烷量分别为0.38OL/g、0.195L/kg,都是最高的。产气过程出现两个峰：二氧化碳峰和甲烷峰,增大容积负荷可以增大甲烷峰的峰值,延后甲烷峰的时间；但是当容积负荷过大,系统酸化时,甲烷峰峰值变小或者不出现甲烷峰。挥发性脂肪酸(Volatile Fatty Acid, VFA)浓度随容积负荷的增大而显著增大,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ号反应器的VFA最高值分别为4380mg/L、 4500mg/L、5160mg/L、8820mg/L、11580mg/L。总碱度与容积负荷无相关性,导致容积负荷越大,pH值的最低值越低,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ号反应器的pH最低值分别为6.7、6.8、6.4、5.7、5.3。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ号反应器的氨氮浓度最高值分别为1443mg/L、 1499mg/L、1443 mg/L、1387 mg/L、1317 mg/L,均未出现氨氮中毒现象。
【图文】：

产甲院高峰出现，表明Ｖ号反应器内部稳定被破坏，产甲踪菌活性受到强烈抑制。可逡逑以看出，在稳定运行的序批式干式厌氧消化反应中，产甲院时间在一周左右。逡逑图４－３是不同反应器的累积产气量变化图。由图可以看出，Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ号反应器的逡逑产气过程基本可分为三个阶段：第１？５ｄ，缓慢产气阶段，此时系统内部处于水解酸化逡逑阶段，产甲院菌增殖缓慢，产气量较少；第６？１５ｄ，高效产气阶段，经过自身的调节，逡逑产甲q<菌适应了反应器内部环境，^u始快速增殖，日产气量逐渐增加，，累积产气量基逡逑本呈线性增长；第１６ｄ以后，产气衰减到停止产气阶段，底物被消耗完后，产甲q<菌缺逡逑少营养物质，开始进入衰减期，直至停止产气。而ＩＶ、Ｖ号反应器在经历了开始时的逡逑水解酸化阶段后，都经历了漫长的调节阶段，ＩＶ号在后期有一段产气小高峰，Ｖ号累逡逑积产气量基本不变。推测是由于在较高的有机负荷下，水解酸化阶段产生的大量ＶＦＡ逡逑降低了系统的ｐＨ

要转换为单位质量餐厨垃圾的产气量，即单位质量ＶＳ的产气量。根据监测的日产气量逡逑和甲q<含量数据，计算不同接种比率条件下的总产气量与甲烧产量、单位质量ＶＳ的产逡逑气量与甲烧产量，结果分别见图４－４和图４－５。逡逑６００００邋「６０逡逑５００００逦？逦＾＾逦总产气里邋－５０逡逑■邋Ｉ邋｜＼邋：＝邋－４。！逡逑；３００００邋Ｉ逦Ｉ邋ｌＡｌ逦－Ｊ逡逑？。。。＿＿＿＿＿逦．２。＇逡逑１。。。。＿逦１１邋１１逦０逡逑Ｉ邋ＩＩ邋ＩＩ］邋ＩＶ逦Ｖ逡逑图４－４总产气量与甲烧产量逡逑餐厨垃圾厌氧发酵产气过程受到多种因素的影响，在序批式工艺中，主要有容积逡逑负荷、产甲院菌活性、反应器容积等。在相同容积条件下，接种比率越大，能够为产逡逑甲烧菌提供的底物就越多，在产甲院菌足够活跃的条件下，产气量随着容积负荷增加；逡逑但是进料越多，系统中ＶＦＡ浓度越高，超过一定限度时，会破坏系统平衡，出现酸化逡逑现象，抑制产甲院菌的活性，使产气量减少。如图４－４所示，接种比率小于３时，总产逡逑气量和甲q<产量随着接种比率的增加而增加，Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ反应器的总产气量分别为逡逑４１０１０ｉｎＬ、５００５０ｍＬ、５８８１０ｍＬ，甲烧产量分别为２０３８０ｍＬ、２４０８０ｍＬ、２６１５０ｍＬ；接逡逑种比率增加到３．５和４时
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X799.3

【参考文献】

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1 孟潇;韩涛;任连海;王迪;;通风量对餐厨垃圾好氧堆肥的影响[J];北京工商大学学报(自然科学版);2008年03期

2 刘立凡;廖永伟;梁捷;赖舒婷;;我国餐厨垃圾处理技术与研究进展[J];广州化工;2014年04期

3 王宇卓,聂永丰,任连海;湿热法处理实现厨余垃圾饲料化的研究[J];环境污染治理技术与设备;2005年09期

4 宁桂兴;申欢;文一波;王凯;李天增;;农作物秸秆干式厌氧发酵实验研究[J];环境工程学报;2009年06期

5 杜欣;陈婷;李欢;任连海;金宜英;;2种典型餐厨垃圾资源化处理工艺的环境影响分析[J];环境工程学报;2010年01期

6 王向会,李广魏,孟虹,马琳,赵国珏;国内外餐厨垃圾处理状况概述[J];环境卫生工程;2005年02期

7 王丹丹,李辉信,胡锋,王霞,杨文霞;蚯蚓处理城市生活垃圾的现状与趋势[J];江苏农业科学;2005年04期

8 徐栋;沈东升;冯华军;;厨余垃圾的特性及处理技术研究进展[J];科技通报;2011年01期

9 谭燕宏;;餐厨垃圾处理工艺及资源化技术进展[J];绿色科技;2012年03期

10 许崴;;关于城市生活垃圾处理决策若干问题的探讨[J];科技管理研究;2013年07期

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1 刘晓英;餐厨垃圾特性及厌氧消化产沼性能研究[D];北京化工大学;2010年

2 余瑞彰;餐厨垃圾厌氧暗发酵产氢研究：添加剂和初始条件的影响[D];华东师范大学;2010年

本文编号：2552465