农业废弃物与厨余垃圾共发酵工艺的优化研究

发布时间：2020-05-31 05:56

【摘要】：随着我国农村经济的快速发展,农村垃圾问题已成为我国新农村建设中的一个不可回避的问题。利用厨余垃圾和农业废弃物进行厌氧发酵开发生物质能源,是解决我国农村能源短缺和环境污染等问题的有效途径。基于国家十三五重点研发课题:西部典型缺水地区农村供水排水一体化技术及应用示范的支撑,本文在研究农业废弃物和厨余垃圾的单因素厌氧发酵产气特性的基础上,利用中心组合设计了3因素5水平的多因素试验,重点考察农业废弃物预处理温度、初始有机负荷(OLR)和原料质量比(厨余:农业废弃物)3个因素在中温(35℃)条件下对农业废弃物和厨余垃圾混合厌氧发酵产气性能的影响,并运用响应面法对其工艺参数进行优化,旨在实现垃圾处理的无害化、资源化以及减量化,同时为农业废弃物的能源化利用与农村环境治理探索出一条新的高效的技术途径。单因素与多因素试验的研究结果表明,对农业废弃物进行适当的预处理可显著提高共发酵的产气效率和有机负荷,通过响应曲面最优化分析得到农业废弃物与厨余共发酵的最优条件为:预处理温度为170℃,初始有机负荷为0.02gVS·m L~(-1),厨余垃圾与废弃物的质量比为2:1,负荷产甲烷率的预测值最大为521.05m L·g~(-1)VS,与试验平均值511.35 m L·g~(-1)VS的相对偏差仅为1.86%。与此同时分析了不同因素对负荷产甲烷率的影响程度依次为初始有机负荷餐厨秸秆质量比预处理温度。通过红外光谱检测和扫描电镜对预处理前后的有机质进行定性分析,并检测预处理前后纤维素类物质含量的变化,发现热水解预处理农业废弃物,对纤维素、半纤维素、木质素及其含有的官能团均有一定程度的破坏,提高了生物降解性能,是共发酵底物产气效率更高的主要原因。
【图文】：

秸秆,可降解性,煤炭,生物质资源

图 1-3 木质素结构Fig.1-3 Structure of lignin作物秸秆难以被直接利用，且其中的纤维素、半纤维素和成分都必然会增加另外两者的可降解性[37]，只有改变甚至其可降解性增加。物秸秆的常见处理方式秸秆废弃物作为最重要的生物质资源，其组分中含有的而且主要粮食作物的秸秆废弃物中含碳量都达到了 40%以秸秆的热值仅为煤炭的 50%，且含硫量较之煤炭要低很多会吸收大气中的 CO2进行光合作用，与秸秆焚烧产生的 C于秸秆作为燃料时 CO2的排放量为 0,因此秸秆燃烧不会产

厨余垃圾,厌氧发酵,好氧堆肥,二次污染

其实质是一种发酵过程[74]。厨余垃圾堆肥可以获得有效稳定的肥料，可以增加土壤的有机质含量，使其长期保持肥力，从而提高农作物的。但是好氧堆肥仍有很多缺点[75]，如所耗时间太长、占用面积较大、所得肥量不高、易导致土壤碱化、易造成二次污染，因此好氧堆肥厨余垃圾难以推用。（6）厌氧发酵技术指以厨余垃圾为原料，通过人工控制的办法创造出适合厌氧菌、产甲烷菌所的营养条件及代谢环境，，使其降解厨余垃圾产生甲烷、氢气等[76]。厨余垃圾消化能耗低、自动化水平高、有效减少气体污染和二次污染同时可以回收能源此，国内外学者对厨余垃圾厌氧发酵技术进行了大量研究[77-81]。4 厌氧发酵原理4.1 厌氧发酵的过程
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X799

【参考文献】