添加剩余污泥对果渣厌氧发酵过程的影响研究

发布时间：2017-10-05 16:04

  本文关键词：添加剩余污泥对果渣厌氧发酵过程的影响研究

  更多相关文章： 厌氧发酵 果渣 剩余污泥 投料负荷 产气量 多元线性回归

【摘要】：我国每年产生的的柑橘果渣废料高达几百万吨,果渣虽然属于废弃物,但还有较大的利用价值。国内外已开展过对果渣厌氧发酵处理的研究,试验研究结果表明果渣通过厌氧发酵处理是可行的,发酵过程产生的甲烷可作为能源利用,沼液可以作为肥料用于农田。但由于柑橘果渣的成分特性,对其单独进行厌氧发酵极易引起酸积累,降低系统内的pH,严重影响厌氧发酵微生物活性,从而导致发酵效果不佳。剩余污泥与果渣相同,属于具有较高有机质含量和含水率的有机固体废弃物。而剩余污泥成碱性,具有较强的缓冲能力,且富含N、P、K等营养元素以及多种厌氧发酵微生物,将其与果渣混合发酵,能改善厌氧发酵系统的稳定性及产气效率,降低碱元投加量以减少开支,而且能实现固体废物减量化。本实验以四川某柑橘果汁厂的果渣为研究对象,采用半连续发酵法,每天定时进出料一次,设置两组反应器。其中混合组中果渣与剩余污泥按体积比3：1混合投料,设纯果渣投料组作为对照,对两组反应器的产气量及系统稳定性进行比较分析,并研究厌氧发酵过程中的相关指标和投料负荷对系统的影响程度,确定反应器有效的启动方式和最佳投料负荷。本文基于多元回归原理,采用SPSS软件来进行相关分析,利用大量的实验数据为原始数据,为其建立了产气量预测模型,为实际工程的应用提供一定的参考。通过实验研究,主要得到以下结论：(1)在本实验厌氧发酵过程中,果渣-剩余污泥混合组反应器的COD去除率、营养元素配比、产气量以及系统稳定性都要好于果渣组反应器,说明添加剩余污泥有利于果渣的厌氧发酵。(2)本实验研究结果表明,果渣与果渣-剩余污泥两组反应器的最佳投料负荷分别为2.1kgCOD/m3.d和2.5kgCOD/m3.d。在此投料负荷下反应器的CODcr浓度分别达到最低值11012mg/L和10045mg/L,产气量分别为1409.7mL/d和889.6mL/d,系统pH、VFA和ALK等各项指标也较稳定。当两组反应器的投料负荷分别超过2.1 kgCOD/m3.d和2.5 kgCOD/m3.d,产气量有下降趋势,且后续运行中产气量得不到明显的提升,波动较大,系统开始失稳。(3)实验投料负荷宜采用逐级递增的方式从低投料负荷开始进料。这种逐级递增的投料模式有助于厌氧反应器的正常运行,直接采用较高负荷的投料方式不利于反应器的后续运行,系统内部易造成VFA累积,导致系统稳定性恶化。(4)通过外加碱元能及时、有效的调节系统的pH值,但随着投料的持续和投料负荷的持续上升后,系统内新增的VFA不能及时被厌氧微生物转化,导致VFA继续积累,进而影响发酵过程。(5)基于两组实验数据建立了两个多元线性回归模型,其中果渣组方程的R2为0.997,果渣-剩余污泥组的R2为0.989,证明其拟合优度均较好。通过模型预测得到的的产气量准确率达82.3%和81.5%,证明得到的多元线性回归模型具有一定得参考价值。
【关键词】：厌氧发酵 果渣 剩余污泥 投料负荷 产气量 多元线性回归
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703;X792
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 第1章 绪论13-27
• 1.1 课题研究背景及意义13-14
• 1.1.1 课题研究背景13
• 1.1.2 研究意义13-14
• 1.2 果渣的来源及特点14-15
• 1.3 国内外研究现状及实际工程处理现状15-19
• 1.3.1 国内研究现状15-16
• 1.3.2 国内实际工程处理现状16-18
• 1.3.3 国外研究现状18
• 1.3.4 国外实际工程处理现状18-19
• 1.4 厌氧生物处理技术的研究进展19-27
• 1.4.1 厌氧生物处理技术的基本原理19-20
• 1.4.2 厌氧发酵参数控制20-22
• 1.4.3 厌氧反应器类型22-24
• 1.4.4 厌氧微生物发酵进料方式24
• 1.4.5 厌氧生物处理技术的应用24-26
• 1.4.6 厌氧生物处理技术的研究展望26-27
• 第2章 实验研究内容和方法27-36
• 2.1 实验研究对象27-28
• 2.2 实验研究目标28
• 2.3 实验研究内容28
• 2.4 实验研究技术路线28-29
• 2.5 实验装置设计和相关操作控制29-34
• 2.5.1 实验装置设计29-31
• 2.5.2 实验的操作控制31-33
• 2.5.3 实验装置33-34
• 2.6 实验检测方法34-36
• 2.6.1 实验指标检测34-35
• 2.6.2 检测周期35-36
• 第3章 果渣与剩余污泥混合厌氧发酵实验研究36-62
• 3.1 调试阶段36-43
• 3.1.1 调试运行36
• 3.1.2 初始消化液主要指标分析36-37
• 3.1.3 原辅料特性分析37-38
• 3.1.4 调试运行阶段主要指标分析38-43
• 3.2 正式运行阶段43-46
• 3.2.1 实验运行43
• 3.2.2 实验原料配置及指标分析43-45
• 3.2.3 投料负荷45-46
• 3.3 厌氧技术指标分析46-58
• 3.3.1 COD_(Cr)46-48
• 3.3.2 pH48-50
• 3.3.3 ALK和VFA变化情况50-52
• 3.3.4 营养元素52-55
• 3.3.5 产气量55-58
• 3.4 本章小结58-62
• 3.4.1 调试运行阶段58-59
• 3.4.2 式运行阶段59-62
• 第4章 多元线性回归模型建立与预测62-76
• 4.1 多元线性回归模型62-63
• 4.1.1 多元线性回归模型简介62-63
• 4.2 SPSS软件63-64
• 4.3 多元线性回归模型建立64-74
• 4.3.1 数据来源64
• 4.3.2 相关系数64-65
• 4.3.3 因子相关性分析65-69
• 4.3.4 建立回归方程69-73
• 4.3.5 验证回归方程73-74
• 4.4 本章小结74-76
• 结论76-78
• 致谢78-79
• 参考文献79-84

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本文编号：977701