污泥负荷对餐厨垃圾厌氧消化稳定性的影响

发布时间：2017-10-06 04:38

  本文关键词：污泥负荷对餐厨垃圾厌氧消化稳定性的影响

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【摘要】：餐厨垃圾含水率高且富含易降解有机质,使其具有易腐败变质的特性,同时也蕴藏着巨大的资源和能源潜力。因此,将其从城市生活垃圾中分离出来单独收运并回收利用成为近年来的发展趋势。在诸多的餐厨垃圾处理技术中,厌氧消化以其独特的优势成为首选技术。然而,餐厨垃圾的易降解及高油、高蛋白、高盐含量的特点,加上厌氧消化系统中的微生物对过程扰动较为敏感,使得餐厨垃圾厌氧消化易出现过程失稳的问题。有机负荷(Organic loading rate,OLR)被认为是影响厌氧消化过程稳定性的重要参数,在实际工程应用中,通常采用较低的OLR,以容积利用损失和经济利益为代价来防止过程失稳。而目前的诸多研究中对于餐厨垃圾厌氧消化系统的最佳有机负荷却差异较大。究其原因,除了提负荷方式等影响外,还在于传统容积负荷只与底物和反应器有效容积相关,不涉及厌氧消化的主体——微生物,对于不同的厌氧消化系统,微生物量的不同可能直接导致其最终能承受的负荷不同。因此,本研究主要从三个方面入手开展研究,第一,验证反应器性能及过程稳定性与微生物浓度相关;第二,探讨在此基础上提出的新指标污泥负荷对过程稳定性的表征是否具有更好的效果;第三,揭示污泥负荷对反应器性能和过程稳定性的影响。以期为餐厨垃圾厌氧消化运行参数的选择提供新的思路。通过批次和半连续式试验,得到如下结果:(1)批次和半连续式试验中,反应器性能和过程稳定性均与污泥浓度紧密相关,各项参数的变化与污泥负荷的变化一致,污泥负荷作为表征指标较OLR更优。(2)在整个批次试验中,污泥负荷(Substrate to inoculum ratio,S/I比值)变化范围从0.33gVS·g-1VSS到6gVS·g-1VSS。当S/I2gVS·g-1VSS时,各试验组均未出现任何酸化抑制。随着S/I增加到2和3gVS·g-1VSS时,系统出现不同程度的酸化抑制,其产甲烷性能和过程稳定性与具体的OLR和污泥浓度有关,由此见可,S/I处于临界值、系统处于酸化过渡期时,其对系统性能和过程稳定性的表征并不一致。当S/I3gVS·g-1VSS时,系统均出现严重酸化抑制,甲烷产率显著下降,SMA显著增加,此时的S/I比值已属于超负荷的范围。(3)在整个半连续式试验期间,污泥负荷的变化范围较小,在0.0906-0.129gVS·g-1VSS·d-1之间。在试验的第一阶段,污泥洗脱致使污泥负荷从0.0906gVS·g-1VSS·d-1逐渐增加到0.1128 gVS·g-1VSS·d-1,各项指标显示系统濒临失稳。阶段二和阶段三的污泥负荷分别稳定在0.097±0.001和0.126±0.002 gVS·g-1VSS·d-1,系统均稳定高效产甲烷,只是阶段三中氨氮累积抑制甲烷菌活性导致系统最终在较低的OLR及污泥负荷下失稳。
【关键词】：餐厨垃圾 厌氧消化 有机负荷 污泥负荷 反应器性能 过程稳定性
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703;X799.3
【目录】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 有机质厌氧发酵产甲烷机理10-11
• 1.3 有机负荷和厌氧消化稳定性的研究进展11-15
• 1.3.1 有机负荷简述11-13
• 1.3.2 污泥负荷相关研究13-14
• 1.3.3 有机负荷与过程稳定性的相关研究14-15
• 1.4 研究意义、内容及技术路线15-17
• 1.4.1 研究意义15-16
• 1.4.2 研究内容16
• 1.4.3 技术路线16-17
• 2 批次试验验证污泥负荷对厌氧消化过程稳定性的影响17-32
• 2.1 引言17
• 2.2 试验材料与方法17-21
• 2.2.1 基质和接种物17-18
• 2.2.2 试验设计18
• 2.2.3 试验装置及运行18-19
• 2.2.4 试验分析测定方法19-21
• 2.3 试验结果与分析21-30
• 2.3.1 容积负荷有效性分析21-25
• 2.3.2 污泥负荷对系统性能与稳定性的影响分析25-28
• 2.3.3 容积负荷与污泥负荷对系统性能及过程稳定性响应比较28-30
• 2.4 本章小结30-32
• 3 污泥负荷对餐厨垃圾单相半连续式厌氧消化系统性能影响32-47
• 3.1 引言32-33
• 3.2 试验材料与装置33-35
• 3.2.1 基质和接种物33
• 3.2.2 试验装置33-35
• 3.3 试验方案35-36
• 3.4 试验分析测定方法36
• 3.5 不同状态下污泥比产甲烷活性测定36
• 3.6 试验结果与分析36-45
• 3.6.1 试验期间污泥负荷变化36-37
• 3.6.2 污泥负荷对反应器性能的影响37-39
• 3.6.3 污泥负荷对过程稳定性的影响39-44
• 3.6.4 不同状态下的污泥比产甲烷活性分析44-45
• 3.6.5 容积负荷与污泥负荷对系统性能及过程稳定性响应比较45
• 3.7 本章小结45-47
• 4 结论与建议47-50
• 4.1 主要结论47-48
• 4.2 建议48-50
• 致谢50-51
• 参考文献51-57
• 附录 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录57

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本文编号：980782