农村有机固体废弃物高效产沼技术研究
发布时间：2020-04-10 05:53
【摘要】：近年来随着种植业和养殖业的蓬勃发展,农村生活状况得到了显著改善,但是在这一进程中人们往往只注重经济发展,忽视环境保护问题,没有协调好经济和环境的平衡关系。农业生产过程当中如秸秆、畜禽粪便和餐厨垃圾等农村有机固体废弃物如果未妥善处置,不仅会导致环境的污染还会造成资源的浪费。针对这种现状,本文采用两相厌氧消化技术对以秸秆为主要原料的农村有机固体废弃物进行产沼处理,分别研究了水解产酸过程、产甲烷过程和两相厌氧过程中的工艺条件和工艺参数,主要研究内容和结论如下：考察了水解产酸过程中的优化发酵条件,主要研究了发酵温度和产酸模式(湿式、半干式和干式)对产酸效能的影响,及自循环产酸模式下有机酸和溶解性COD的变化情况。结果表明：湿式产酸在20℃～40℃温度范围内,产生VFA的浓度随着发酵温度的升高随之升高,为丁酸型发酵；半干式产酸发酵在20℃～35℃温度范围内,产生的VFA浓度随着温度的升高而升高,但是40℃实验组产酸浓度不再升高,产生的VFA浓度低于35℃,在产酸发酵温度为35℃时获得最高产酸量,发酵类型为丁酸型发酵；干式产酸发酵在20℃～30℃温度范围内,产生的VFA浓度随着发酵温度的升高而升高,但是30℃、35℃、40℃实验组产酸浓度不随温度的升高而升高,30℃时获得最高产酸量,且发酵类型为丙酸型。考察了三种产酸发酵方式的自循环时间和产酸效率。三种产酸发酵方式均在自循环第5天时,VFA浓度值达到最高,分别达到1623.09mg/L,4284.05mg/L,4986.94mg/L。从三种发酵方式自循环过程中单位VS产生的COD、VFA情况来看,半干式厌氧发酵方式单位VS产生的COD和VFA量最多,且速率最快,分别达到195.11mg/gVS和71.40mg/gVS。研究了产甲烷相在中温范围(30℃～37℃)中小幅度温度变化对产沼的影响。结果表明：产气相在35℃条件下日产气量、累计产气量、累计产气速率和甲烷含量均高于33℃和30℃,且35℃累计总产气量相比较33℃和30℃分别增加了31.07%和169.88%。这说明产甲烷菌对温度比较敏感,减少2℃或者5℃均会对其产生抑制作用。研究了小幅度温度变化对产气相中微生物的影响。从DGGE电泳图谱、聚类相似性分析、微生物多样性三个方面综合分析可以看出,35℃实验组不仅产甲烷优势菌种数量较多,而且微生物多样性和均匀性均大于33℃和30℃实验组。考察产甲烷相水力停留时间对两相厌氧发酵产沼过程的影响,结果表明：水力停留时间为3天的实验组虽然VFA去除率、甲烷含量都低于水力停留时间为4.5天的实验组,但差距不明显,但水力停留时间为3天的实验组加速了产酸相中VFA的溶出速率,且得到最高产气量达到4.49 L,比水力停留时间4.5天和1.5天实验组分别高6.24%和58.57%,当水力停留时间为1.5天时发酵系统不稳定,产甲烷相不能稳定地进行产气。
【图文】：
图１－２高浓度城市固体废弃物的两相厌氧反应器逡逑该两相厌氧发酵实现产酸相和产气相相分离，一相为高浓度固体废弃物发酵产酸逡逑相，一相为厌氧消化产甲烧相，甲烧生成相的消化液再回流至产甲烧相，消化液中的逡逑微生物与产酸相中固体废弃物充分接触进行水解酸化，将含有有机酸的渗滤液再回流逡逑至甲烧生成相产生沼气，该装置实现了稳定的产气。其中产酸相和产甲院相反应器可逡逑Ｗ是同一类型反应器，也可Ｗ是不同类型反应器。逡逑１．６裸题的研巧意义及内容逡逑１．６．１课题的研究目的及意义逡逑随着经济的发展，农村垃圾数量也在逐年增长，其中包括餐厨垃圾、畜禽粪便和农逡逑村作物诘杆等有机固体废弃物，如果处置不当不仅浪费资源还会对环境造成巨大影响，逡逑目前将这些有机固体垃圾通过厌氧消化技术进行资源化利用是一个理想途径。逡逑本课题在现有研究基础上，＾处农村有机固体废弃物为原料，Ｗ在冬季实现稳定产沼逡逑的工程化应用为目标，结合太阳能辅助加热的两相厌氧发酵实验装置，研究两相厌氧消逡逑
２．邋２．邋２产甲烧和两相过程实验装置逡逑产甲院过程和两相厌氧发酵过程研究在同一套实验装置上完成。逡逑产甲烧相实验装置即是两相厌氧发酵装置见图２－２，研充产甲烧相温度对两逡逑相厌氧发酵的影响时，只后用产甲烧相部分（见图中标号２），温度是整个装置逡逑的控制变量，为保证实验过程中温度的精确化控制，，产甲烧罐中设置循环加热盘逡逑管，给产甲抗相进行均匀加热，同时用热电偶控制温度，温差不超过ｒｃ。逡逑４斗逦Ｉ邋Ｉ逦口邋／邋，逡逑４－５＾＾逦，逡逑逦＾逦１－２＾逦３－＾逡逑图２－２两相厌氧发酵装置图逡逑图２－２中的标号说明：１恒温水浴箱；１－２蠕动累；２产甲烧化２－１热电偶；逡逑２－２出气孔；２－３循环热水盘管；２－４溢流偃；３产酸相；３－１出气孔；３－２多孔挡逡逑１５逡逑
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S216.4;X705
【图文】：
图１－２高浓度城市固体废弃物的两相厌氧反应器逡逑该两相厌氧发酵实现产酸相和产气相相分离，一相为高浓度固体废弃物发酵产酸逡逑相，一相为厌氧消化产甲烧相，甲烧生成相的消化液再回流至产甲烧相，消化液中的逡逑微生物与产酸相中固体废弃物充分接触进行水解酸化，将含有有机酸的渗滤液再回流逡逑至甲烧生成相产生沼气，该装置实现了稳定的产气。其中产酸相和产甲院相反应器可逡逑Ｗ是同一类型反应器，也可Ｗ是不同类型反应器。逡逑１．６裸题的研巧意义及内容逡逑１．６．１课题的研究目的及意义逡逑随着经济的发展，农村垃圾数量也在逐年增长，其中包括餐厨垃圾、畜禽粪便和农逡逑村作物诘杆等有机固体废弃物，如果处置不当不仅浪费资源还会对环境造成巨大影响，逡逑目前将这些有机固体垃圾通过厌氧消化技术进行资源化利用是一个理想途径。逡逑本课题在现有研究基础上，＾处农村有机固体废弃物为原料，Ｗ在冬季实现稳定产沼逡逑的工程化应用为目标，结合太阳能辅助加热的两相厌氧发酵实验装置，研究两相厌氧消逡逑
２．邋２．邋２产甲烧和两相过程实验装置逡逑产甲院过程和两相厌氧发酵过程研究在同一套实验装置上完成。逡逑产甲烧相实验装置即是两相厌氧发酵装置见图２－２，研充产甲烧相温度对两逡逑相厌氧发酵的影响时，只后用产甲烧相部分（见图中标号２），温度是整个装置逡逑的控制变量，为保证实验过程中温度的精确化控制，，产甲烧罐中设置循环加热盘逡逑管，给产甲抗相进行均匀加热，同时用热电偶控制温度，温差不超过ｒｃ。逡逑４斗逦Ｉ邋Ｉ逦口邋／邋，逡逑４－５＾＾逦，逡逑逦＾逦１－２＾逦３－＾逡逑图２－２两相厌氧发酵装置图逡逑图２－２中的标号说明：１恒温水浴箱；１－２蠕动累；２产甲烧化２－１热电偶；逡逑２－２出气孔；２－３循环热水盘管；２－４溢流偃；３产酸相；３－１出气孔；３－２多孔挡逡逑１５逡逑
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S216.4;X705
【参考文献】
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1 李海红;巴琦s
本文编号：2621842
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