生物质废物厌氧消化特性及产气潜势研究

发布时间：2020-04-12 09:31

【摘要】：生物质能是人类社会最早加以利用的能源之一,具有分布广、可再生、成本低等优点。现阶段,生物质能约占全世界能源供给的10%,有相当大的开发前景。生物质能源的开发与利用,对实现可持续发展、保障国家能源健康、改善社会环境和减少温室气体排放都具有重要的实际意义。针对这一现象,选取了重庆地区常见的生物质废物(包括城市污泥、腐烂柑橘、餐厨垃圾、中药渣、酒糟、园林垃圾、猪粪和牛粪)作为厌氧消化原料,采用单独厌氧消化试验分析了不同种类生物质废物的厌氧消化产气潜势。确定各生物质废物产气潜势后,选取其中产气潜势较好的生物质废物进行联合厌氧消化产气试验,明确不同种类生物质废物联合厌氧消化产气的最优配比,为生物质废物综合燃气化利用提供理论依据。此外,分别利用三维荧光技术和微生物种群分析技术(16S rDNA)对消化系统的有机物、系统的种群结构和多样性进行了分析。餐厨垃圾与园林垃圾联合厌氧消化中,当比例为1:3、1:4和1:5时,系统的甲烷产量均有提升,当比例为1:3时提升率最高,达到了62.03%,此时的甲烷产量为352 mL;腐烂柑橘与园林垃圾联合厌氧消化中,当比例为1:4和1:5时,系统的甲烷产量均有提升,当比例为1:4时提升率最高,达到了53.25%,此时的甲烷产量为341 mL;酒糟与园林垃圾联合厌氧消化中,所有比例的甲烷产量均有所降低,说明酒糟不适合通过与园林垃圾联合厌氧消化改善甲烷产量,当比例为1:4时,下降率最低,为-13.88%,此时的甲烷产量为195 mL;餐厨垃圾与猪粪联合厌氧消化中,当比例为1:4和1:5时,系统的甲烷产量均有提升,当比例为1:4时提升率最高,达到了56.02%,此时的甲烷产量为448 m L。对城市污泥的产气潜势研究发现重庆西部地区由于地势相对较为平坦,城市污泥的产气潜势普遍好于重庆东部地区。万州区虽然属于重庆东部地区,但由于其城市发展良好,人口众多,导致污泥产量巨大,所以产气潜势明显高于周边地区;腐烂柑橘、餐厨垃圾、中药渣和酒糟不适合用于单独厌氧消化,在消化过程中会出现pH值下降明显,导致系统酸化,严重影响甲烷产量,四种生物质废物甲烷产量均低于50 mL;猪粪、牛粪和园林垃圾在单独厌氧消化中效果较好,产甲烷量分别为340 m L、261 mL和265 mL,但猪粪的消化液中过高的氨氮浓度可能影响消化产物的后续处理,降低了其单独厌氧消化的实用性。餐厨垃圾和园林垃圾分别单独厌氧消化与联合厌氧消化时的产甲烷菌种群结构有一定的差异。餐厨垃圾单独消化时产甲烷菌优势菌属有Methanospirillum(甲烷螺菌)、Methanobrevibacter(甲烷短杆菌)、Methanobacterium(甲烷杆菌)和Methanoculleus(甲烷囊菌);园林垃圾单独消化时产甲烷菌优势菌属有Methanosarcina(甲烷八叠球菌)、Methanobacterium(甲烷杆菌)和Methanolinea(甲烷绳菌);餐厨垃圾与园林垃圾比例为1:3进行联合厌氧消化时产甲烷菌优势菌属有Methanobacterium(甲烷杆菌)、Methanosarcina(甲烷八叠球菌)和Methanospirillum(甲烷螺菌);餐厨垃圾与园林垃圾比例为1:4进行联合厌氧消化时产甲烷菌优势菌属有Methanobacterium(甲烷杆菌)、Methanosarcina(甲烷八叠球菌)和Methanolinea(甲烷绳菌)。
【图文】：

013年生物质能源利用路径Fig.1.2Biomassenergyutilizationpathin2013

图 1.3 生物质能利用技术Fig. 1.3 The technology of biomass utilization从能源利用的长远战略上看，利用生物质废物开发清洁能源势在必行，前景十分广阔。城市污泥和生活垃圾的厌氧消化不仅可以减少污泥和生环境的污染，而且可以改善资源的循环利用。经济效益和环境效益相当国推广的效益更是不可估量的。一方面，，中国的能源短缺越来越突出，另一方面，大量的生物质废物所问题越来越严重。由于中国现有生物质处理方法效率低下，二次污染严进程不理想。生物质废物燃气化的规模效益已成为限制资源可持续开发颈。在未来的发展时期，围绕城市垃圾、污水厂污泥、工业生物质废物济上可行，规模无害和资源化的技术将是促进城市垃圾资源化利用，改强循环经济产业效益的主要任务。① 我国生物质废物资源化利用中存在的问题
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TK6

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本文编号：2624562