基于厌氧产酸发酵的新型果蔬垃圾厌氧处理工艺研究

发布时间：2020-05-31 23:04

【摘要】：本论文针对果蔬垃圾厌氧消化资源化利用方式开展研究,旨在解决传统厌氧消化处理该类物料时出现的有机负荷低、易酸化、停留时间长等的问题。本研究通过调控厌氧消化过程中间产物类型,形成一种新型、高效果蔬垃圾厌氧消化处理技术。首先,研究不同pH(6.0、5.5、5.0、4.0)和有机负荷(13、20、30 gVS/(L·d)),对果蔬垃圾混合菌群厌氧产酸发酵产物分布的影响,识别调控产酸发酵类型的关键影响因素。结果表明在一定有机负荷范围内,pH值是决定厌氧产酸发酵产物的关键因素,有机负荷影响不大。其次,以果蔬垃圾作为基质在pH为4.0条件下长期运行CSTR反应器,结果表明除乙醇和乙酸外,乳酸是最主要发酵产物,生成气体中CO2占99%以上,定义该发酵类型为乙醇-乳酸型发酵。16S rRNA高通量测序分析微生物组成表明Lactobacillus是优势菌群。为提高CSTR反应器乙醇-乳酸型发酵产物的生成效率提高反应器内的pH值由4.0至5.0,以葡萄糖为基质时酸化率升高而发酵类型由乙醇-乳酸型发酵转变为丁酸型发酵;当以果蔬垃圾为基质,代谢类型在一定时间内依旧维持乙醇-乳酸型发酵且酸化率提高。因此,发酵类型稳定后提高pH值由4.0至5.0可以提高果蔬垃圾乙醇-乳酸型发酵效率。为进一步提高产酸发酵产率,进行厌氧产酸颗粒污泥培养。在连续进水升流式反应器中实现了乙醇-乳酸型、丁酸型两种颗粒污泥的培养,关键控制参数为控制出水pH值分别为3.6±0.2,4.2±0.2,且两种类型颗粒污泥反应器运行负荷分别达到44.8 gCOD/(L·d)和61.5gCOD/(L·d)。在实现了高效产酸发酵的基础上,提出了基于乙醇-乳酸型发酵的新型两相厌氧消化工艺。本研究采用CSTR-UASB的两相反应器构型组合方式验证“基于低pH条件下乙醇-乳酸发酵两相厌氧消化技术”的可能性和优越性。最终实现产酸相负荷11 gVS/(L·d),产甲烷相UASB反应器负荷27.8 gCOD/(L·d),总的两相工艺的HRT为3.56 d,证明该两相技术具有很好高效性和经济性。此外,通过示范工程验证该两相厌氧技术的可行性。
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X799.3

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本文编号：2690595