餐厨垃圾厌氧消化过程稳定性检测系统开发与研究
发布时间：2020-12-03 01:40
餐厨垃圾厌氧消化能在处理废物的同时还可回收能源，是目前广泛使用的处理技术。然而，餐厨垃圾厌氧消化系统极易失稳，工业规模的厌氧反应器通常在低负荷下运行。为实现系统高效运行，改良的方法是通过过程控制，及时掌握反应器运行动态。鉴于此，本研究对餐厨垃圾厌氧消化系统进行了多次扰动研究，反复验证状态参数的有效性，建立了餐厨垃圾厌氧消化过程稳定性检测体系，提出了稳定化指数及其阈值；并基于此开发了稳定化指数的在线检测技术；且进一步结合自动控制系统，开发了整个厌氧反应器的过程稳定性检测设备；最后，本文探索了微生物群落动态与系统稳定性之间的关系，初步探索了反应器的失稳机理。本文主要研究成果如下：①本文评价了厌氧消化过程中状态参数在不同运行条件下的有效性，提出了包含常规指标、缓冲碱度指标和挥发酸类指标在内的稳定化指数。该指数响应比常规指标（如pH，产气量等）快1~9天，可较好的对餐厨垃圾厌氧发酵运行状态进行检测和预警。②餐厨垃圾厌氧消化系统缓冲容量高，安全预警指标体系中的VFA（VolatileFatty Acid），碱度等指标无准确、简便且便于在线测定的联合检测方法，本研究改进传统联合滴定法，提出一种可同...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
缩写及全称
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 餐厨垃圾特性及现行处理技术概述
1.2.1 餐厨垃圾基本特性
1.2.2 重庆市餐厨垃圾现状、危害及主要处理技术
1.3 餐厨垃圾厌氧消化
1.3.1 厌氧消化机理
1.3.2 厌氧消化过程稳定性
1.3.3 厌氧消化过程稳定性预警指标
1.4 厌氧发酵在线检测分析技术研究现状
1.4.1 滴定法检测技术
1.4.2 气相色谱在线检测技术
1.4.3 近红外光谱（NIR）在线检测技术
1.4.4 荧光光谱在线检测技术
1.4.5 其他在线检测技术
1.5 课题的提出、研究目的及意义
1.6 主要研究内容及拟解决的关键问题
1.6.1 主要研究内容
1.6.2 研究技术路线
1.6.3 拟解决的关键问题
2 餐厨垃圾厌氧消化过程稳定性预警体系构建及响应分析
2.1 引言
2.2 餐厨垃圾厌氧消化系统失衡稳定化指数的建立
2.2.1 前期研究成果集成分析
2.2.2 新的预警指标提出及预警性能分析
2.2.3 综合性厌氧消化系统稳定化体系的建立
2.3 稳定化指数预警效果
2.3.1 稳定化指数（SI）的负荷冲击预警效果—反应器 I
2.3.2 稳定化指数（SI）的负荷冲击预警效果—反应器 II
2.3.3 稳定化指数（SI）的负荷冲击预警效果—反应器 III
2.4 本章小结
3 餐厨垃圾厌氧消化过程稳定性预警体系有效性验证
3.1 引言
3.2 实验材料与方法
3.2.1 试验物料及测定分析方法
3.2.2 试验物料预处理
3.2.3 试验接种污泥
3.2.4 试验装置
3.3 餐厨垃圾厌氧消化过程稳定性失衡参数分析
3.3.1 气相参数响应分析
3.3.2 固相参数响应分析
3.3.3 液相参数响应分析
3.3.4 稳定化指数响应分析
3.4 稳定化指数的有效性验证
3.5 本章小结
4 厌氧消化过程稳定性在线检测实现与运行
4.1 引言
4.2 全自动厌氧发酵设备的设计、研发与在线检测
4.2.1 全自动厌氧发酵设备的设计、研发
4.2.2 全自动厌氧发酵在线检测数据变化规律性分析
4.3 在线预处理及其系统开发、设计与性能验证
4.3.1 预处理流程及设备研发
4.3.2 预处理设备性能验证
4.4 在线酸碱联合滴定技术研究及其系统开发、设计与性能验证
4.4.1 新联合滴定法提出
4.4.2 新联合酸碱滴定设备的研发
4.4.3 在线酸碱滴定系统设备性能验证
4.4.4 酸碱度连续检测规律性分析
4.5 数控集成系统的开发
4.5.1 基本功能和实现方法
4.5.2 硬件和界面显示
4.6 工程示范—重庆市黑石子餐厨垃圾厌氧发酵厂
4.6.1 工程示范背景
4.6.2 示范装置
4.6.3 示范水质
4.6.4 工程示范的运行
4.7 结论
5 厌氧消化系统微生物群落结构演替及失稳机理初探
5.1 引言
5.2 试验材料和方法
5.2.1 试验样品
5.2.2 总 DNA 凝胶电泳结果
5.2.3 PCR 预实验结果
5.3 微生物群落多样性分析
5.3.1 细菌群落多样性分析
5.3.2 古菌群落多样性分析
5.4 微生物群落特征的变化及反应器性能相关性分析
5.5 小结
6 结论和建议
6.1 主要研究结论
6.2 本研究创新点
6.3 进一步研究的建议
致谢
参考文献
附录
A. 作者在攻读博士学位期间发表的论文
B.作者在攻读学位期间申请的专利
【参考文献】：
期刊论文
[1]餐厨垃圾厌氧消化系统过程监控参数的分析[J]. 梅冰,彭绪亚. 中国给水排水. 2013(21)
[2]餐厨垃圾处理与资源化技术进展[J]. 陈锷,顾向阳. 环境研究与监测. 2012(03)
[3]餐厨垃圾现状及处理技术研究[J]. 张丹,张玲. 科技致富向导. 2012(12)
[4]基于PCR-TGGE技术的餐厨垃圾厌氧消化微生物群落结构解析[J]. 彭绪亚,邸玉翠,贾传兴,梅冰,王璐,洪俊华,李小风. 环境科学学报. 2012(04)
[5]磷酸酯酶活性对餐厨垃圾单相厌氧消化抑制的预警作用[J]. 彭绪亚,洪俊华,贾传兴,梅冰,邸玉翠,王璐. 中国环境科学. 2012(03)
[6]近红外光谱快速测定废水厌氧发酵过程中底物及液相产物浓度变化[J]. 张梦霖,盛国平,俞汉青. 科学通报. 2009(08)
[7]基于主成分分析的餐厨垃圾产生量预测的实证研究[J]. 王莉,刘应宗. 西安电子科技大学学报(社会科学版). 2008(06)
[8]易腐有机垃圾单级高固体厌氧消化实验研究[J]. 蒋建国,吴时要,隋继超,王岩. 环境科学. 2008(04)
[9]越冬沼气池中甲烷螺菌的分离及其系统分类学分析[J]. 崔晓光,权春善,范圣第. 微生物学杂志. 2007(03)
[10]北京市餐厨垃圾管理对策探讨[J]. 邢汝明,吴文伟,王建民,李海莹. 环境卫生工程. 2006(06)
硕士论文
[1]单相厌氧反应器处理餐厨垃圾试验研究[D]. 潘坚.重庆大学 2008
本文编号：2895780
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
缩写及全称
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 餐厨垃圾特性及现行处理技术概述
1.2.1 餐厨垃圾基本特性
1.2.2 重庆市餐厨垃圾现状、危害及主要处理技术
1.3 餐厨垃圾厌氧消化
1.3.1 厌氧消化机理
1.3.2 厌氧消化过程稳定性
1.3.3 厌氧消化过程稳定性预警指标
1.4 厌氧发酵在线检测分析技术研究现状
1.4.1 滴定法检测技术
1.4.2 气相色谱在线检测技术
1.4.3 近红外光谱（NIR）在线检测技术
1.4.4 荧光光谱在线检测技术
1.4.5 其他在线检测技术
1.5 课题的提出、研究目的及意义
1.6 主要研究内容及拟解决的关键问题
1.6.1 主要研究内容
1.6.2 研究技术路线
1.6.3 拟解决的关键问题
2 餐厨垃圾厌氧消化过程稳定性预警体系构建及响应分析
2.1 引言
2.2 餐厨垃圾厌氧消化系统失衡稳定化指数的建立
2.2.1 前期研究成果集成分析
2.2.2 新的预警指标提出及预警性能分析
2.2.3 综合性厌氧消化系统稳定化体系的建立
2.3 稳定化指数预警效果
2.3.1 稳定化指数（SI）的负荷冲击预警效果—反应器 I
2.3.2 稳定化指数（SI）的负荷冲击预警效果—反应器 II
2.3.3 稳定化指数（SI）的负荷冲击预警效果—反应器 III
2.4 本章小结
3 餐厨垃圾厌氧消化过程稳定性预警体系有效性验证
3.1 引言
3.2 实验材料与方法
3.2.1 试验物料及测定分析方法
3.2.2 试验物料预处理
3.2.3 试验接种污泥
3.2.4 试验装置
3.3 餐厨垃圾厌氧消化过程稳定性失衡参数分析
3.3.1 气相参数响应分析
3.3.2 固相参数响应分析
3.3.3 液相参数响应分析
3.3.4 稳定化指数响应分析
3.4 稳定化指数的有效性验证
3.5 本章小结
4 厌氧消化过程稳定性在线检测实现与运行
4.1 引言
4.2 全自动厌氧发酵设备的设计、研发与在线检测
4.2.1 全自动厌氧发酵设备的设计、研发
4.2.2 全自动厌氧发酵在线检测数据变化规律性分析
4.3 在线预处理及其系统开发、设计与性能验证
4.3.1 预处理流程及设备研发
4.3.2 预处理设备性能验证
4.4 在线酸碱联合滴定技术研究及其系统开发、设计与性能验证
4.4.1 新联合滴定法提出
4.4.2 新联合酸碱滴定设备的研发
4.4.3 在线酸碱滴定系统设备性能验证
4.4.4 酸碱度连续检测规律性分析
4.5 数控集成系统的开发
4.5.1 基本功能和实现方法
4.5.2 硬件和界面显示
4.6 工程示范—重庆市黑石子餐厨垃圾厌氧发酵厂
4.6.1 工程示范背景
4.6.2 示范装置
4.6.3 示范水质
4.6.4 工程示范的运行
4.7 结论
5 厌氧消化系统微生物群落结构演替及失稳机理初探
5.1 引言
5.2 试验材料和方法
5.2.1 试验样品
5.2.2 总 DNA 凝胶电泳结果
5.2.3 PCR 预实验结果
5.3 微生物群落多样性分析
5.3.1 细菌群落多样性分析
5.3.2 古菌群落多样性分析
5.4 微生物群落特征的变化及反应器性能相关性分析
5.5 小结
6 结论和建议
6.1 主要研究结论
6.2 本研究创新点
6.3 进一步研究的建议
致谢
参考文献
附录
A. 作者在攻读博士学位期间发表的论文
B.作者在攻读学位期间申请的专利
【参考文献】：
期刊论文
[1]餐厨垃圾厌氧消化系统过程监控参数的分析[J]. 梅冰,彭绪亚. 中国给水排水. 2013(21)
[2]餐厨垃圾处理与资源化技术进展[J]. 陈锷,顾向阳. 环境研究与监测. 2012(03)
[3]餐厨垃圾现状及处理技术研究[J]. 张丹,张玲. 科技致富向导. 2012(12)
[4]基于PCR-TGGE技术的餐厨垃圾厌氧消化微生物群落结构解析[J]. 彭绪亚,邸玉翠,贾传兴,梅冰,王璐,洪俊华,李小风. 环境科学学报. 2012(04)
[5]磷酸酯酶活性对餐厨垃圾单相厌氧消化抑制的预警作用[J]. 彭绪亚,洪俊华,贾传兴,梅冰,邸玉翠,王璐. 中国环境科学. 2012(03)
[6]近红外光谱快速测定废水厌氧发酵过程中底物及液相产物浓度变化[J]. 张梦霖,盛国平,俞汉青. 科学通报. 2009(08)
[7]基于主成分分析的餐厨垃圾产生量预测的实证研究[J]. 王莉,刘应宗. 西安电子科技大学学报(社会科学版). 2008(06)
[8]易腐有机垃圾单级高固体厌氧消化实验研究[J]. 蒋建国,吴时要,隋继超,王岩. 环境科学. 2008(04)
[9]越冬沼气池中甲烷螺菌的分离及其系统分类学分析[J]. 崔晓光,权春善,范圣第. 微生物学杂志. 2007(03)
[10]北京市餐厨垃圾管理对策探讨[J]. 邢汝明,吴文伟,王建民,李海莹. 环境卫生工程. 2006(06)
硕士论文
[1]单相厌氧反应器处理餐厨垃圾试验研究[D]. 潘坚.重庆大学 2008
本文编号：2895780
本文链接：https://www.wllwen.com/shengtaihuanjingbaohulunwen/2895780.html
