餐厨垃圾厌氧消化过程失稳的动力学特征及微生物机理研究
发布时间：2021-01-09 06:35
为揭示消化过程失稳的源头和关键环节;辨析对消化过程稳定性具有决定作用的功能微生物;寻找对消化过程失稳具有指示特征的微生物预警因子,本研究以超负荷失稳和氨抑制失稳为研究对象,在实验室规模的餐厨垃圾厌氧消化反应器中开展可控的扰动实验,结合理化分析、微生物活性检测和高通量测序等技术手段,研究了过程失稳的动力学特征和微生物机理。结果表明:（1）污泥负荷（即接种比,Substrate-Inoculums Ratio,S/I）比容积负荷（Organic Loading Rate,OLR）更适于作为负荷界定参数,S/I大于2 g VS·g VSS-1时,反应器即面临超负荷的风险;但氨氮和微生物浓度的比（Total Ammonia-Biomass Concentration Ratio,TAN/BC）不适合用作厌氧消化反应器内的氨抑制界定参数,氨氮浓度本身才是决定抑制程度大小的主要因素;（2）超负荷系统中,水解和产甲烷速率常数(k和Rmax′)随OLR、BC及S/I的增加都呈现非单调变化趋势,从k和Rmax′的数值变化上无法直接判断厌氧消化反应器的运行状态,...
【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】：134 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
厌氧消化流程图及每个步骤中涉及的微生物Fig.1.1Flowchartofanaerobicdigestionandthemicroorganismsinvolvedineachstep
1 绪 论定性统计相关的因子作为潜在的生物预警因子；2) 从整理群落、某一阶段群落及单个微生物三个层面，分析 AD 反应器生物应对超负荷和氨抑制扰动的生态学特征（抗性、弹性和冗余性）；3) 选择与过程稳定性相关的弹性微生物因子作为关键因子，从机理上解因子作为微生物预警因子的合理性。.2 技术路线技术路线图见图 1.2。
2.2 实验准备：污泥接种驯化本研究所用的接种污泥取自常温下运行的农村户用沼气池。取回后的污泥 2 mm 筛网过滤，去除大颗粒的无机物及秸秆等杂质；再采用破碎机进一步破下秸秆，并将污泥混合均匀。匀浆后的污泥再离心分离，取上部 TS 含量低的作为湿式反应器 R1和 R2的接种污泥；下部高 TS 部分作为干式厌氧消化反应3的接种污泥。三个反应器接种后都先进行预孵化，消除反应器内残余的有机物至产气停止。然后各自在 3 g VS·L-1·d-1的负荷下进行驯化，直至反应器日产连续 7 d 上下波动不超过 10%则认为驯化完成。驯化完成后，R1和 R3开展失稳机理研究；R2内的污泥则用于动力学研究。而言，先取 R2内的污泥，采用 0.5 mm 的筛网过滤，取筛下物置于批次反应去气 5 d~7 d，以消耗污泥中残余的有机物。去气后的污泥进行超负荷动力学。实验完成后，再取适量该反应器内的污泥，经过同样的预处理步骤后，进抑制动力学实验。接种污泥从源头取样至预处理、驯化和接种全过程的流程图 2.1。
【参考文献】：
期刊论文
[1]总氨氮在餐厨垃圾厌氧消化系统中的积累及其抑制作用[J]. 唐波,李蕾,何琴,覃亚宏,彭绪亚. 环境科学学报. 2016(01)
[2]重庆主城餐厨垃圾理化性质及产甲烷潜能分析[J]. 何琴,李蕾,何清明,彭绪亚. 环境化学. 2014(12)
[3]接种比对餐厨垃圾中温厌氧消化的影响[J]. 房明,吴树彪,张万钦,李伟,庞昌乐,董仁杰. 中国农业大学学报. 2014(01)
[4]接种比例对餐厨垃圾高固体浓度厌氧发酵的影响[J]. 李靖,李学尧. 环境科学与管理. 2012(11)
[5]Methanogenic community dynamics in anaerobic co-digestion of fruit and vegetable waste and food waste[J]. Jia Lin, Jiane Zuo , Ruofan Ji, Xiaojie Chen, Fenglin Liu, Kaijun Wang, Yunfeng Yang State Key Joint Laboratory of Environment Simulation and Pollution Control (SKLESPC), School of Environment, Tsinghua University, Beijing 100084, China.. Journal of Environmental Sciences. 2012(07)
[6]餐厨垃圾单相厌氧消化系统酸化预警指标[J]. 彭绪亚,贾传兴,潘坚,刘国涛,袁荣焕. 土木建筑与环境工程. 2011(04)
[7]应用Modified Gompertz模型对城市生活垃圾沼气发酵的拟合研究[J]. 李建昌,孙可伟,何娟,吴勇生. 环境科学. 2011(06)
[8]氢分压对种间氢转移的影响[J]. 李建昌,张无敌. 云南师范大学学报(自然科学版). 2005(05)
本文编号：2966153
【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】：134 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
厌氧消化流程图及每个步骤中涉及的微生物Fig.1.1Flowchartofanaerobicdigestionandthemicroorganismsinvolvedineachstep
1 绪 论定性统计相关的因子作为潜在的生物预警因子；2) 从整理群落、某一阶段群落及单个微生物三个层面，分析 AD 反应器生物应对超负荷和氨抑制扰动的生态学特征（抗性、弹性和冗余性）；3) 选择与过程稳定性相关的弹性微生物因子作为关键因子，从机理上解因子作为微生物预警因子的合理性。.2 技术路线技术路线图见图 1.2。
2.2 实验准备：污泥接种驯化本研究所用的接种污泥取自常温下运行的农村户用沼气池。取回后的污泥 2 mm 筛网过滤，去除大颗粒的无机物及秸秆等杂质；再采用破碎机进一步破下秸秆，并将污泥混合均匀。匀浆后的污泥再离心分离，取上部 TS 含量低的作为湿式反应器 R1和 R2的接种污泥；下部高 TS 部分作为干式厌氧消化反应3的接种污泥。三个反应器接种后都先进行预孵化，消除反应器内残余的有机物至产气停止。然后各自在 3 g VS·L-1·d-1的负荷下进行驯化，直至反应器日产连续 7 d 上下波动不超过 10%则认为驯化完成。驯化完成后，R1和 R3开展失稳机理研究；R2内的污泥则用于动力学研究。而言，先取 R2内的污泥，采用 0.5 mm 的筛网过滤，取筛下物置于批次反应去气 5 d~7 d，以消耗污泥中残余的有机物。去气后的污泥进行超负荷动力学。实验完成后，再取适量该反应器内的污泥，经过同样的预处理步骤后，进抑制动力学实验。接种污泥从源头取样至预处理、驯化和接种全过程的流程图 2.1。
【参考文献】：
期刊论文
[1]总氨氮在餐厨垃圾厌氧消化系统中的积累及其抑制作用[J]. 唐波,李蕾,何琴,覃亚宏,彭绪亚. 环境科学学报. 2016(01)
[2]重庆主城餐厨垃圾理化性质及产甲烷潜能分析[J]. 何琴,李蕾,何清明,彭绪亚. 环境化学. 2014(12)
[3]接种比对餐厨垃圾中温厌氧消化的影响[J]. 房明,吴树彪,张万钦,李伟,庞昌乐,董仁杰. 中国农业大学学报. 2014(01)
[4]接种比例对餐厨垃圾高固体浓度厌氧发酵的影响[J]. 李靖,李学尧. 环境科学与管理. 2012(11)
[5]Methanogenic community dynamics in anaerobic co-digestion of fruit and vegetable waste and food waste[J]. Jia Lin, Jiane Zuo , Ruofan Ji, Xiaojie Chen, Fenglin Liu, Kaijun Wang, Yunfeng Yang State Key Joint Laboratory of Environment Simulation and Pollution Control (SKLESPC), School of Environment, Tsinghua University, Beijing 100084, China.. Journal of Environmental Sciences. 2012(07)
[6]餐厨垃圾单相厌氧消化系统酸化预警指标[J]. 彭绪亚,贾传兴,潘坚,刘国涛,袁荣焕. 土木建筑与环境工程. 2011(04)
[7]应用Modified Gompertz模型对城市生活垃圾沼气发酵的拟合研究[J]. 李建昌,孙可伟,何娟,吴勇生. 环境科学. 2011(06)
[8]氢分压对种间氢转移的影响[J]. 李建昌,张无敌. 云南师范大学学报(自然科学版). 2005(05)
本文编号：2966153
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