油脂和盐分对餐厨垃圾单级厌氧消化影响的试验研究

摘要

近些年来,厌氧消化已经逐渐成为餐厨垃圾处理技术的重要发展方向。但餐厨垃圾中含有大量的油脂类物质以及盐分,它们会在厌氧系统内部不断累积,影响产甲烷菌的活性和系统的稳定性,对餐厨垃圾厌氧消化工艺带来不可忽视的负面影响。
　　为探究油脂、盐分在厌氧消化系统中的累积规律以及影响作用,解决过量油脂和盐分的抑制毒性给厌氧系统带来的问题,本文以重庆地区富含盐分、油脂的餐厨垃圾为研究对象,利用单级厌氧消化工艺进行了以下几个方面的研究:
　　①餐厨垃圾单级厌氧消化的试验研究。在实验过程中监测了发酵液中的盐分含量、COD、VFA等重要指标,试验结果表明:在餐厨垃圾单级厌氧消化过程中,发酵液中盐分浓度是不断增加累积的。经过为期56d的盐分监测结果显示,发酵液中盐分含量由0.084％增长至0.69%。由于厌氧菌对油脂的利用速率有限以及餐厨垃圾偏高的油脂含量,导致了餐厨垃圾厌氧消化系统中油脂类物质及其水解产物的不断累积,并且进料量越大,累积的油脂类物质就越多;在盐分、油脂的综合作用下,餐厨垃圾单级厌氧消化工艺在35℃,进料有机负荷3kgVS/m3·d的条件工作时,运行状态较好,发酵液COD值稳定在2620mg/L左右;VFA浓度保持在880mg/L以下,产沼气效率高,日产气量最高时达到了81L/d,沼气中甲烷含量在60%左右。
　　②油脂对餐厨垃圾产甲烷影响的试验研究。该阶段试验主要对不同油脂水平的反应器进行了平行试验,并分别监测了产气情况。试验结果表明:过高的油脂含量会降低餐厨垃圾厌氧消化的产甲烷效率。试验中25%的油脂含量使得厌氧产甲烷过程受到明显抑制,累积产甲烷量1850mL(35℃),只有15%水平累积产甲烷量的41%,而15%的油脂含量水平取得了最佳的产甲烷效果,累积产气量达到4557mL(35℃),较空白对照提高了85.7%;油脂类物质会拖延餐厨垃圾的产气,对于连续运行工艺,会造成停留时间增长,处理能力下降等问题;高油脂含量餐厨垃圾厌氧产甲烷的最适pH值为7左右,pH值为8时,累积产甲烷量只有pH值为7时的80.8%,而且提早5d就停止了产气;在高油脂含量情况下,55℃高温条件下产甲烷效果更加,其累积产甲烷量仅比35℃中温条件下降低了9.4%,而产气周期却缩短了近57%。
　　③盐分对餐厨垃圾产甲烷影响的试验研究。本部分的研究方式与第二部分试验类似,区别在于采用了不同的盐分含量水平。试验结果表明:盐分(NaCl)对餐厨垃圾产甲烷过程有明显的抑制作用,盐分浓度越高,毒性越强。4g/L,8g/L以及12g/L三个水平的累积产甲烷量分别只达到了空白对照组的78%,72%和61%;pH值为8时盐分毒性更大,NaCl含量同为12g/l的情况下,pH值为8时的累积产甲烷量下降了12%;餐厨垃圾厌氧消化过程中,温度条件对于NaCl的抑制毒性并没有显著影响。

目录

摘要

ABSTRACT

1 概述

1.1 研究背景

1.2 餐厨垃圾厌氧消化研究进展

1.2.1 餐厨垃圾厌氧消化技术发展

1.2.2 餐厨垃圾厌氧消化产气潜力研究

1.2.3 餐厨垃圾厌氧消化的促进研究

1.2.4 餐厨垃圾厌氧消化的抑制因素研究

1.3 脂类及盐分对餐厨垃圾厌氧消化影响的研究

1.3.1 脂类对餐厨垃圾厌氧消化抑制毒性的研究

1.3.2 盐分对餐厨垃圾厌氧消化抑制毒性的研究

1.4 课题的提出、目的与内容

1.4.1 课题的提出

1.4.2 课题的研究目的与内容

1.4.3 研究技术路线

2 餐厨垃圾厌氧消化技术及油脂、盐分的作用原理

2.1 餐厨垃圾厌氧消化技术

2.1.1 餐厨垃圾厌氧消化技术基本原理

2.1.2 餐厨垃圾厌氧消化的生化反应过程

2.1.3 餐厨垃圾厌氧消化微生物学

2.1.4 厌氧消化技术工艺控制参数

2.2 油脂、盐分影响厌氧消化的作用原理

2.2.1 油脂影响厌氧消化的原理

2.2.2 盐分影响厌氧消化的原理

3 餐厨垃圾单级厌氧消化试验研究

3.1 引言

3.2 单级厌氧反应器的结构及工作原理

3.3 试验物料及试验方案

3.3.1 试验物料

3.3.2 试验方案及试验过程

3.4 分析测试方法

3.4.1 餐厨垃圾采样和组成成分分析方法

3.4.2 试验过程中样品的采集方法

3.4.3 常规指标的分析方法

3.5 试验结果与分析

3.5.1 发酵液中盐分累积情况

3.5.2 餐厨垃圾单级厌氧反应器的运行情况

3.6 本章小结

4 油脂对餐厨垃圾产甲烷影响的试验研究

4.1 引言

4.2 试验物料及试验装置

4.2.1 试验物料

4.2.2 试验装置

4.3 试验方案及分析测定方法

4.3.1 试验方案

4.3.2 分析测定方法

4.4 试验结果与分析

4.4.1 油脂浓度对产甲烷过程的影响

4.4.2 不同pH 条件下油脂对产甲烷过程的影响

4.4.3 不同温度条件下油脂对产甲烷过程的影响

4.5 本章小结

5 盐分对餐厨垃圾产甲烷影响的试验研究

5.1 引言

5.2 试验物料及试验装置

5.2.1 试验物料

5.2.2 试验装置

5.3 试验方案及分析测定方法

5.3.1 试验方案

5.3.2 分析测定方法

5.4 试验结果及分析

5.4.1 盐分（NaCl）浓度对产甲烷过程的影响

5.4.2 不同pH 条件下盐分对产甲烷过程的影响

5.4.3 不同温度条件下盐分对产甲烷过程的影响

5.5 本章小结

6 结论及建议

6.1 结论

6.2 建议

致谢

参考文献

附录