超声预处理对餐厨垃圾与污泥两级厌氧消化的影响

摘要

餐厨垃圾和污水厂污泥均是城市有机固废的组成部分，随着经济的快速发展，城市化进程的推进，其产生量日益增长，如不妥善处置，会对周围环境带来诸多不良影响。厌氧发酵作为实现有机固废资源化利用的有效途径，成为目前国内外研究的重点。本试验通过对餐厨垃圾的超声预处理，以强化传统餐厨垃圾与污泥混合厌氧消化效能为目的，考察优化条件下餐厨垃圾与污泥混合两级厌氧消化工艺运行效果及经济效益。研究结果表明:
　　(1)餐厨垃圾经超声预处理有助于提高其与污泥混合一级发酵水解产酸程度，促进含氮有机物的降解，对pH值影响不大，在4.2～5.0左右，能够实现产酸相和产甲烷相的分离;超声预处理能够适当的提高一级发酵产气量和产气率，但对产气成分的影响不大，H2含量都在80％以上。
　　(2)通过VFAs、pH及氨氮浓度等指标变化情况可知，超声预处理对餐厨垃圾与污泥混合的二级发酵系统稳定运行影响不大，但能够将系统运行达稳定的时间缩短约7～10d。
　　(3)不同的二级发酵投配率对超声预处理的效果产生一定的影响。当二级发酵投配率在较低的8％时，超声预处理的优势并不明显，此条件下有机物去除效果和产气效果与对照组差异不大，与对照组相比降解每克VS需要投入更多的能量;当二级发酵投配率提高到10％和12％时，超声组SCOD、TS和VS去除率均高于对照组，系统运行稳定超声组甲烷产率分别比对照组提高12.5％和13％，降解每克VS的能耗均低于对照组。
　　(4)本试验的最佳工况为:餐厨垃圾经声能密度1.2W/mL、超声时间10min预处理后与污泥混合两级动态发酵，在二级投配率12％条件下，系统运行达稳定所需时间约为40d，总VS去除率为63.0％，产气率为801.46(mL/(gVS·d))，甲烷产率可达641.84(mLCH4/(gVS·d))，降解每克VS所投入的能量最少，经济效益最高。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景

1．1．1 餐厨垃圾概况

1．1．2 市政污泥概况

1．2 餐厨垃圾与污泥联合厌氧消化

1．2．1 有机固废厌氧消化原理

1．2．2 餐厨垃圾与污泥厌氧消化过程影响因素

1．2．3 餐厨垃圾与污泥联合厌氧消化性能的强化

1．3 超声预处理在有机固废厌氧消化中的研究进展

1．3．1 超声预处理概述

1．3．2 超声预处理在厌氧消化中的运用

1．4 课题的提出、研究意义及内容

1．4．1 课题的提出

1．4．2 研究的目的和意义

1．4．3 研究的内容和技术路线

第二章 实验材料和方法

2．1 实验材料

2．2 实验装置

2．2．1 超声装置

2．2．2 厌氧发酵装置

2．3 实验方法

2．3．1 不同超声预处理条件对餐厨垃圾性质的影响

2．3．2 一级静态发酵实验

2．3．3 两级动态发酵实验

2．4 监测指标及测定方法

第三章 餐厨垃圾超声预处理的效果研究

3．1 超声作用后餐厨垃圾粒径和温度的变化

3．1．1 粒径的变化情况

3．1．2 温度的变化情况

3．2 超声作用后餐厨垃圾中主要成分的变化

3．2．1 碳水化合物的变化情况

3．2．2 蛋白质及氨氮的变化情况

3．3 超声时间及超声声能密度范围的确定

3．4 本章小结

第四章 餐厨垃圾超声预处理后与污泥混合一级静态发酵特性研究

4．1 不同超声预处理条件对餐厨垃圾与污泥一级静态发酵特性研究

4．1．1 不同超声预处理条件下各发酵罐VFAs浓度的变化

4．1．2 不同超声预处理条件下各发酵罐氨氮浓度的变化

4．1．3 不同超声预处理条件下各发酵罐SCOD的变化

4．2 最佳超声预处理条件及一级动态发酵停留时间的确定

4．2．1 最佳超声预处理条件的确定

4．2．2 一级发酵停留时间的确定

4．3 本章小结

第五章 餐厨垃圾超声预处理后与污泥混合两级动态厌氧发酵研究

5．1 超声预处理对一级动态发酵的影响

5．1．1 一级动态发酵水解产酸效果

5．1．2 一级动态发酵pH值和氨氮浓度的变化

5．1．3 一级动态发酵减容效果

5．1．4 一级动态发酵产气效果

5．2 超声预处理对二级动态发酵的影响

5．2．1 二级动态发酵系统运行稳定性分析

5．2．2 二级动态发酵SCOD和SCOD去除率的变化

5．2．3 二级动态发酵减容效果

5．2．4 二级动态发酵产气效果

5．3 两级动态发酵全过程分析

5．3．1 两级动态发酵VFAs的变化

5．3．2 两级动态发酵氨氮的变化

5．3．3 两级动态发酵TS、VS的变化

5．3．4 物料衡算

5．4 能耗分析

5．5 与前期研究成果对比

5．6 本章小结

第六章 结论与建议

6．1 结论

6．2 建议

参考文献

致谢

作者简历