餐厨垃圾高温干式厌氧发酵试验研究

摘要

餐厨垃圾是居民在生活消费过程中形成的有机废弃物，约占城市生活垃圾的一半，处理不当会引发各类环境问题。由于餐厨垃圾具有高含水率、高有机质含量和高固体含量等特点，因此可以通过厌氧发酵技术将其转化为甲烷、氢气等再生能源。本文在实验室规模上对餐厨垃圾高温干式厌氧发酵水解酸化过程以及餐厨垃圾与秸秆混合发酵性能进行研究，对批式两相干式高温厌氧发酵的运行条件进行探索，总结系统运行经验，并基于以上研究结果，设计了餐厨垃圾高温干式厌氧发酵反应器。本文通过试验研究，得出以下结论：
　　（1）餐厨垃圾取自宁波开诚生态技术有限公司，为经过三相分离等前处理后的固态物料。经过转运、机械分拣、高温灭菌、机械脱水、三相分离等前处理后，餐厨垃圾特性较原生垃圾有较大变化，固态物料TS约25~35％，温度接近60℃，生物降解度提高，具备进行高温干式厌氧的物料性质、温度条件。
　　（2）研究了不同接种比条件下餐厨垃圾高温干式厌氧发酵水解酸化效果，确定最佳接种比及水解酸化周期。为了充分利用厂区资源，提高发酵工艺处理能力，试验选择调节池中的酸化液作为接种源。试验发现接种率为10%时，餐厨垃圾在经过15 d的水解酸化后VFA总含量最高，乙酸累积浓度比例为60%左右，丙酸含量始终处于较低水平，发酵类型较为理想。最后综合考虑处理效率及发酵效率建议在两相厌氧发酵试验中，水解酸化阶段停留时间为10 d左右。
　　（3）研究了餐厨垃圾与秸秆混合发酵性能。为改善物料水解酸化和产沼性能，试验通过混合秸秆将物理 C/N比调配值20左右，进行了餐厨垃圾高温干式厌氧发酵配比试验。水解酸化阶段，混合发酵因秸秆中纤维木质素不断分解延长了水解酸化周期。产甲烷阶段，以餐厨垃圾为单一来源的厌氧发酵产沼气量更高，混合发酵生成的沼气中甲烷含量为60.72%高于对照组。最终从生产实际考虑，混合发酵在餐厨垃圾的处理负荷大大降低的同时，并没有带来发酵效率的明显提高，因此在秸秆与餐厨垃圾的混合发酵从实际需求方面考虑并不合理。
　　（4）研究批式两相干式高温厌氧发酵的运行条件。试验采用小负荷投加，逐渐增加负荷的方式观察不同负荷对餐厨垃圾处理效果的影响，结果发现容积负荷为4.55 kg-VS·m-3·d-1~12.75 kg-VS·m-3·d-1时，日平均产气量呈先上升后下降的趋势；当容积负荷为12.75kgVS·m-3·d-1时，日均产气量最高，可达16303 mL。

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引言

1绪论

1.1餐厨垃圾概述

1.2厌氧发酵技术概述

1.3课题的提出

2高温干式高温条件下水解酸化过程研究

2.1引言

2.2试验材料和装置

2.3试验方案与分析方法

2.4结果与讨论

2.5本章小结

3餐厨垃圾高温干式厌氧发酵配比试验

3.1前言

3.2试验材料和装置

3.3试验方案与分析方法

3.4结果与讨论

3.5本章小结

4餐厨垃圾高温干式厌氧发酵小试试验

4.1引言

4.2试验装置和材料

4.3试验方案与分析方法

4.4结果与讨论

4.5本章小结

5高温干式厌氧发酵系统中试装置设计及调试方案

5.1设计原则

5.2工艺流程

5.3高温干式厌氧发酵系统的主要装置设计

5.4调试方案

6结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

在学研究成果

致谢