果蔬与餐厨垃圾混合两相厌氧消化性能的试验研究

摘要

我国城市有机生活垃圾中餐厨和果蔬垃圾产量巨大，而果蔬餐厨垃圾可以是生产优质生物质能源的原料，采用特别有针对性的两相厌氧消化处理工艺，在有效处理生物质垃圾的同时产生生物质能，实现经济效益和环境效益，是一种有发展前景的处理高含水率城市有机生活垃圾的关键技术。研究酸化阶段以餐厨和果蔬垃圾湿重混合比8∶5为原料，在温度35℃、45℃、55℃下的30、40、50和60gTS·L-1的酸化负荷，F/M=4，10天的酸化时间，结论如下:
　　 最佳酸化条件为45℃60gTS·L-1，能保留35℃和55℃的酸化优点，体系SCOD最终达到1100mg·g-1TS，VFA达到300mg·g-1TS，相比反应开始时分别增加了50％和150％。
　　 批式C/N和F/M对酸化效果影响的实验，单独餐厨和果蔬酸化实验，极限负荷条件下的酸化效果，得到结论是，以葡萄糖作碳源调节C/N=25降低了酸化产物的品质，酸化率低于未调节C/N的实验组60％。因此调节C/N对酸化效果促进不明显。
　　 混合原料比单独原料产酸协同效果提高70.7％，混合原料能够稳定单独原料的pH值波动在4.2-4.6区间，提高单独原料的水解酸化能力。
　　 F/M=4的pH能够快速稳定在4.2-4.6。虽然F/M=2的VFA总量略高于F/M=4，但其水解效率低于F/M=4，VFA成分中的丙酸含量最高达到4850mg·L-1，因此F/M=4较F/M=2是酸化的优势条件。
　　 极限负荷的实验中，80g TS·L-1的VFA产生量大(33250mg·L-1)，但酸化品质较60g TS·L-1的为低，20g TS· L-1的VFA产生量小(8263mg· L-1);80g TS· L-1水解酸化效果低于60g TS· L-1，但能够满足水解酸化的要求。
　　 序批式连续搅拌反应器(CSTR)进行的酸化负荷与水力停留时间的关系实验，12gVS·L-1·d-19天的水力停留时间的酸产物能保持64354mg· L-1的VFA总量和乙醇乙酸分别为46.9％和48.1％的高比例，丙酸少，有明显酸化优势。
　　 35℃批式甲烷化实验，分别以10、15和20gVS· L-1的负荷、三种酸原料、两种F/M接种方式为参数，得到结果是初始甲烷相中乙醇和乙酸含量高，能保证甲烷相的持续产气，且甲烷含量高，应定向控制酸化产物为乙醇和乙酸;丁酸含量高可使得甲烷相的产气高峰期提前，最早在2-3天出现产气高峰;乙醇和乙酸为主的酸出料，F/M越接近0.5，累计产气量越大;丁酸含量高的F/M应控制在0.6-1.0之间。
　　 序批式甲烷化稳定运行条件实验的结论是稳定运行负荷为4gVS· L-1·d-1，最高可达4.5gVS·L-1·d-1，4gVS· L-1·d-1的甲烷相单位容积产气率最高达3.13L·L-1，稳定在2.0L·L-1，有73.8％和83.5％的TS和VS去除率。

目录

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摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 果蔬与餐厨垃圾的产生与处理利用现状

1．1．1 果蔬与餐厨垃圾的产生

1．1．2 果蔬与餐厨垃圾的特性

1．1．3 果蔬与餐厨垃圾的危害

1．2 果蔬与餐厨垃圾处理利用途径

1．3 果蔬与餐厨垃圾厌氧发酵技术

1．3．1 厌氧发酵机理

1．3．2 理论产气量-巴斯维尔公式

1．3．3 厌氧消化工艺控制条件

1．3．4 国内外研究进展

1．3．5 现存问题和技术难点

第二章 研究路线和内容

2．1．课题来源

2．2．研究路线

2．3．研究内容

第三章 原料与方法

3．1 实验原料与装置

3．1．1 原料

3．1．2 装置

3．2 研究方法

3．2．1 酸化阶段研究方法

3．2．2 甲烷化阶段研究方法

第四章 果蔬与餐厨垃圾混合两相厌氧消化酸化性能实验研究

4．1 实验设计

4．1．1 温度、负荷、C／N和F／M对酸化效果影响的实验运行及维护

4．1．2 序批式水力停留时间对酸化影响的实验运行及维护

4．2 结果与讨论

4．2．1 温度与进料负荷对批式酸化效果的影响

4．2．2 餐厨或果蔬垃圾单独作为原料时的酸化效果

4．2．3 C／N对批式酸化效果的影响

4．2．4 F／M对批式酸化效果的影响

4．2．5 极限负荷对批式酸化的影响效果

4．2．6 混合物料序批式酸化实验的验证

4．3 本章小结

第五章 果蔬与餐厨垃圾混合两相厌氧消化甲烷化性能实验研究

5．1 实验参数和分析指标

5．1．1 批式甲烷化实验运行参数

5．1．2 序批式运行参数

5．2 批式甲烷化实验运行及维护

5．3 序批式甲烷化实验运行及维护

5．4 结果与讨论

5．4．1 批式甲烷化实验

5．4．2 序批式甲烷化实验

5．5 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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