本文關(guān)鍵詞：餐廚垃圾高固態(tài)厭氧消化過程中酸化調(diào)控研究

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【摘要】：目前餐廚垃圾的厭氧消化處理技術(shù)已經(jīng)成為處置餐廚垃圾重要且有效的手段。餐廚垃圾進(jìn)行厭氧消化處置,不僅可以對餐廚垃圾進(jìn)行減量化,而且可以產(chǎn)生清潔能源沼氣。然而在餐廚垃圾厭氧消化過程中,特別是高固態(tài)厭氧消化中,有機酸的快速積累會導(dǎo)致體系pH迅速降低,進(jìn)而抑制產(chǎn)甲烷菌活性,使反應(yīng)體系效率下降甚至產(chǎn)氣終止。因此對餐廚垃圾高固態(tài)厭氧消化過程的酸化調(diào)控研究十分重要。本研究首先對餐廚垃圾高固態(tài)厭氧發(fā)酵過程進(jìn)行pH調(diào)控,研究pH調(diào)控對產(chǎn)甲烷的影響,分析厭氧發(fā)酵過程中的沼氣產(chǎn)量、有機酸、淀粉酶等參數(shù)的變化情況,獲得最適宜的調(diào)控方式。隨后,從提高產(chǎn)甲烷菌對丁酸的耐受性能,進(jìn)而提升其對有機酸耐受能力的角度出發(fā),提高高固態(tài)厭氧發(fā)酵的產(chǎn)甲烷性能。最后,將耐酸馴化好的產(chǎn)甲烷污泥作為接種泥,研究餐廚垃圾高固態(tài)厭氧發(fā)酵臥式反應(yīng)器的運行,確定反應(yīng)器運行最適宜的物料負(fù)荷。主要研究結(jié)論如下:pH調(diào)控可以有效解決餐廚垃圾高固態(tài)厭氧發(fā)酵的酸化現(xiàn)象。相比未進(jìn)行pH調(diào)控的對照組,進(jìn)行pH調(diào)控的各個組的累積沼氣產(chǎn)率、甲烷產(chǎn)率、甲烷含量和底物去除率都有所提高。其中,pH調(diào)控為8.0組的累積沼氣產(chǎn)率、甲烷產(chǎn)率、甲烷含量和底物去除率均最高,分別為322.0 m L/gTS、171.0 mL/gTS、53.1%和95.85%。同時其胞外淀粉酶和蛋白酶也都獲得了最高活性,分別為1.18 U/mL和2.73×10-3 U/m L;其輔酶F420有兩個峰值,第一個峰值在第4 d,為61.52μmol/gTS,第二個峰值在第16 d,為101.29μmol/gTS。采用逐步提高厭氧發(fā)酵體系內(nèi)丁酸鹽濃度的方式,對產(chǎn)甲烷菌進(jìn)行了適應(yīng)性耐酸培養(yǎng),隨后將其接種餐廚垃圾進(jìn)行高固態(tài)厭氧發(fā)酵。結(jié)果表明,進(jìn)行耐丁酸培養(yǎng)的各個組的沼氣及甲烷產(chǎn)量、最終有機酸濃度、SCOD濃度基本和丁酸鈉添加量呈正相關(guān)。相比未進(jìn)行耐酸馴化的對照組,進(jìn)行耐酸馴化的各個組的累積甲烷產(chǎn)量、甲烷產(chǎn)率、沼氣產(chǎn)率和甲烷含量都有所增加。其中,經(jīng)8 g/L的丁酸鈉馴化后的累積甲烷產(chǎn)量、甲烷產(chǎn)率、沼氣產(chǎn)率及甲烷含量最大,分別為2044 m L、101.8 mL/gTS、228.0 mL/gTS和44.7%。同時,其脫氫酶、淀粉酶、蛋白酶和輔酶F420活性也都最高,分別為321 TFμg/(mL?h)、1.0490 U/mL、4.7972×10-3 U/mL和20.77μmol/gTS。接種耐酸馴化后的產(chǎn)甲烷污泥,并采用臥式厭氧反應(yīng)器進(jìn)行餐廚垃圾高固態(tài)厭氧發(fā)酵。一開始設(shè)置臥式反應(yīng)器運行的物料負(fù)荷為2 gTS/L·d,運行穩(wěn)定后,提高物料負(fù)荷至5 gTS/L·d,8 gTS/L·d,11 gTS/L·d。結(jié)果發(fā)現(xiàn),耐酸馴化污泥可以較好地處理餐廚垃圾,臥式厭氧反應(yīng)器運行最適宜的物料負(fù)荷為8 gTS/L·d。此時,沼氣平均日產(chǎn)量為42 L,單位沼氣平均產(chǎn)量為656 mL/gTS,平均甲烷含量為58.8%,單位甲烷平均產(chǎn)量為386 mL/gTS。
【關(guān)鍵詞】：餐廚垃圾 高固態(tài)厭氧消化 酸化 沼氣 酶活
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X799.3
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-14
• 1.1 餐廚垃圾基本特性9
• 1.2 高固態(tài)厭氧消化技術(shù)概述9-11
• 1.2.1 厭氧消化基本原理9-10
• 1.2.2 高固態(tài)厭氧消化技術(shù)10-11
• 1.3 餐廚垃圾高固態(tài)厭氧消化技術(shù)研究進(jìn)展11-12
• 1.3.1 厭氧消化影響因素和反應(yīng)器處理研究11
• 1.3.2 反應(yīng)過程酸化抑制調(diào)控研究進(jìn)展11-12
• 1.4 研究內(nèi)容、目的及意義12-14
• 1.4.1 研究內(nèi)容12-13
• 1.4.2 研究目的及意義13-14
• 第二章 餐廚垃圾高固態(tài)發(fā)酵過程酸化的外源pH調(diào)控技術(shù)研究14-23
• 2.1 引言14
• 2.2 材料與方法14-15
• 2.2.1 實驗材料14
• 2.2.2 實驗裝置14
• 2.2.3 實驗方案14-15
• 2.2.4 分析方法15
• 2.3 結(jié)果與討論15-21
• 2.3.1 厭氧發(fā)酵過程中pH、SCOD和氨氮濃度的變化15-17
• 2.3.2 厭氧發(fā)酵過程中有機酸濃度的變化17-19
• 2.3.3 厭氧發(fā)酵過程中沼氣和甲烷的變化19
• 2.3.4 厭氧發(fā)酵過程中酶活性的變化19-21
• 2.3.5 底物降解特性21
• 2.4 小結(jié)21-23
• 第三章 產(chǎn)甲烷菌耐酸馴化對高固態(tài)發(fā)酵酸化的緩解效應(yīng)研究23-37
• 3.1 引言23
• 3.2 材料與方法23-25
• 3.2.1 實驗材料23
• 3.2.2 實驗裝置23-24
• 3.2.3 實驗方案24
• 3.2.4 分析方法24-25
• 3.3 結(jié)果與討論25-36
• 3.3.1 不同丁酸鹽濃度馴化的產(chǎn)甲烷污泥性能情況25-30
• 3.3.2 耐酸馴化污泥對餐廚垃圾高固態(tài)厭氧處理效果分析30-36
• 3.4 小結(jié)36-37
• 第四章 耐酸馴化污泥處理餐廚垃圾的臥式厭氧消化技術(shù)研究37-46
• 4.1 引言37
• 4.2 材料與方法37-39
• 4.2.1 實驗材料37
• 4.2.2 實驗裝置37-38
• 4.2.3 實驗方案38-39
• 4.2.4 分析方法39
• 4.3 結(jié)果與討論39-44
• 4.3.1 反應(yīng)器運行過程中產(chǎn)甲烷活性的變化39-41
• 4.3.2 反應(yīng)器運行過程中pH、SCOD和氨氮濃度的變化41-42
• 4.3.3 反應(yīng)器運行過程中堿度和有機酸濃度的變化42-43
• 4.3.4 反應(yīng)器運行過程中碳水化合物、蛋白質(zhì)、淀粉酶和蛋白酶的變化43-44
• 4.4 小結(jié)44-46
• 第五章 主要結(jié)論與展望46-48
• 致謝48-49
• 參考文獻(xiàn)49-54
• 附錄: 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文54

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