【摘要】：傳統(tǒng)方式處理餐廚垃圾存在效率低、成本高的問題,而采用厭氧定向產(chǎn)酸工藝處理餐廚垃圾可以獲得大量富含揮發(fā)性有機(jī)酸(VFAs)的發(fā)酵液,可以替代乙醇和乙酸作為污水處理廠污水及垃圾填埋場(chǎng)滲濾液脫氮除磷的外加碳源,但我國(guó)餐廚垃圾中含有較高濃度的NaCl和油脂,會(huì)影響VFAs的產(chǎn)生。本文研究了餐廚垃圾中NaCl及油脂對(duì)其厭氧發(fā)酵定向產(chǎn)酸的影響并開展了示范工程的應(yīng)用研究,主要研究成果如下:通過小試研究了NaCl和油脂對(duì)餐廚垃圾厭氧產(chǎn)酸的影響,考察了發(fā)酵過程中VFA濃度、有機(jī)酸組分、TS/VS、SCOD/氨氮及幾種堿金屬離子濃度的變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,NaCl對(duì)厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸有抑制作用,當(dāng)NaCl濃度超過6.0g/L后,對(duì)產(chǎn)酸的抑制強(qiáng)度迅速增強(qiáng),至12.0g/L時(shí)幾乎不產(chǎn)酸,但NaCl對(duì)厭氧發(fā)酵類型影響不顯著,各批次均為丁酸型發(fā)酵;油脂對(duì)產(chǎn)酸亦有明顯的抑制作用,表現(xiàn)為降低產(chǎn)酸量并使產(chǎn)酸過程滯后,當(dāng)油脂添加量為35g/L時(shí),最大VFA濃度降低了68.0%,產(chǎn)酸滯后39.4h,并且油脂會(huì)促使厭氧發(fā)酵類型向丙酸型轉(zhuǎn)變。鹽與油同時(shí)存在時(shí),鹽的抑制與油的抑制相互之間存在部分拮抗作用,即當(dāng)餐廚垃圾中同時(shí)存在一定量的油脂及鹽時(shí),其對(duì)產(chǎn)VFA的綜合抑制強(qiáng)度是介于相同含量油脂或鹽單獨(dú)存在條件下的抑制強(qiáng)度之間。此外,各組發(fā)酵體系中VFA組分的變化呈現(xiàn)相同的規(guī)律,均以乙酸、丙酸及丁酸為主要組成成分,丁酸所占比例在發(fā)酵初期迅速增加后趨于穩(wěn)定,而乙酸與丙酸所占比例在整個(gè)發(fā)酵過程中變化不大。此外,發(fā)酵體系中的Na+濃度會(huì)隨發(fā)酵時(shí)間的增加而逐漸上升,其上升的幅度和時(shí)間與發(fā)酵產(chǎn)酸量及時(shí)間吻合。研究結(jié)果表明,實(shí)際餐廚垃圾產(chǎn)酸前宜進(jìn)行脫油脫鹽預(yù)處理,使NaCl含量低于6.0g/L、油脂含量低于15.0g/L,并于發(fā)酵第2~3d提取發(fā)酵液。在小試研究的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)并建設(shè)了處理規(guī)模為3.5t/d的示范工程,發(fā)酵底物為餐廚垃圾與厭氧污泥的混合物,其TS為128.2 g/L,VS為107.4g/L,經(jīng)過5天發(fā)酵,VFAs產(chǎn)量達(dá)到最大值21.8g/L,與小試實(shí)驗(yàn)的理論值相近,證明餐廚垃圾厭氧產(chǎn)酸技術(shù)具有實(shí)際工程應(yīng)用的可行性。
[Abstract]:The traditional treatment of kitchen waste has the problems of low efficiency and high cost. However, a large amount of fermentation liquid rich in volatile organic acid (VFAs) can be obtained by anaerobic directed acid production process. Ethanol and acetic acid can be used as carbon sources to remove nitrogen and phosphorus from sewage and landfill leachate. However, high concentration of NaCl and grease in Chinese kitchen waste will affect the production of VFAs. In this paper, the effects of NaCl and grease in kitchen waste on directed acid production by anaerobic fermentation were studied. The main research results were as follows: the effects of NaCl and grease on anaerobic acid production of kitchen waste were studied in a small scale. The changes of VFA concentration, organic acid component, TS/VS,SCOD/ ammonia nitrogen and several alkali metal ions during fermentation were investigated. The results showed that NaCl could inhibit the production of acid by anaerobic fermentation. When the concentration of NaCl exceeded 6.0g/L, the inhibition of acid production increased rapidly, and almost no acid was produced at 12.0g/L, but the effect of NaCl on the type of anaerobic fermentation was not significant. All batches were fermented with butyric acid; The effect of oil on acid production was also obvious, which was as follows: the amount of acid production was decreased and the process of acid production was delayed. When the oil was added with 35g/L, the maximum concentration of VFA decreased 68.0 and the acid production delayed 39.4 hours. And the fat can promote the anaerobic fermentation type to propionic acid type change. When salt and oil exist at the same time, there is some antagonism between the inhibition of salt and the inhibition of oil, that is, when there is a certain amount of oil and salt in the kitchen garbage, The comprehensive inhibition intensity of VFA was between the same content of oil or salt and the same content of oil or salt. In addition, the changes of VFA components in each fermentation system showed the same regularity, with acetic acid, propionic acid and butyric acid as the main components, and the proportion of butyric acid tended to be stable after a rapid increase in the initial stage of fermentation. However, the ratio of acetic acid to propionic acid changed little during the whole fermentation process. In addition, the concentration of Na in fermentation system would increase gradually with the increase of fermentation time, and the range and time of the increase was consistent with the amount of acid produced by fermentation and the time of fermentation. The results showed that the pretreatment of desalination and desalination should be carried out before the actual kitchen waste produced acid, so that the NaCl content was less than 6.0 g / L, the oil content was less than 15.0 g / L, and the fermentation broth was extracted on the 2nd day of fermentation. On the basis of the pilot study, a demonstration project was designed and built for the treatment of 3.5t/d. The fermentation substrate was a mixture of kitchen waste and anaerobic sludge, with a TS of 128.2 g / L vs 107.4 g / L, and fermentation for 5 days. The maximum output of VFAs was 21.8 g / L, which was close to the theoretical value of the small scale experiment. It was proved that the anaerobic acid-producing technology of kitchen waste had the feasibility of practical engineering application.
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X799.3

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本文編號(hào)：2403519