【摘要】：城市餐廚垃圾具有產(chǎn)量大、含水率高、有機(jī)質(zhì)及油脂含量豐富的特點,已成為困擾城市生態(tài)文明建設(shè)的重要問題。在餐廚垃圾諸多處理技術(shù)中,干式厭氧消化法具有資源回收率高、無二次污染等優(yōu)勢,是餐廚垃圾資源化利用的有效途徑。本論文在研制序批式厭氧消化反應(yīng)器的基礎(chǔ)上,以實驗室多功能復(fù)合菌劑為接種菌,研究了反應(yīng)器的啟動過程以及接種比率對反應(yīng)器產(chǎn)氣效率的影響。主要結(jié)論如下：(1)啟動階段采用流加進(jìn)料方式,在較低的有機(jī)負(fù)荷下逐漸增加容積負(fù)荷,使厭氧微生物在較溫和的環(huán)境中逐步提高了活性。日產(chǎn)氣量隨著容積負(fù)荷的增加而增加,峰值出現(xiàn)在第38d,為5340mL,后期甲烷含量穩(wěn)定在55%(V/V)左右。消化液的VFA在反應(yīng)初期快速上升,之后穩(wěn)定在2500mg/L左右；總堿度隨著反應(yīng)的進(jìn)行持續(xù)上升,最高值為7033mg/L。較高的總堿度保證了系統(tǒng)具有較強(qiáng)的緩沖能力,使系統(tǒng)pH除了在開始階段下降到6.5外,之后穩(wěn)定在6.8-7.5的范圍內(nèi)。消化液的氨氮濃度從450mg/L增加到1161mg/L,未出現(xiàn)氨氮中毒的現(xiàn)象。產(chǎn)甲烷菌數(shù)量從開始時的1.15×104g-1逐步提高到4.5×106g-1。(2)設(shè)置5個反應(yīng)組,編號為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、 Ⅳ、Ⅴ,以啟動階段馴化成熟的餐廚垃圾1kg為接種物,分別接種新鮮餐廚垃圾2kg、2.5kg、3kg、3.5kg、4kg,研究接種比率對產(chǎn)氣效率的影響。結(jié)果表明,Ⅲ號反應(yīng)器的總產(chǎn)氣量為58810mL,甲烷總產(chǎn)量為26150mL,單位質(zhì)量揮發(fā)性固體(Volatile Solid, VS)的產(chǎn)氣量和產(chǎn)甲烷量分別為0.38OL/g、0.195L/kg,都是最高的。產(chǎn)氣過程出現(xiàn)兩個峰：二氧化碳峰和甲烷峰,增大容積負(fù)荷可以增大甲烷峰的峰值,延后甲烷峰的時間；但是當(dāng)容積負(fù)荷過大,系統(tǒng)酸化時,甲烷峰峰值變小或者不出現(xiàn)甲烷峰。揮發(fā)性脂肪酸(Volatile Fatty Acid, VFA)濃度隨容積負(fù)荷的增大而顯著增大,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ號反應(yīng)器的VFA最高值分別為4380mg/L、 4500mg/L、5160mg/L、8820mg/L、11580mg/L。總堿度與容積負(fù)荷無相關(guān)性,導(dǎo)致容積負(fù)荷越大,pH值的最低值越低,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ號反應(yīng)器的pH最低值分別為6.7、6.8、6.4、5.7、5.3。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ號反應(yīng)器的氨氮濃度最高值分別為1443mg/L、 1499mg/L、1443 mg/L、1387 mg/L、1317 mg/L,均未出現(xiàn)氨氮中毒現(xiàn)象。
【圖文】：

產(chǎn)甲院高峰出現(xiàn)，表明Ｖ號反應(yīng)器內(nèi)部穩(wěn)定被破壞，產(chǎn)甲蹤菌活性受到強(qiáng)烈抑制。可逡逑以看出，在穩(wěn)定運(yùn)行的序批式干式厭氧消化反應(yīng)中，產(chǎn)甲院時間在一周左右。逡逑圖４－３是不同反應(yīng)器的累積產(chǎn)氣量變化圖。由圖可以看出，Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ號反應(yīng)器的逡逑產(chǎn)氣過程基本可分為三個階段：第１？５ｄ，緩慢產(chǎn)氣階段，此時系統(tǒng)內(nèi)部處于水解酸化逡逑階段，產(chǎn)甲院菌增殖緩慢，產(chǎn)氣量較少；第６？１５ｄ，高效產(chǎn)氣階段，經(jīng)過自身的調(diào)節(jié)，逡逑產(chǎn)甲q<菌適應(yīng)了反應(yīng)器內(nèi)部環(huán)境，^u始快速增殖，日產(chǎn)氣量逐漸增加，，累積產(chǎn)氣量基逡逑本呈線性增長；第１６ｄ以后，產(chǎn)氣衰減到停止產(chǎn)氣階段，底物被消耗完后，產(chǎn)甲q<菌缺逡逑少營養(yǎng)物質(zhì)，開始進(jìn)入衰減期，直至停止產(chǎn)氣。而ＩＶ、Ｖ號反應(yīng)器在經(jīng)歷了開始時的逡逑水解酸化階段后，都經(jīng)歷了漫長的調(diào)節(jié)階段，ＩＶ號在后期有一段產(chǎn)氣小高峰，Ｖ號累逡逑積產(chǎn)氣量基本不變。推測是由于在較高的有機(jī)負(fù)荷下，水解酸化階段產(chǎn)生的大量ＶＦＡ逡逑降低了系統(tǒng)的ｐＨ

要轉(zhuǎn)換為單位質(zhì)量餐廚垃圾的產(chǎn)氣量，即單位質(zhì)量ＶＳ的產(chǎn)氣量。根據(jù)監(jiān)測的日產(chǎn)氣量逡逑和甲q<含量數(shù)據(jù)，計算不同接種比率條件下的總產(chǎn)氣量與甲燒產(chǎn)量、單位質(zhì)量ＶＳ的產(chǎn)逡逑氣量與甲燒產(chǎn)量，結(jié)果分別見圖４－４和圖４－５。逡逑６００００邋「６０逡逑５００００邐？邐＾＾邐總產(chǎn)氣里邋－５０逡逑■邋Ｉ邋｜＼邋：＝邋－４。！逡逑；３００００邋Ｉ邐Ｉ邋ｌＡｌ邐－Ｊ逡逑？。。。＿＿＿＿＿邐．２。＇逡逑１。。。。＿邐１１邋１１邐０逡逑Ｉ邋ＩＩ邋ＩＩ］邋ＩＶ邐Ｖ逡逑圖４－４總產(chǎn)氣量與甲燒產(chǎn)量逡逑餐廚垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣過程受到多種因素的影響，在序批式工藝中，主要有容積逡逑負(fù)荷、產(chǎn)甲院菌活性、反應(yīng)器容積等。在相同容積條件下，接種比率越大，能夠為產(chǎn)逡逑甲燒菌提供的底物就越多，在產(chǎn)甲院菌足夠活躍的條件下，產(chǎn)氣量隨著容積負(fù)荷增加；逡逑但是進(jìn)料越多，系統(tǒng)中ＶＦＡ濃度越高，超過一定限度時，會破壞系統(tǒng)平衡，出現(xiàn)酸化逡逑現(xiàn)象，抑制產(chǎn)甲院菌的活性，使產(chǎn)氣量減少。如圖４－４所示，接種比率小于３時，總產(chǎn)逡逑氣量和甲q<產(chǎn)量隨著接種比率的增加而增加，Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ反應(yīng)器的總產(chǎn)氣量分別為逡逑４１０１０ｉｎＬ、５００５０ｍＬ、５８８１０ｍＬ，甲燒產(chǎn)量分別為２０３８０ｍＬ、２４０８０ｍＬ、２６１５０ｍＬ；接逡逑種比率增加到３．５和４時
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：X799.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2552465