【摘要】：近年來,城市化水平與人們生活水平的提高造成了大量餐廚垃圾的產(chǎn)生,其處理設施的不完善導致了環(huán)境污染和危害人體健康,所以餐廚垃圾的處理成為亟需解決的問題。對于厭氧發(fā)酵,餐廚垃圾是理想的原料。利用餐廚垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷,在實現(xiàn)餐廚垃圾的資源化利用的同時還解決了能源短缺的問題。目前,餐廚垃圾的厭氧處理主要利用全混合式連續(xù)攪拌反應器(Continuouslystirred tank reactor,CSTR),但是其在工程應用中存在發(fā)酵前需要稀釋預處理和發(fā)酵后需要固液分離等缺點。針對CSTR的缺點研究者們提出了滲濾床反應器(Leach bed reactor,LBR),LBR可以克服CSTR目前在工程應用中存在的問題。另外,LBR發(fā)酵結(jié)束后會產(chǎn)生沼渣,沼渣的資源化也是目前需要解決的問題。本文從以下幾個方面進行研究:利用LBR進行餐廚垃圾的厭氧發(fā)酵,以甲烷體積分數(shù)、日產(chǎn)甲烷量、累計產(chǎn)甲烷量、COD和VFA為考察指標,考察不同滲濾液回流量與回流頻次對LBR厭氧發(fā)酵餐廚垃圾的影響進而確定LBR的最佳發(fā)酵條件。為了明確LBR內(nèi)底物中碳的轉(zhuǎn)化情況,對LBR發(fā)酵進行碳平衡分析。滲濾液回流量與回流頻次對于LBR的發(fā)酵具有顯著的影響,其兩者共同保證LBR發(fā)酵的順利進行。滲濾液回流量為4L/d和回流頻次為12次/d時累計產(chǎn)甲烷量最高達到了17.98 L,TS產(chǎn)甲烷率為136.57 mL/gTS,發(fā)酵結(jié)束COD與VFA的累計濃度是所有條件中最低的,分別為3380 mg/L和285.8 mg/L。同時,LBR碳平衡結(jié)果表明,底物中的碳有4.7%~7.54%的碳轉(zhuǎn)化到氣相中,有10.04%~54.3%的碳轉(zhuǎn)化到液相中,有31.6%~70.1%的碳留在固相中,有1.57%~12.32%的碳變成其它。對比LBR與CSTR發(fā)酵的產(chǎn)氣效果、COD與VFA的累積濃度,同時考察CSTR與LBR中產(chǎn)氣效果最好的L5(滲濾液回流量4 L/d和回流頻次12次/d)和產(chǎn)氣效果最差的L3(2 L/d和24次/d)在微生物群落結(jié)構(gòu)上的差異,進而確定適合餐廚垃圾厭氧發(fā)酵的反應器。CSTR的累計甲烷產(chǎn)量為10.87 L,發(fā)酵結(jié)束的COD累計濃度為44300 mg/L,VFA累計濃度為34072.9 mg/L,與上述LBR最優(yōu)條件下得到的結(jié)果相比,CSTR累計甲烷產(chǎn)量低于LBR,COD與VFA的累積濃度高于LBR。在細菌群落結(jié)構(gòu)門水平上LBR與CSTR中的優(yōu)勢菌門相差不大,而在屬水平上CSTR、L3和L5各自的優(yōu)勢菌屬都存在差異,說明不同反應器與相同反應器(LBR)不同的發(fā)酵條件對系統(tǒng)內(nèi)的細菌的優(yōu)勢菌屬會造成影響。在古菌群落結(jié)構(gòu)門水平上,L3與L5中都被相對豐度99%的廣古生菌門(Euryarchaeota)占據(jù),而CSTR中除廣古生菌門(Euryarchaeota)外還存在相對豐度7.99%的疣微菌門(Verrucomicrobia)和1.74%奇古菌門(Thaumarchaeota),說明不同反應器對古菌群落優(yōu)勢菌門會造成一定的影響。在古菌群落屬水平上,CSTR、L3和L5各自的優(yōu)勢菌屬都存在差異,L5中優(yōu)勢菌屬為乙酸營養(yǎng)型的甲烷絲菌屬(Methanothrix),L3與CSTR的優(yōu)勢菌屬都為氫營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌屬,而在厭氧消化過程中,甲烷產(chǎn)量的70%都來自于乙酸甲烷化途徑,所以對于L5,由于乙酸型產(chǎn)甲烷菌屬大量存在,使其產(chǎn)甲烷效果最好。通過分析表明,LBR比CSTR更適合于餐廚垃圾的厭氧發(fā)酵。進行沼渣制肥的可行性分析,以小白菜的生長與品質(zhì)為考察指標,考察不施肥、無機肥、沼渣和沼渣無機復混肥對小白菜生長與品質(zhì)的影響。沼渣中的營養(yǎng)物質(zhì)含量與重金屬含量均符合有機肥標準(NY525-2012),所以將沼渣制成有機肥具有可行性與安全性。不同施肥均會對小白菜的生長與品質(zhì)表現(xiàn)出促進作用。沼渣無機復混肥可以提高小白菜出芽率和產(chǎn)量,提高維生素C含量、可溶性糖含量,還可以降低硝酸鹽的含量,對提高小白菜的品質(zhì)與產(chǎn)量具有最好的促進作用。
【圖文】：

消化發(fā)酵的過程中，厭氧菌會把餐廚垃圾中的有機物轉(zhuǎn)化為甲同時，，還會產(chǎn)生 VFA、醇類等能源物質(zhì)物質(zhì)，實現(xiàn)餐廚垃、醇類和 VFA 可用作能源物質(zhì)來實現(xiàn)餐廚垃圾的資源化利的可降解性、適宜的碳氮比 10%~25%、為餐廚垃圾的厭氧利的條件[30]。厭氧發(fā)酵系統(tǒng)相當于一個黑箱，在密閉的厭導致有臭味的氣體逸出。厭氧發(fā)酵具有占地小、發(fā)酵周期少、投資少、可以緩解能源緊張等優(yōu)點。但對于固體廢棄沼液與沼渣的分離、高 COD 沼液處理是目前研究中待解決發(fā)酵的原理與影響因素發(fā)酵的原理氧發(fā)酵的原理被廣泛認為由三個階段組成，即水解階段、烷階段，參加到厭氧發(fā)酵的菌群分別為非產(chǎn)甲烷菌和產(chǎn)甲理如圖 1-2 所示。

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文（3）進行沼渣制肥的可行性分析，以小白菜的生長與品質(zhì)為考察指標，考察不施肥、無機肥、沼渣和沼渣無機復混肥對小白菜生長與品質(zhì)的影響。1.5.2 技術路線本研究的技術路線圖如圖 1-2 所示。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：X799.3

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