【摘要】：伴隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展,城鎮(zhèn)化規(guī)模的不斷擴大,飲食行業(yè)的繁榮使得餐廚垃圾的排放量逐年增加,并且餐廚垃圾在城市日常垃圾總量中的比例也越來越大。如果不能及時有效的處理這些餐廚垃圾將會對環(huán)境造成嚴(yán)重危害。餐廚垃圾是由餐桌上的剩飯剩菜組成,主要成分是面粉和大米,蔬菜,動植物油,肉類,骨頭等。鑒于餐廚垃圾水分大、油脂和鹽分含量高和極易腐敗變質(zhì)、容易被微生物分解等特性,厭氧發(fā)酵法在有效處理餐廚垃圾的同時還可以產(chǎn)生清潔能源沼氣。論文開展了餐廚垃圾批量發(fā)酵產(chǎn)沼氣性能的研究、餐廚垃圾厭氧發(fā)酵半連續(xù)產(chǎn)沼氣試驗研究,并在前期研究基礎(chǔ)上,開展餐廚垃圾分離的廢油脂催化裂化制備生物基燃料油的試驗研究。通過研究獲得以下研究結(jié)果:(1)餐廚垃圾批量發(fā)酵產(chǎn)沼氣性能的研究主要考察了發(fā)酵溫度、發(fā)酵濃度、油脂和鹽分都對餐廚垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣性能的影響。試驗結(jié)果表明,在45℃和發(fā)酵濃度為8%時,餐廚垃圾厭氧發(fā)酵效果最好,累計產(chǎn)氣量達到30L,累計甲烷含量16.5L,TS產(chǎn)氣率為0.38L·(gTS)~(-1),VS產(chǎn)氣率為0.58L·(gVS)~(-1),TS降解率為62.38%,VS降解率為69.20%,池容產(chǎn)氣率為0.64m~3·m~(-3)·d~(-1)。油脂對產(chǎn)沼氣性能的影響研究表明,在一定范圍內(nèi)添加油脂對沼氣發(fā)酵有促進作用,油脂添加量為4g·L~(-1)時,產(chǎn)沼氣效果最好,累積產(chǎn)氣量達11.13L,累積甲烷產(chǎn)量達5.85L,TS產(chǎn)氣率為0.22L·(gTS)~(-1),VS產(chǎn)氣率為0.36L·(gVS)~(-1),TS降解率為40.5%,VS降解率為76.3%。鹽分對產(chǎn)沼氣性能的影響研究表明,鹽分含量為6g·L~(-1)時,產(chǎn)沼氣效果最好,累積產(chǎn)氣量達10.27L,累積甲烷產(chǎn)量量達6.43L,TS產(chǎn)氣率為0.22L·(gTS)~(-1),VS產(chǎn)氣率為0.35L·(gVS)~(-1),TS降解率為29.22%,VS降解率為47.31%。鹽分含量在2~10g·L~(-1)內(nèi),除了對TS、VS降解率有部分抑制作用外,對其他指標(biāo)均有促進作用。(2)餐廚垃圾半連續(xù)發(fā)酵試驗中,主要考察有機負(fù)荷和溫度對產(chǎn)沼氣性能的影響試驗結(jié)果表明,隨著有機負(fù)荷的增加,日產(chǎn)氣量逐漸上升,有機負(fù)荷為3.25gVS·L~(-1)·d~(-1)時達到最大日產(chǎn)氣量,平均TS產(chǎn)氣率為1.32L·(gTS)~(-1),平均VS產(chǎn)氣率為1.41L·(gVS)~(-1),最佳有機負(fù)荷下池容產(chǎn)氣率為4.58m~3·m~(-3)·d~(-1),繼續(xù)增加有機負(fù)荷,發(fā)酵體系的穩(wěn)定性發(fā)生變化,發(fā)酵體系的pH、沼氣中的甲烷含量都在逐漸降低。(3)在餐廚垃圾廢油脂制備燃料油的試驗研究中,在質(zhì)量空速為5.25h~(-1)的條件下,考察了不同硅鋁比的ZSM-5催化劑和裂化溫度對液態(tài)產(chǎn)物產(chǎn)率、產(chǎn)物成分和酸值的影響。試驗結(jié)果表明,硅鋁比為25:1的ZSM-5催化劑的催化效果最好,在催化裂化溫度為470℃,產(chǎn)率為68%,酸值為3mgKOH·g~(-1)。液態(tài)產(chǎn)物的GC-MS分析表明,燃料油成分多數(shù)是C5-C9的產(chǎn)物,苯與苯的同系物所占含量比例較大,甲苯所占含量比例最大為38.13%。其次所占含量比例較大的化合物是氮氣和烷烴類化合物,還有少量的醇類、烯烴類化合物。說明主要在催化裂化反應(yīng)中發(fā)生了芳烴異構(gòu)化反應(yīng)。本論文研究結(jié)果,可為餐廚垃圾的資源化綜合利用提供理論指導(dǎo)。
【圖文】：

昆明理工大學(xué)碩士學(xué)位論文第6頁圖1.1厭氧發(fā)酵基本原理[30]Figure1.1Basicprinciplesofanaerobicfermentation1.3.2厭氧發(fā)酵的方式現(xiàn)今人們對于厭氧發(fā)酵的理解越來越透徹，越來越清楚，越來越多的領(lǐng)域開始使用厭氧發(fā)酵技術(shù)。依據(jù)各種分類方法，厭氧發(fā)酵的方式主要有以下幾類：按照發(fā)酵原料總固體含量的差異可分成干式發(fā)酵和濕式發(fā)酵；按照發(fā)酵溫度的差異可分成中溫發(fā)酵和高溫發(fā)酵；按照加料方法的不同可分成批量厭氧發(fā)酵和連續(xù)式厭氧發(fā)酵；按照發(fā)酵原料分解的階段（是否在同一個反應(yīng)裝置內(nèi)發(fā)生）可分成單相厭氧發(fā)酵和兩相厭氧發(fā)酵[33]。（1）干式發(fā)酵和濕式發(fā)酵。干式發(fā)酵通常是指發(fā)酵料液的TS濃度大于15%的厭氧發(fā)酵方式[34]。干式發(fā)酵發(fā)酵系統(tǒng)的有機負(fù)荷可以更高，提升了垃圾處理的效率，

昆明理工大學(xué)碩士學(xué)位論文第16頁驗、半連續(xù)試驗、油脂和鹽分試驗最佳條件下產(chǎn)氣率進行對比分析，得到厭氧消化效率較高的發(fā)酵方式，為餐廚垃圾的資源化和規(guī)�；幚硖峁┰O(shè)計和理論依據(jù)。(3)餐廚垃圾廢油脂催化裂化制備燃料油的試驗研究在本試驗室的前期研究基礎(chǔ)上，以餐廚垃圾分離的廢油脂為原料，開展ZSM-5沸石分子篩催化廢油脂裂化制備生物基燃料油的研究，，以燃料油的產(chǎn)率和酸值為考察指標(biāo)，優(yōu)化其工藝條件，為餐廚垃圾中廢油的再生利用提供理論依據(jù)。1.6.2研究技術(shù)方案依據(jù)研究技術(shù)方案對研究內(nèi)容進行逐步分解，形成研究路線圖，見圖1.2。圖1.2研究路線Fig1.2Researchroute
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X799.3;TQ920.6;TQ221.11

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本文編號：2632930