【摘要】：隨著新型城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷推進(jìn),我國(guó)對(duì)城鎮(zhèn)地區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)越來(lái)越重視。農(nóng)、林、畜牧業(yè)等作為第一產(chǎn)業(yè)依舊是國(guó)民生活的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),因此當(dāng)前我國(guó)村鎮(zhèn)地區(qū)的固體垃圾廢棄物除了包含大量的生活垃圾,還混雜了大量農(nóng)業(yè)廢棄物。餐廚垃圾(Food waste,FW)是有機(jī)生活垃圾重要組成部分,含水率高,易腐爛酸敗,并且會(huì)產(chǎn)生大量的滲濾液,如果得不到及時(shí)有效的處理,會(huì)對(duì)水體和土壤造成二次污染。農(nóng)業(yè)廢棄物主要以農(nóng)作物秸稈為主,其含水率低,熱值高,可生化降解,目前的處理方式多為燃燒發(fā)電和厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣等。針對(duì)此現(xiàn)狀,如何對(duì)村鎮(zhèn)地區(qū)垃圾做到無(wú)害化、減量化、資源化處理是新型城鎮(zhèn)化建設(shè)所面臨的最為嚴(yán)峻的問(wèn)題之一。而厭氧發(fā)酵是目前國(guó)內(nèi)外處理固體有機(jī)廢棄物較為成熟的工藝,其處理量大,成本低,無(wú)二次污染,同時(shí)能產(chǎn)生大量清潔能源,并且在過(guò)去的十幾年得到了長(zhǎng)足發(fā)展。本課題以餐廚垃圾和農(nóng)作物秸稈為發(fā)酵原料,使用車(chē)庫(kù)式厭氧干發(fā)酵技術(shù),采用滲濾液回流工藝,對(duì)其產(chǎn)酸相進(jìn)行優(yōu)化,得到以下結(jié)論:(1)探究滲濾液類(lèi)型對(duì)車(chē)庫(kù)式干發(fā)酵產(chǎn)酸相產(chǎn)酸效果的影響,試驗(yàn)分別使用剩余活性污泥(Waste activated sludge,WAS)厭氧發(fā)酵液、豬糞(Pig manure,PM)厭氧發(fā)酵液和清水(Tap water,TW)作為初始噴淋液。試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),使用豬糞厭氧發(fā)酵液作為初始噴淋液,滲濾液中的揮發(fā)性脂肪酸(Volatile fatty acids,VFAs)濃度在第4天達(dá)到峰值18.90 g/L,其中乙酸含量在40%以上,高峰期可達(dá)66.43%,產(chǎn)酸效果最佳,優(yōu)于另外兩組。(2)探究滲濾液回流比例對(duì)車(chē)庫(kù)式干發(fā)酵產(chǎn)酸相產(chǎn)酸效果的影響,試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),當(dāng)滲濾液回流比例為32:1時(shí),產(chǎn)酸效果最佳,滲濾液的pH值在第3天降至最低6.40,當(dāng)日T-VFAs濃度高達(dá)45.45 g/L,其中乙酸濃度25.90 g/L,正丁酸10.60 g/L,是典型的丁酸型發(fā)酵;試驗(yàn)結(jié)束后原料的TS、VS降解率分別達(dá)到59.19%和61.70%,化學(xué)需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)去除率達(dá)到42.83%,均高于其他組。試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明,滲濾液回流比例越大,水解酸化階段進(jìn)行的越快,VFAs能夠在初期大量積累,其產(chǎn)物能夠越快被產(chǎn)甲烷菌用,有效縮短了產(chǎn)酸時(shí)間并提高產(chǎn)酸效率。(3)探究滲濾液回流頻率對(duì)車(chē)庫(kù)式干發(fā)酵產(chǎn)酸相產(chǎn)酸效果的影響,試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),當(dāng)滲濾液回流頻率為8 times/d時(shí),產(chǎn)酸效果最佳,滲濾液的pH值在第7天降至最低5.73后能迅速回升至6.36,證明滲濾液緩沖能力較強(qiáng);COD溶出量在第3天達(dá)到峰值13390 mg/L;T-VFAs產(chǎn)量在第3天進(jìn)入高峰期,第5天達(dá)到峰值12.90 g/L,其中正丁酸7.40 g/L,乙酸3.30 g/L,是典型的丁酸型厭氧發(fā)酵;試驗(yàn)結(jié)束后原料的TS和VS降解率分別達(dá)到57.84%和59.33%。(4)選取車(chē)庫(kù)式干發(fā)酵產(chǎn)酸相產(chǎn)酸效果最佳的一組試驗(yàn),在對(duì)其滲濾液、沼渣分別進(jìn)行微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性分析后發(fā)現(xiàn),古菌群落豐度分布在85~105,而細(xì)菌群落豐度分布在500~1200,與產(chǎn)甲烷古菌相比,細(xì)菌的豐富度和多樣性明顯更高。乙酸營(yíng)養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌甲烷八疊球菌(Methanosarcina)在滲濾液中豐度可達(dá)35.84%,是最主要的優(yōu)勢(shì)菌群。在細(xì)菌方面,厚壁菌門(mén)(Firmicutes)和擬桿菌門(mén)(Bacteroidetes)為優(yōu)勢(shì)細(xì)菌,占到細(xì)菌總數(shù)的85%以上。
【圖文】：

中國(guó)石油大學(xué)（北京）碩士專(zhuān)業(yè)學(xué)位論文謝產(chǎn)物對(duì)微生物產(chǎn)生抑制作用，使系統(tǒng)達(dá)到最佳狀態(tài)[1-3]。水解酸化階段結(jié)束之后，由于沼渣含固率較高，經(jīng)過(guò)干化可以繼續(xù)焚燒發(fā)電，產(chǎn)生的滲濾液經(jīng)過(guò)甲烷化之后，，能夠再次回流，能夠使村鎮(zhèn)固體垃圾廢棄物真正得到資源化、減量化、無(wú)害化處理。車(chē)庫(kù)式干發(fā)酵已經(jīng)被眾多研究證明是處理固體廢棄物有效且穩(wěn)定的方法之一，目前最常見(jiàn)車(chē)庫(kù)式干發(fā)酵主要是單相產(chǎn)甲烷過(guò)程，將車(chē)庫(kù)式干發(fā)酵作為產(chǎn)酸相，對(duì)餐廚垃圾與秸稈進(jìn)行混合厭氧干發(fā)酵的研究目前尚少。

第1 章 文獻(xiàn)綜述1.3 車(chē)庫(kù)式干發(fā)酵1.3.1 車(chē)庫(kù)式干發(fā)酵技術(shù)研究進(jìn)展國(guó)外對(duì)于車(chē)庫(kù)式干發(fā)酵技術(shù)的研究起步早，已有大量規(guī)模性沼氣工程，尤其以德國(guó)GICON公司為代表的兩相車(chē)庫(kù)式干發(fā)酵工藝最為典型，其工藝流程如圖1.2所示。GICON 工藝產(chǎn)甲烷和產(chǎn)酸分別在兩個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行，水解階段的滲濾液經(jīng)過(guò)篩濾之后進(jìn)入滲濾液儲(chǔ)存罐，經(jīng)過(guò)酸堿值調(diào)整之后一部分回流，噴淋在發(fā)酵原料上繼續(xù)促進(jìn)水解產(chǎn)酸；另一部分進(jìn)入產(chǎn)甲烷反應(yīng)器，產(chǎn)甲烷反應(yīng)器是固定床反應(yīng)器，內(nèi)部裝有填料，微生物富集在填料上，能夠迅速與富含揮發(fā)性脂肪酸的滲濾液反應(yīng)產(chǎn)甲烷。整個(gè)發(fā)酵過(guò)程穩(wěn)定，原料停留時(shí)間短，無(wú)反復(fù)進(jìn)料，并且溫度、pH 和沼氣產(chǎn)生過(guò)程可控，是目前車(chē)庫(kù)式干發(fā)酵最為先進(jìn)的工藝之一。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)石油大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TQ920.6

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本文編號(hào)：2682594