【摘要】：生活垃圾有機質(zhì)(OFMSW)是我國生活垃圾的主體,對其進行高效分離和處理是實現(xiàn)生活垃圾處理系統(tǒng)優(yōu)化的關鍵環(huán)節(jié)。高壓擠壓預處理方式能將生活垃圾中易生物降解有機質(zhì)和可燃質(zhì)分開,然后分別進行厭氧消化和焚燒處理。但隨著預處理壓力增高,有機質(zhì)在液相中的水解速率加快,易出現(xiàn)“過酸化”現(xiàn)象。本論文首先研究了高壓擠壓預處理對模擬生活垃圾的提質(zhì)改性效果。經(jīng)40MPa壓力預處理后,產(chǎn)生的干組分的濕基低位熱值達到18.7 MJ/kg,比混合垃圾提高243-293%;濕組分SCOD溶出量和溶出速率均高于未預處理的模擬OFMSW在液相中的溶出,其生化產(chǎn)甲烷潛能可達674 mLCH_4/gVS。單相反應器中氫分壓過高是引起“過酸化”的主要原因。向有機負荷為30 g/L的批式厭氧反應器中投加零價鐵,可以使反應器中氫分壓在6天內(nèi)從16%降低至0,同時CH_4比例不斷上升,而未投加零價鐵對照組,氫分壓長期保持在0.15-0.25%;隨后,在零價鐵作用下,丁酸被迅速轉(zhuǎn)化為乙酸,并進一步被產(chǎn)甲烷菌利用,使CH_4比例達到60%以上,從而實現(xiàn)消除“過酸化”現(xiàn)象的目的。此外,投加零價鐵可以提高物料甲烷產(chǎn)率41.7%。在對實際OFMSW厭氧消化的40L序批式反應器運行中,當反應器受到“沖擊負荷”和“重新啟動”時,易出現(xiàn)由于VFAs積累引起的“泡沫累積”和“物料膨脹”現(xiàn)象,影響反應器的穩(wěn)定運行。相比未投加零價鐵的反應器,當一次性加入500 g鐵粉后,反應器可承受的沖擊負荷從7.5 kgVS/m~3/d提升至10 kgVS/m~3/d,并可以在停止運行一段時間后,以5 kgVS/m~3/d的負荷實現(xiàn)反應器的重新啟動。利用高通量測序和qPCR分析了不同階段下細菌和古菌群落的演變。結(jié)果表明,在反應前期,投加零價鐵可以提高反應器中水解產(chǎn)酸細菌豐度、促進嗜氫產(chǎn)甲烷菌Methanobacteriales數(shù)量的提升,增強種間氫傳遞(IHT)的產(chǎn)甲烷途徑;在反應中后期,投加零價鐵反應器中嗜乙酸產(chǎn)甲烷菌Methanosaetaceae和mcrA功能基因片段數(shù)量均顯著高于對照組;而C.butyricum豐度顯著增加也表明在零價鐵作用下,該菌可能作為導電介質(zhì)與Syntrophomonas和Methanosaetaceae菌共同構(gòu)建直接種間電子傳遞(DIET)機制,促進乙酸向甲烷轉(zhuǎn)化。利用生命周期清單分析方法評估生活垃圾各處理情景的綜合環(huán)境效應。結(jié)果表明,OFMSW從生活垃圾單獨分離后進行厭氧消化,產(chǎn)生的沼渣脫水后土地利用是較為理想的處理方式。
【圖文】：

生活垃圾有機質(zhì)厭氧消化三階段理論

圖 1.4 零價鐵作為電子供體還原 CO2產(chǎn)甲烷機理此外，Xiao 等[79]提出零價鐵在厭氧環(huán)境中還具有中和有機酸釋放出的 H+），使體系的 pH 保持中性，使產(chǎn)甲烷微生物處于良好的生長環(huán)境。Meng 卻表明，盡管零價鐵可以與 H+反應產(chǎn)生氫氣，但是，，投加零價鐵反應器
【學位授予單位】：清華大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：X799.3

【參考文獻】

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本文編號：2678558