【摘要】：本論文針對果蔬垃圾厭氧消化資源化利用方式開展研究,旨在解決傳統(tǒng)厭氧消化處理該類物料時出現(xiàn)的有機負(fù)荷低、易酸化、停留時間長等的問題。本研究通過調(diào)控厭氧消化過程中間產(chǎn)物類型,形成一種新型、高效果蔬垃圾厭氧消化處理技術(shù)。首先,研究不同pH(6.0、5.5、5.0、4.0)和有機負(fù)荷(13、20、30 gVS/(L·d)),對果蔬垃圾混合菌群厭氧產(chǎn)酸發(fā)酵產(chǎn)物分布的影響,識別調(diào)控產(chǎn)酸發(fā)酵類型的關(guān)鍵影響因素。結(jié)果表明在一定有機負(fù)荷范圍內(nèi),pH值是決定厭氧產(chǎn)酸發(fā)酵產(chǎn)物的關(guān)鍵因素,有機負(fù)荷影響不大。其次,以果蔬垃圾作為基質(zhì)在pH為4.0條件下長期運行CSTR反應(yīng)器,結(jié)果表明除乙醇和乙酸外,乳酸是最主要發(fā)酵產(chǎn)物,生成氣體中CO2占99%以上,定義該發(fā)酵類型為乙醇-乳酸型發(fā)酵。16S rRNA高通量測序分析微生物組成表明Lactobacillus是優(yōu)勢菌群。為提高CSTR反應(yīng)器乙醇-乳酸型發(fā)酵產(chǎn)物的生成效率提高反應(yīng)器內(nèi)的pH值由4.0至5.0,以葡萄糖為基質(zhì)時酸化率升高而發(fā)酵類型由乙醇-乳酸型發(fā)酵轉(zhuǎn)變?yōu)槎∷嵝桶l(fā)酵;當(dāng)以果蔬垃圾為基質(zhì),代謝類型在一定時間內(nèi)依舊維持乙醇-乳酸型發(fā)酵且酸化率提高。因此,發(fā)酵類型穩(wěn)定后提高pH值由4.0至5.0可以提高果蔬垃圾乙醇-乳酸型發(fā)酵效率。為進一步提高產(chǎn)酸發(fā)酵產(chǎn)率,進行厭氧產(chǎn)酸顆粒污泥培養(yǎng)。在連續(xù)進水升流式反應(yīng)器中實現(xiàn)了乙醇-乳酸型、丁酸型兩種顆粒污泥的培養(yǎng),關(guān)鍵控制參數(shù)為控制出水pH值分別為3.6±0.2,4.2±0.2,且兩種類型顆粒污泥反應(yīng)器運行負(fù)荷分別達(dá)到44.8 gCOD/(L·d)和61.5gCOD/(L·d)。在實現(xiàn)了高效產(chǎn)酸發(fā)酵的基礎(chǔ)上,提出了基于乙醇-乳酸型發(fā)酵的新型兩相厭氧消化工藝。本研究采用CSTR-UASB的兩相反應(yīng)器構(gòu)型組合方式驗證“基于低pH條件下乙醇-乳酸發(fā)酵兩相厭氧消化技術(shù)”的可能性和優(yōu)越性。最終實現(xiàn)產(chǎn)酸相負(fù)荷11 gVS/(L·d),產(chǎn)甲烷相UASB反應(yīng)器負(fù)荷27.8 gCOD/(L·d),總的兩相工藝的HRT為3.56 d,證明該兩相技術(shù)具有很好高效性和經(jīng)濟性。此外,通過示范工程驗證該兩相厭氧技術(shù)的可行性。
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X799.3

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本文編號：2690595