餐厨垃圾和草坪草共混发酵制备沼气技术研究

学校代码：10564学号：2014308512分类号：X705密级：硕士学位论文餐厨垃圾和草坪草共混发酵制备沼气技术研究陈丽琴第一指导教师：第一指导教师：谢君教授第二指导教师：第二指导教师：孔晓英研究员学院名学院名称：生命科学学院专业学位类别：专业学位类别：工程领域：域：生物工程答辩委员会主席：答辩委员会主席：刘传富教授中国·广州2016年6月万方数据华南农业大学华南农业大学学位论文原创性声明学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：日期：学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南农业大学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅或在校园网上发布并供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览（除在保密期内的涉密论文外）；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。作者签名：日期：导师签名：日期：学位论文提交同意书学位论文提交同意书本学位论文符合国家和华南农业大学关于研究生学位论文的相关规定，达到学位授予要求，同意提交。导师签名：日期：学科带头人签名：日期：万方数据Ⅰ摘要开展城市生活废弃物多元物料厌氧发酵研究是实现城市固体废弃物资源化利用和减少环境污染的重要途径。城市生活废弃物中餐厨垃圾中油脂含量高，具有较大的产沼气潜力，但在进入厌氧消化系统后易产生对厌氧消化产甲烷的抑制物质--长链脂肪酸，因此对油脂进行去除和收集有着重要意义。餐厨垃圾湿热处理后，油脂加速浮到表面方便除去和收集，收集的油脂可用于制备生物柴油等高附加值产品，另一方面，湿热预处理改变餐厨垃圾的理化性质，提高餐厨垃圾的生物降解性，进而提高厌氧发酵产气效率。餐厨垃圾原料C/N低，单独厌氧发酵易酸化，与其他高C/N原料混合后，可解决单一原料发酵稳定性差等问题。校园绿化环境中大量废弃的草坪草原料，与餐厨垃圾混合进入发酵系统，可平衡发酵底物营养元素和C/N，提高厌氧消化系统的稳定性。对餐厨垃圾进行了湿热除油处理的研究，在不同湿热处理温度（65oC、80oC、95oC）和处理时间（30min、60min、90min、120min、150min）下对餐厨垃圾进行热水除油，研究表明95oC，预处理90min为最佳的湿热除油预处理条件，餐厨垃圾的可浮油含量达4.22%，浮油去除率为2.21%。对不同温度（65oC、80oC、95oC）湿热预处理的餐厨垃圾进行厌氧发酵试验研究，在95oC预处理后，餐厨垃圾实际产沼量最大，为413mL·g-1VS，而65oC和80oC预处理对产沼量的影响不大。消化液中pH能稳定在6.5~7.5之间，VFAs的转化率为74.31%，明显高于其他两组预处理，出料TS和VS去除率也随处理温度的升高而增大，95oC预处理VS去除率为56.2%高出未预处理组8.1%。为比较餐厨垃圾和草坪草的沼气发酵性能，对餐厨垃圾、草坪草单独沼气发酵进行了研究，餐厨垃圾的总产沼气率最高为253.27mL·g-1VS，草坪草组为25.58mL·g-1VS。这两种生物质资源都具有产沼潜力，其中餐厨垃圾的具有易降解特性，较易产生沼气，而草坪草的在经过预处理后，可以达到酸化周期缩短，产气周期延长的效果。为探索餐厨垃圾和草坪草混合发酵的性能，对等量混合后的餐厨垃圾和园林草进行混合厌氧发酵初步探索，混合发酵的最终累积产气率为130.79mL·g-1VS，相较于单独发酵餐厨垃圾来说，混合发酵系统pH处于正常范围，产气也更加稳定。为确定餐厨垃圾和草坪草的最佳配比，对餐厨垃圾和草坪草的配比分别为在10:0、8:2、6:4、5:5、3:7、1:9和0:10。配比为3:7时累积产气率有最大值，为268.78mL·g-1VS，万方数据II是发酵原料仅为餐厨垃圾和发酵原料仅为草坪草的1.44倍和2.63倍。C/N为24.45时，有最大的总产气率和VS去除率也说明厌氧发酵系统中的最佳C/N在25左右。对发酵料液的pH变化进行了检测，得到原料配比为5:5、3:7时，pH变化最为稳定，有利于厌氧系统的稳定高效进行。本文着重对目前存在的餐厨垃圾厌氧发酵制备沼气过程中发酵系统易出现的酸化和产物抑制问题的研究，通过湿热除油预处理和与草坪草共同发酵等方法来逐步强化厌氧消化系统的稳定性。该研究结果可为沼气发酵原料预处理和不同原料联合