餐厨垃圾的高负荷厌氧消化稳定工艺及动力学研究

餐厨垃圾餐厨垃圾的高负荷的高负荷厌氧消化稳定工艺及动厌氧消化稳定工艺及动力学研究力学研究Studyonstabilityandkineticsofanaerobicdigestionoffoodwasteunderhighorganicloading一级学科：环境科学与工程学科专业：环境工程研究生：刘刚指导教师：陈冠益教授天津大学环境科学与工程学院二零一六年五月万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日我是爱天大的！！学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据摘要摘要本课题以提高我国餐厨垃圾厌氧消化工艺的稳定性为目标。通过分析代表性区域餐厨垃圾主要理化特征的差异，研究预处理对餐厨垃圾均质化的影响，以及餐厨垃圾与绿化垃圾联合厌氧消化的运行效率、产气动力学分析，确立稳定、高效的餐厨垃圾厌氧消化工艺。主要工作内容和结论如下：（1）依据我国“甜、咸、辣、酸”的饮食分布特征，收集典型城市冬、夏两季的餐厨垃圾，测定主要理化指标，统计分析差异性。使用化学计量学方法分析餐厨垃圾厌氧消化产气潜力。餐厨垃圾的固含率、挥发性固体含量和含盐量呈显著的地域间差异，而季节的差异不显著。地域和季节及其交互作用极显著的影响餐厨垃圾pH值变化。各地餐厨垃圾均属高含氮量有机垃圾，餐厨垃圾厌氧消化的理论产气量为900～1100mL/gVS。（2）研究乙酸、超声波、热处理及其协同处理方法对餐厨垃圾均质化的影响，结果表明在40KHz固定超声波频率下，160W超声强度、50℃加热预处理40分钟是促进餐厨垃圾中固含物水解或溶解的最合理工艺。（3）以高碳氮比含量的绿化垃圾调配餐厨垃圾，研究生物气产率及有机质去除等厌氧消化稳定性指标变化。高浓度餐厨垃圾容易导致分批厌氧消化反应中止，而混合物料对厌氧消化有明显的正协同效应，最高累积产气率为484.3mL/gVS，是餐厨垃圾和绿化垃圾单独厌氧消化产气加权平均值的1.99倍。有机负荷为15.6gVS/L*d的混合物料半连续厌氧反应，平均产气率为7.7Lbiogas/Lwork*d。（4）以绿化垃圾制备的纤维草渣调配餐厨垃圾厌氧消化的碳氮比，研究分批与半连续厌氧消化效率，并进行动力学分析，结果表明，不同材料制备的纤维草渣和餐厨垃圾混合分批厌氧消化产气规律相似，最大累积产气率为532.1mL/gVS，Euryarchaeota和未被分类的Archaea古细菌是厌氧消化不同阶段两类主要产甲烷古生菌，采用Bidoseresp模型可以很好的拟合分批厌氧消化的累积产气变化。依据半连续厌氧反应器的产气规律，建立了monondpower产气动力学模型。（5）通过加装聚酰胺纤维搅拌桨改变反应器的搅拌方式，实验表明厌氧消化效率明显提高。分批实验的前15天累积产气量为总产气量的92.2%，有机质去除大于70%。在有机负荷为18.4gVS/L*d条件下，经均匀方实验优化搅拌参数，半连续厌氧反应器的生物气产率为10.8Lbiogas/Lwork*d.关键词关键词：餐厨垃圾，绿化垃圾，厌氧消化，甲烷，动力学，纤维搅拌万方数据ABSTRACTToimprovethestabilityofanaerobicdigestionoffoodwaste，mainphysicalandchemicalcharacteristicsoffoodwastesofChineserepresentativeareaswereanalyzedinthisthesis.Pretreatmentoffoodwastes,co-digestionoffoodwastesandgreenwasteandproductbiogasdynamicstheoryalsowerestudytoestablishastableandefficientfoodwasteanaerobicdigestionprocess.Themaincontentsandconclusionsareasfollows:(1)AccordingtoChina's“south