餐厨垃圾淋滤床工艺产酸优化研究

硕士学位论文餐厨垃圾淋滤床工艺产酸优化研究OptimizationResearchofAnaerobicLeaching-bedReactoronOrganicAcidProductionfromFoodWaste学21118035大连理工大学DalianUniversityofTechnology餐厨垃圾淋滤床工艺产酸优化研究大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体己经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：爨隧．堇丛塑查孽∑瘫二至兰L乏萤登盈-幺互卜作者签名．-一葺垂岛——日期：22生L年—上月—丛日摘要餐厨垃圾是城市有机固体垃圾的重要组成成分，其有机质含量高，易腐败变质，在其收集、运输和处理过程中易造成环境污染。但同时餐厨垃圾又具有良好的生物降解性，是厌氧微生物进行厌氧发酵的良好底物，所以以厌氧消化为代表的生物处理工艺在餐厨垃圾处理中得到了广泛关注。餐厨垃圾进行厌氧发酵除了产生生物质气体外，还可以去生产处平台化合物．挥发性有机酸，获得更多的经济价值。在众多的生物反应器中，淋滤床反应器是目前最适合处理有机质垃圾的一种反应器。本研究结合厌氧消化的代谢特点和平台化合物生产性需求，以餐厨垃圾作为底物，采用淋滤床抽提工艺制备典型的平台化合物．挥发性有机酸，重点考察了pH控制、膨胀剂的降解性等对工艺性能的影响。本研究主要结论如下：(1)对底物进行了工业分析、热值分析，以便了解物料的理化性质，食物垃圾、接种污泥、玉米芯的含水率分别为73．61％，70．88％及9．58％，挥发性有机物含量分别为23．14％，8．85％及85．85％。结果表明，食物垃圾和玉米芯的含水率高，有机质含量高。(2)玉米芯的添加使得淋滤床反应器料层通透性增加，淋滤速率提高到3．4倍，累积性COD溶出量提升22．5％，挥发性有机酸的产率提升27．8％。然而，与相关文献的数据比较，总挥发性有机酸的产生量是比较低的。这主要由于酸抑制引起的，添加玉米芯并不能解决反应器的酸抑制问题。(3)pH调节为中性可以显著提高淋滤床的有机酸酸产率，酸产率由空白淋滤床反应器的39．1gCOD／kgVSadded提高到调节pH的183．4gCOD／kgVSad,kd，提高到4．7倍。产酸菌株虽然对低pH有一定的耐受性，但pH过低仍然会较大程度抑制挥发性有机酸的产生，pH是厌氧淋滤产酸过程的一个重要影响因素。(4)玉米芯作为本研究所用膨胀剂，与惰性膨胀剂(改性悬浮填料)相比较，具有较好的生物粘附性能，以及可生物降解性，参与并促进厌氧淋滤产酸过程，使得有机酸产率达到225gCOD／kgVSaddcd。对筛除膨胀剂的底物及淋滤处理的玉米芯进行了热重分析和傅里叶红外分析，结果表明，食物垃圾在较短时间内发生水解酸化，玉米芯也发生部分降解并参与厌氧淋滤产酸的过程。此外，热重分析结果表明，淋滤残渣具有较好的热解燃烧特性，可以进一步进行能源资源化利用。本研究结果表明玉米芯可以作为一种很好的生物兼容性膨胀剂，来促进淋滤床反应器的产酸效率和产酸量的提高。关键词：食物垃圾；淋滤床反应器；挥发性有机酸；膨胀剂餐厨垃圾淋滤床工艺产酸优化研究OptimizationResearchofAnaerobicLeaching—bedReactoronOrganicAcidProductionfromFoodWasteAbstractFoodwasteisamajorcomponentofmucicipalsolidwaste(MSW)，whichcontainsahighcontentofeasilyspoilageorganics．Thecollection，transportationanddisposaloffoodwastecausedaseriousenvironmentalpollution．Duetothehighlybiodegradability，foodwastewasthoughttobeadesirablesubsumeforanaerobicBiomethanization．Currently，anaerobicdigestionoffoodwasteiSanintensiveresearchfield：Differentfrombiogasproduction，theproductionofplatformcompounds，e．g．VFAs(volatilefattyacids)v／aanaerobic