餐廚垃圾與脫水污泥聯(lián)合厭氧消化產(chǎn)甲烷實(shí)驗(yàn)研究

【摘要】：餐廚垃圾和城市污水處理廠脫水污泥都是城市固體垃圾的重要組成部分,且產(chǎn)生量逐年增加。餐廚垃圾含水率高(75%～95%)、油脂含量也高(粗脂肪占餐廚垃圾干燥物的21.82%),收集、運(yùn)輸和處理難度大,且易腐爛發(fā)臭、滋生病原菌,對(duì)周邊環(huán)境和地下水造成污染,造成疾病的傳播。餐廚垃圾有機(jī)質(zhì)含量高,含氮、磷、鈣等營(yíng)養(yǎng)元素,資源化回收再利用價(jià)值高。城市脫水污泥含水率很高(85%左右),容易腐爛產(chǎn)生臭味,含有大量病原菌和寄生蟲(chóng)卵,另一方面工業(yè)廢水污泥還含有鉻、汞等重金屬和一些難降解的有毒有害物質(zhì),如不合理處置,會(huì)對(duì)地下水和土壤等造成二次污染。由此可見(jiàn),開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)高效的餐廚垃圾資源化技術(shù)是當(dāng)前急需解決的任務(wù)。 厭氧消化技術(shù)是指在厭氧(無(wú)氧)條件下,利用厭氧微生物將復(fù)雜的大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化成甲烷、二氧化碳、水、硫化氫和氨等簡(jiǎn)單化合物的過(guò)程,是將有機(jī)廢棄物轉(zhuǎn)化為可利用資源的一種處理技術(shù)。由于餐廚垃圾有機(jī)質(zhì)含量高且易降解,具有高產(chǎn)甲烷潛能,但由于水解酸化階段快,容易造成有機(jī)酸積累,導(dǎo)致系統(tǒng)pH值下降,抑制產(chǎn)甲烷菌的活性,系統(tǒng)的穩(wěn)定性能差。而脫水污泥有機(jī)質(zhì)多為難降解性物質(zhì),水解酸化階段是限速階段,進(jìn)入產(chǎn)甲烷階段慢,又因?yàn)樘嫉容^低,易形成氨抑制作用,所以脫水污泥厭氧消化時(shí)甲烷產(chǎn)率較低。兩者聯(lián)合厭氧消化以期望有效提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和產(chǎn)氣性能。 本論文選取食堂餐廚垃圾和城市污水處理廠脫水污泥為處理對(duì)象,接種污泥為污泥處理廠厭氧消化污泥,餐廚垃圾與城市脫水污泥按不同VS比例混合,采用半連續(xù)式進(jìn)料方式進(jìn)行中溫厭氧消化,反應(yīng)溫度為37℃,振動(dòng)頻率為150rpm。將餐廚垃圾與城市脫水污泥按VS混合比例分別為1：0,0：1,3：1,1：1,1：3進(jìn)行聯(lián)合厭氧消化。首先系統(tǒng)研究厭氧消化的性能,具體參數(shù)包括：產(chǎn)氣性能、有機(jī)酸濃度、TS/VS、熱值等。然后采用TG/DTG和FTIR技術(shù)表征厭氧穩(wěn)定化過(guò)程,并考查厭氧消化殘?jiān)臒峤夂腿紵匦?。取得了以下幾方面的結(jié)論： (1)隨著混合基質(zhì)中餐廚垃圾所占比例增大,消化系統(tǒng)的產(chǎn)氣速率和甲烷產(chǎn)率隨之增大,所產(chǎn)氣體中甲烷的含量降低。向污泥厭氧消化系統(tǒng)中添加餐廚垃圾可以在保持消化反應(yīng)器體積不變的前提下,大幅提高有機(jī)負(fù)荷和單位體積反應(yīng)器產(chǎn)氣量。 (2)有機(jī)降解率隨混合基質(zhì)中餐廚垃圾所占比例的增加而呈增大趨勢(shì),餐廚垃圾與脫水污泥混合比例為1：0、3：1、1：1、1：3和0：1時(shí)VS去除率分別為76.47%、58.63%、47.96%、31.25%和19.49%。 (3)消化系統(tǒng)內(nèi)VFA含量、氨氮濃度都隨餐廚垃圾所占比例的增加而下降,VFA積累和氨抑制分別是影響餐廚垃圾和污泥單獨(dú)厭氧消化穩(wěn)定性的重要因素,因此餐廚垃圾與污泥聯(lián)合厭氧消化降低氨氮的濃度,顯著提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。 (4)用FTIR和TG/DTG方法表征厭氧消化穩(wěn)定化過(guò)程,發(fā)現(xiàn)向污泥厭氧消化系統(tǒng)中添加餐廚垃圾后,能提高消化污泥的穩(wěn)定程度和熱解速率并且減少了燃燒殘?jiān)? 【關(guān)鍵詞】：餐廚垃圾 城市脫水污泥 聯(lián)合厭氧消化 混合比例
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：X703;X705
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-24
• 1.1 餐廚垃圾概述10-13
• 1.1.1 餐廚垃圾的來(lái)源及特點(diǎn)10-11
• 1.1.2 餐廚垃圾的主要處理技術(shù)11-13
• 1.2 城市脫水污泥概述13-17
• 1.2.1 城市脫水污泥的來(lái)源和特點(diǎn)13
• 1.2.2 常規(guī)的污泥處理處置技術(shù)13-17
• 1.3 厭氧消化技術(shù)概述17-22
• 1.3.1 厭氧消化的基本原理17-18
• 1.3.2 厭氧消化過(guò)程的影響因素18-20
• 1.3.3 聯(lián)合厭氧消化技術(shù)20-21
• 1.3.4 國(guó)內(nèi)外聯(lián)合厭氧消化技術(shù)研究現(xiàn)狀21-22
• 1.4 課題研究?jī)?nèi)容、目的和意義22-24
• 1.4.1 研究?jī)?nèi)容22-23
• 1.4.2 研究目的和意義23-24
• 2 餐廚垃圾與城市脫水污泥聯(lián)合厭氧消化研究24-47
• 2.1 引言24
• 2.2 實(shí)驗(yàn)裝置和材料24-26
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)裝置24-25
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)材料25-26
• 2.3 實(shí)驗(yàn)方案和分析方法26-31
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)方案26
• 2.3.2 分析方法26-31
• 2.4 結(jié)果與討論31-45
• 2.4.1 原料和接種泥的工業(yè)分析、元素分析和熱值分析31-32
• 2.4.2 不同基質(zhì)厭氧消化產(chǎn)氣情況分析32-37
• 2.4.3 反應(yīng)器中消化液分析37-42
• 2.4.4 能量平衡計(jì)算42-43
• 2.4.5 系統(tǒng)性能參數(shù)綜合分析43-45
• 2.5 本章小結(jié)45-47
• 3 厭氧消化過(guò)程中TG/DTG和FTIR的表征分析47-57
• 3.1 引言47
• 3.2 實(shí)驗(yàn)材料與方法47-48
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料47
• 3.2.2 分析方法47-48
• 3.3 結(jié)果與討論48-56
• 3.3.1 FTIR方法表征厭氧穩(wěn)定化過(guò)程48-50
• 3.3.2 熱重分析(TG/DTG)方法表征厭氧消化穩(wěn)定化過(guò)程50-56
• 3.4 本章小結(jié)56-57
• 結(jié)論57-58
• 參考文獻(xiàn)58-61
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況61-62
• 致謝62-63

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