半连续餐厨垃圾与猪粪混合厌氧消化性能及动力学研究

论文摘要

随着国家经济发展,城市居民生活水平迅速提高,餐厨垃圾与畜禽粪便等生物质垃圾的产生量也相应剧增,在生物质垃圾处理已成为一个亟待解决的难题的同时也为资源化处理提供了丰富的物料来源。将餐厨垃圾与畜禽粪便进行混合厌氧消化,可最大程度地处理其有机组分,降低污染,又可产生沼气,回收能源,一举两得,真正实现了垃圾的无害化、资源化。本试验以餐厨垃圾与猪粪为试验原料,自制CSTR厌氧反应器（continuous stirred tank reactor,连续搅拌厌氧反应器）,对半连续式进料条件下的餐厨垃圾与猪粪混合厌氧消化行为进行实验室研究。研究表明：随着有机负荷从0.5、0.75、1.OgVS/L.d递增,直至试验酸化前,pH值维持在7.1左右,VFA浓度经历了反应初期的波动后,一直稳定在900～1400 mg/L之间。消化进行到第66天时,pH降至6.7,VFA升高至5208mg/L,试验出现酸化。当有机负荷为0.75gVS/L.d时即消化第26天系统出现了最大日产气量、最大日产甲烷量和最大单位原料产气率,分别为7850mL、4357mL和0.78L/gVS。不同有机负荷下的平均甲烷含量分别为38%、51%和42%。说明负荷为0.75gVS/L.d时,厌氧消化达到平衡,试验性能最佳。通过对0.75gVS/L.d负荷下的产气过程动力学分析显示,此阶段试验厌氧消化产气过程符合一级动力学方程y,=w（1-e-k1t）=0.8035×（1-e-0.2067t）,相应的动力学参数k1=0.2067。用此模型来估算该条件下的最大单位原料产气率w为0.8035 L/gVS,与试验值相对误差仅为3.0%,本研究为生物质垃圾混合厌氧消化动力学模型的构建提供了新的思路。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 餐厨垃圾的产生及处理现状
• 1.1.1 餐厨垃圾的来源与组成
• 1.1.2 国外餐厨垃圾处理现状
• 1.1.3 国内餐厨垃圾处理现状
• 1.2 畜禽粪便的产生及处理现状
• 1.2.1 畜禽粪便的来源与危害
• 1.2.2 国外畜禽粪便处理现状
• 1.2.3 国内畜禽粪便处理现状
• 1.3 课题研究的意义及内容
• 1.3.1 研究意义
• 1.3.2 研究内容
• 1.3.3 主要技术路线
• 第二章 厌氧消化技术概述
• 2.1 厌氧消化技术原理
• 2.1.1 厌氧消化技术微生物学原理
• 2.1.2 厌氧消化技术动力学原理
• 2.1.3 基本营养型有机物厌氧消化反应原理
• 2.2 厌氧消化技术控制因素研究现状
• 2.3 混合厌氧消化技术国内外研究现状
• 第三章 实验方案与分析方法
• 3.1 实验目的
• 3.2 实验内容
• 3.3 实验装置与材料
• 3.3.1 实验装置
• 3.3.2 实验材料
• 3.4 常规指标分析方法
• 3.5 实验运行与维护
• 第四章 自制CSTR厌氧反应器试运行试验
• 4.1 试验方案
• 4.2 试验结果与分析
• 4.2.1 猪粪厌氧消化过程pH变化
• 4.2.2 猪粪厌氧消化过程产气情况分析
• 4.3 自制CSTR厌氧反应器试运行效果评价
• 第五章 半连续式餐厨垃圾与猪粪混合厌氧消化研究
• 5.1 试验方案
• 5.2 试验结果与分析
• 5.2.1 半连续式混合厌氧消化过程pH变化
• 5.2.2 半连续式混合厌氧消化过程VFA变化
• 5.2.3 半连续式混合厌氧消化过程产气情况分析
• 5.2.4 半连续式混合厌氧消化过程系统稳定性分析
• 5.2.5 试验酸化原因分析
• 5.3 小结
• 第六章 半连续混合厌氧消化产气动力学分析
• 6.1 产气动力学模型的建立
• 6.2 小结
• 结论与建议
• 结论
• 建议
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文