市政污泥与食品废弃物混合发酵产酸研究

论文摘要

市政污泥与食品废弃物都是高资源化价值的固体废弃物,两者混合发酵产酸可以提高目标产物VFA浓度,提高底物有机质的降解率与转化率,增强污泥产酸工业化可行性。全文研究内容包括如下:1)添加食品废弃物调节C/N对混合厌氧发酵产酸的影响。考察污泥和食品废弃物混合发酵中进料按照TS之比分别为75%:25%、50%:50%和25%:75%,调控C/N在6:1至34:1之间的5个不同比例,考察了底物降解与产气量情况。结果表明,添加一定比例的食品废弃物能有效提高VS降解率和VFA产率,在最佳食:泥比为1:3时,分别比纯污泥发酵提高了23.5%和18.8%。同时,混合底物C/N比还影响VFA的构成,低C/N较利于乙酸的累积,高C/N利于丁酸的产生。中性与弱酸性的条件更利于发酵产酸产率的提高,以上发现为工程应用提供了有益的启示。2)进料VS浓度与两阶段发酵对混合发酵产酸过程的影响。在VS浓度梯度为40、60、80、100、120 g·L-1,进料TS食:泥=1:3,以乙酸为主要目标产物的混合发酵下,考察不同有机负荷对厌氧消化产酸的影响。实验证明高浓度VS进料可以有效提高产酸浓度与乙酸比例。VS=80 g·L-1时的产酸转化率与底物降解率较佳。通过两阶段发酵实验发现产酸发酵工艺适宜选择较短发酵周期（6-8天）。3)产气抑制剂对混合发酵产酸过程的影响。考察了三种产气抑制剂对污泥和食品废弃物混合发酵的VFA浓度及其组成、底物转化率、产气量及产甲烷势的影响。结果表明,采用BES、氯仿和碱（pH=10）三种手段可以有效抑制发酵后期产气作用,提高底物产酸转化率,并且对有机酸组成也有一定影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 市政污泥与食品废弃物产生情况的现状及危害
• 1.1.1 我国市政污泥产生情况的现状及危害
• 1.1.2 我国食品废弃物的产生现状及其危害
• 1.2 市政污泥与食品废弃物的处理处置及资源化利用情况
• 1.2.1 污泥处理的目的及处理现状
• 1.2.2 食品废弃物处理的目的及处理现状
• 1.3 有机垃圾厌氧发酵定向产酸资源化利用及技术分析
• 1.3.1 厌氧发酵技术
• 1.3.2 共同厌氧消化工艺
• 1.3.3 微生物特异性抑制剂在定向产酸中的应用
• 1.4 研究中存在的问题以及本论文的研究内容、目的与意义
• 1.4.1 课题背景和研究意义
• 1.4.2 研究内容
• 第二章 C/N 对食品废弃物与市政污泥混合厌氧发酵产酸的影响
• 2.1 引言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 发酵底物及接种污泥特性
• 2.2.2 实验设计
• 2.2.3 分析方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 不调节pH 值情况下5 种比例混合发酵产酸及其相关指标情况比较
• 2.3.2 pH 值调控下不同C/N 对产酸情况比较
• 2.4 讨论
• 2.4.1 C/N 对产酸组分构成的分析
• 2.4.2 pH 值对发酵过程产酸影响及乳酸对pH 变化的影响分析
• 2.4.3 混合发酵底物降解优势分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 进料VS 浓度与两阶段发酵对混合发酵产酸过程的影响
• 3.1 引言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 发酵底物及接种污泥特性
• 3.2.2 实验设计
• 3.2.3 分析方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 不同VS 进料浓度对产酸过程的影响
• 3.3.2 进料VS 浓度对产酸组分变化分析
• 3.3.3 不同VS 浓度梯度下底物降解、产酸效率与产气累积量的比较
• 3.3.4 两阶段发酵下产酸量、产酸率与产酸组分分析
• 3.5 结论
• 第四章 产气抑制剂对污泥和食品废弃物混合发酵产酸过程的影响
• 4.1 引言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 发酵底物及接种污泥特性
• 4.2.2 实验设计
• 4.2.3 分析方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 产气抑制剂对混合发酵体系产酸浓度及其组成的影响
• 4.3.2 产气抑制剂对混合发酵体系底物降解与产酸效率的影响
• 4.3.3 产气抑制剂对混合发酵体系产气效果的影响
• 4.4 结论
• 第五章 结论与展望
• 5.1 本文所包括的结论总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文