厨余与污泥联合厌氧发酵制氢研究

论文摘要

传统能源储量日益减少以及能源需求的不断增长使21世纪的能源问题面临巨大的挑战,人们越来越认识到可再生能源的巨大潜力和发展前景。利用厨余和污泥联合厌氧发酵制氢,既可解决厨余和污泥的环境污染问题,又可制备清洁的燃料能源,因此有着非常重要的研究价值。本研究主要分为两个部分。第一部分针对当前厨余垃圾基础数据缺乏的现状,对普兰店市的生活垃圾现状和理化性质进行了调查分析:厨余垃圾占生活垃圾比重大,含水率高,有机成分高,适合厌氧发酵制氢。第二部分为厨余和污泥厌氧发酵产氢试验的研究,具体试验研究如下所示:（1）接种物和底物均未进行预处理时不同混合比例的产氢试验研究在厨余和污泥混合比例为4:1时,产氢效果最好:最大氢气含量和氢产率分别为15.61%、2.48ml H2/gVS;未进行预处理情况下,延迟时间长,产氢效果差。（2）接种物预处理对产氢影响对比接种物进行碱、热、酸三种预处理发酵产氢特性,接种物85℃时的热处理产氢效果最好,最大氢气含量和氢产率分别为21.93%、12.15ml/gVS,相对于未进行预处理情况,氢产率提高了3.90倍。（3）厨余不同预处理有机物溶出效果对比对比厨余垃圾碱、酸、热三种预处理在不同条件、不同时刻下SCOD和还原糖含量的变化,由试验结果可知:pH为13时的碱处理效果最好。（4）底物碱处理厌氧发酵产氢特性对比不同pH、不同混合比例、不同底物浓度、不同粒径情况下的发酵产氢特性,确定了底物碱处理发酵试验的最佳试验参数:初始pH为7,厨余和污泥混合比例为5:1,底物浓度为25g/L,厨余垃圾完全破碎;最小产氢延迟时间、最大氢气含量、最大比产氢速率峰值和最大氢产率分别为0.3h、59.96%,1.75mlH2/（h·gVS）和57.59mlH2/gVS。（5）底物不同预处理产氢特性在底物碱、酸、热三种不同预处理情况下,进行厌氧发酵产氢试验,由试验结果可知:热预处理后的发酵样品效果最好,产氢延迟时间、氢气含量最高、比产氢速率峰值和氢产率分别为0.3h,47.68%,2.89 ml/h·g（VS）,57.74ml/g（VS）。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 国内外研究进展
• 1.3 厌氧发酵概述
• 1.3.1 厌氧发酵产氢的机理
• 1.3.2 厌氧发酵的阶段性
• 1.3.3 厌氧发酵产氢类型
• 1.4 厌氧发酵产氢的影响因素
• 1.4.1 反应温度
• 1.4.2 pH值
• 1.4.3 底物
• 1.4.4 氧化还原电位
• 1.4.5 金属离子浓度
• 1.5 课题的研究目的和内容
• 1.5.1 课题的研究目的
• 1.5.2 课题的研究内容
• 1.5.3 课题的研究特色
• 2 厨余垃圾现状及实地调查
• 2.1 国内外厨余垃圾产生现状
• 2.1.1 国外厨余垃圾产生及处置现状
• 2.1.2 中国厨余垃圾产生现状
• 2.2 大连辖普兰店市的生活垃圾现状调查
• 2.2.1 调查思路
• 2.2.2 普兰店概况
• 2.2.3 样品的采集与制备
• 2.2.4 检测项目及分析方法
• 2.2.5 样品测试分析仪器
• 2.2.6 调查结果与分析
• 2.2.7 普兰店市生活垃圾处理工艺探讨
• 2.3 厨余垃圾资源化分析
• 2.3.1 物理处理
• 2.3.2 高温好氧堆肥
• 2.3.3 饲料化
• 2.3.4 厌氧发酵
• 2.4 小结
• 3 试验装置及分析方法
• 3.1 试验装置
• 3.2 实验材料与仪器
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 实验仪器
• 3.3 分析项目及测定方法
• 3.4 数据分析
• 3.4.1 产氢过程中的数学模型
• 3.4.2 累积产氢量的计算
• 4 厨余与污泥厌氧发酵制氢实验研究
• 4.1 不同混合比例产氢分析
• 4.2 接种物预处理对产氢影响
• 4.3 厨余不同预处理效果对比
• 4.3.1 厨余碱处理效果
• 4.3.2 厨余酸处理效果
• 4.3.3 厨余热处理效果
• 4.3.4 三种预处理方法对比
• 4.4 底物碱处理厌氧发酵产氢特性
• 4.4.1 不同酸性pH产氢特性对比
• 4.4.2 不同碱性pH产氢特性对比
• 4.4.3 厨余和污泥不同混合比例产氢特性对比
• 4.4.4 底物浓度对产氢特性影响
• 4.4.5 厨余粒径对产氢特性影响
• 4.5 不同预处理产氢特性
• 4.6 小结
• 5 全文总结及展望
• 5.1 全文总结
• 5.1.1 厨余垃圾现状调查
• 5.1.2 厨余和污泥联合厌氧制氢研究
• 5.2 工作展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢