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逐步提高泔脚垃圾运行有机负荷半连续式厌氧消化试验研究

作　者: 韦成健
导　师: 张文阳
学　校: 西南交通大学
专　业: 环境工程
关键词: 序批式厌氧消化泔脚垃圾有机负荷
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

实验采用来餐饮行业和学生食堂的泔脚垃圾作为实验对象,接种物采用取自成都郊外一农户沼气池,在中温(35℃)条件下,采用半连续进料方式,逐渐提高有机负荷,并对系统进行调节,寻求厌氧消化的最大有机负荷。实验分为两个阶段,第一阶段采用来自餐馆的泔脚垃圾作为厌氧发酵原料,第二阶段采用来自学生食堂的泔脚垃圾作为厌氧发酵原料。研究结果表明,不同来源的泔脚垃圾对有机负荷的提升有很大影响,采用来自餐饮行业的泔脚垃圾进行第一阶段实验,在1.OgVS/L.d～1.5gVS/L.d有机负荷条件下,厌氧发酵系统的数据运行正常,pH值维持在7.2左右、VFA浓度维持在480mg/L以下,氨氮和碱度浓度正常,各种数据均维持在甲烷菌正常的生长范围之类。产气量、甲烷百分数、单位质量VS甲烷的产率随着实验有机负荷的上升而呈现上升趋势,在1.5gVS/L.d分别达到：10.52L/d70.20%、0.98L/g,此时系统处于最佳的运行状态,而在1.75gVS/L.d有机负荷下系统就出现失衡的趋势。在第一阶段无法提高实验运行有机负荷的情况下,采用来自学生食堂的泔脚垃圾作为第二阶段运行的原料继续进行实验,在2.5gVS/L.d有机负荷下都能够正常的运作,pH值上升到7.4,VFA浓度保持在480mg/L以下,氨氮和碱度浓度较之前有所上升,分别上升到2000mg/L和9000mg/L以上。产气量稳步上升,在2.5gVS/L.d有机负荷条件下上升到12.63/d,甲烷含量百分数下降到59.22%左右,单位质量VS甲烷产率下降到0.598L/g,但是系统稳定性大大加强。实验的结果表明：①猪粪为底物的泔脚垃圾厌氧消化系统在逐步提高有机运行负荷的条件下,物料在产酸阶段到甲烷化阶段总体上均能达到动态平衡。②在较高浓度负荷下,甲烷菌可以需要更长的驯化时间进行适应,并且提高有机负荷的效果有限。③不同的泔脚垃圾成分对系统有巨大影响,较高油脂含量的泔脚垃圾只能在较低的有机负荷下运行,但是能够获得较高的单位质量VS产气量和甲烷产率。

全文目录

第一章绪论  10-18
  1.1 我国泔脚垃圾的来源、特性及处理现状  10-11
  1.2 国内外泔脚垃圾主要处理技术介绍  11-16
    1.2.1 厌氧消化处理技术  11-12
    1.2.2 堆肥技术  12-13
    1.2.3 垃圾焚烧技术  13
    1.2.4 卫生填埋技术  13-14
    1.2.5 其他处理技术  14-16
  1.3 课题研究意义及内容  16-18
    1.3.1 课题研究意义  16
    1.3.2 课题研究内容  16-18
第二章厌氧消化技术研究  18-30
  2.1 厌氧消化技术的基本理论及工艺综述  18-24
    2.1.1 两阶段理论  18-21
    2.1.2 三阶段理论  21-22
    2.1.3 四阶段理论  22-23
    2.1.4 厌氧发酵酸化理论  23-24
  2.2 厌氧消化主要工艺类型  24-26
    2.2.2 单基质/混合厌氧消化  24-25
    2.2.3 低温/中温/高温厌氧消化工艺  25
    2.2.4 干/湿式厌氧消化工艺  25-26
    2.2.5 单相/两相厌氧消化工艺  26
  2.3 国内外厌氧消化技术的运用状况  26-27
    2.3.1 国外厌氧消化技术运用状况  26-27
    2.3.2 国内厌氧消化技术运用状况  27
  2.4 厌氧消化环境影响条件  27-30
    2.4.1 pH  27
    2.4.2 VFA  27-28
    2.4.3 温度  28
    2.4.4 营养基质  28
    2.4.5 粒径  28-29
    2.4.6 搅拌方式  29
    2.4.7 重金属离子及其他有害物质  29-30
第三章实验方法与内容  30-36
  3.1 实验目的  30
  3.2 实验内容  30
  3.3 实验装置与材料  30-31
  3.4 实验参数测定方法  31-36
    3.4.1 TS测定方法  31-32
    3.4.2 pH值得测定方法  32
    3.4.3 总有机碳(TOC)测定  32-33
    3.4.4 总氮的测定(TN)  33
    3.4.5 氨氮,VFA浓度  33-34
    3.4.6 碱度测定  34-35
    3.4.7 气体成分  35-36
第四章甲烷菌驯化培养实验  36-40
  4.1 接种物的驯化  36
  4.2 猪粪驯化数据  36-40
    4.2.1 猪粪pH变化情况  36-37
    4.2.2 猪粪产气量变化情况  37
    4.2.3 猪粪气体成分变化情况  37-38
    4.2.4 氨氮、VFA浓度变化情况  38-40
第五章半连续式泔脚垃圾厌氧消化试验研究  40-61
  5.1 第一阶段实验结果及分析  40-49
    5.1.1 实验第一阶段操作具体流程  40-41
    5.1.2 第一阶段泔脚垃圾主要参数  41
    5.1.3 第一阶段pH变化情况  41-42
    5.1.4 第一阶段VFA变化情况  42-44
    5.1.5 第一阶段氨氮变化情况  44-45
    5.1.6 第一阶段碱度变化情况  45-46
    5.1.7 第一阶段产气量分析  46-47
    5.1.8 第一阶段实验小结  47-49
  5.2 第二阶段实验结果及分析  49-57
    5.2.1 实验第二阶段操作具体流程  49
    5 2.2 第一阶段泔脚垃圾主要参数  49
    5.2.3 第二阶段pH变化情况  49-50
    5.2.4 第二阶段VFA浓度变化情况  50-51
    5.2.5 第二阶段氨氮浓度分析  51
    5.2.6 第二阶段碱度浓度的变化情况  51-52
    5.2.7 第二阶段产气量变化情况  52
    5.2.8 第二阶段实验小结  52-53
    5.2.9 厌氧发酵系统产甲烷性能分析  53-57
    5.2.10 厌氧发酵系统产甲垸性能实验小结  57
  5.3实验成果分析  57-61
结论  61-62
致谢  62-63
参考文献  63-66
攻读硕士学位期间发表的论文  66

逐步提高泔脚垃圾运行有机负荷半连续式厌氧消化试验研究

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