赣南地区脐橙废弃物厌氧共消化技术的研究

摘要

本研究针对赣南地区集约化脐橙种植产生大量脐橙废弃物的现状，以脐橙废弃物为主要原料，选择猪粪和剩余污泥作为共消化基质，分别研究了混合物料在序批式和半连续式厌氧反应器中的共消化反应性能。在序批式反应器中研究了共消化过程的抑制因素，并对猪粪和剩余污泥与脐橙废弃物共消化的互补作用比较，认为剩余污泥是一种较好的共消化基质，进而研究在半连续式反应器中有机负荷对脐橙废弃物与剩余污泥共消化的影响，得到最佳有机负荷的范围。研究结果如下:
　　(1)脐橙废弃物与猪粪或者剩余污泥厌氧共消化有很大的产气潜力，在反应开始时SCOD的浓度均能达到20000mg/l以上。水解产物迅速酸化，进而引发高浓度挥发性脂肪酸(VFAs)的快速增加。在不调控pH的情况下，pH值不能回复到正常厌氧消化所需要的范围（6.6以上），产甲烷菌的活性因此受到抑制。在反应初期应当对pH及时调控，保证厌氧共消化的顺利启动。
　　(2)猪粪由于有机质含量较高，易产酸，使得脐橙废弃物与猪粪厌氧共消化难以成功;剩余污泥由于pH偏碱性，有机质含量较低的性质，与脐橙废弃物厌氧共消化有很好的互补作用，当脐橙废弃物与剩余污泥的混合比例(VS/VS)从1∶2提高到2∶1时，甲烷产率提高了260％。当脐橙废弃物与猪粪和剩余污泥的比例为1∶2∶1时，甲烷产率可达到0.20m3kgVS-1，是序批式实验中产气最高的处理。综合考虑产气情况与共消化过程稳定性，脐橙废弃物厌氧共消化的最适C/N应在21～24的范围之内。
　　(3)在半连续式反应条件下，脐橙废弃物与剩余污泥厌氧共消化有非常好的产气效果，当有机负荷从0.5KgVSm-3d-1逐步增加至3.0KgVSm-3d-1时，甲烷产率处在0.30～0.39m3kgVS-1的范围内，随着有机负荷的增加，池容产气率、甲烷分数、挥发性脂肪酸和碱度均有不同程度的增加，甲烷产率、pH有降低的趋势，氨氮则基本保持稳定。
　　(4)共消化的最佳有机负荷范围为1.5～2.5KgVSm3d-1，在此范围内，池容产气率为1.05～1.65m3m-3d-1，甲烷产率为0.33m3kgVS-1，VS去除率为76.4％～81.7％。在反应过程中，挥发性脂肪酸和氨氮均未对产甲烷过程产生抑制。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 赣南地区脐橙废弃物概述

1．1．2 果蔬废弃物的产生及特性

1．1．3 果蔬废弃物处理技术概述

1．1．4 可再生能源利用情况

1．2 厌氧消化技术概述

1．2．1 厌氧消化的基本原理

1．2．2 厌氧消化的主要影响因素

1．2．3 厌氧消化工艺简介

1．2．4 果蔬废弃物厌氧消化技术的难点

1．3 果蔬废弃物厌氧消化技术综述

1．3．1 序批式消化系统

1．3．2 连续流单相消化系统

1．3．3 连续流两相系统

1．3．4 果蔬废弃物共消化技术

1．3．5 果蔬废弃物厌氧处理的各种技术的比较

1．3．6 脐橙废弃物厌氧消化技术的可行性

1．4 课题研究内容以及技术路线

1．4．1 研究内容

1．4．2 技术路线

1．4．3 课题拟解决的关键问题

1．4．4 课题创新点

2 实验药品、仪器以及分析方法

2．1 实验药品

2．2 实验仪器设备

2．3 检测指标与分析方法

2．3．1 总固体(TS)和挥发性固体(VS)

2．3．2 总有机碳(TOC)

2．3．3 溶解性化学需氧量(SCOD)

2．3．4 总氮(TN)

2．3．5 pH

2．3．6 挥发性脂肪酸(VFAs)

2．3．7 碱度(碳酸氢盐碱度)

2．3．8 氨氮

2．3．9 沼气组份

3 共消化可行性研究

3．1 实验方案

3．1．1 实验目的

3．1．2 实验材料

3．1．3 实验运行方案

3．2 实验结果与分析

3．2．1 共消化的产气情况

3．2．2 共消化过程中SCOD的变化

3．2．3 共消化过程中pH，VFAs的变化

3．2．4 共消化过程中碱度的变化

3．2．4 共消化有机物质的去除

3．3 小结

4 序批式实验

4．1 实验方案

4．1．1 实验目的

4．1．2 实验材料

4．1．3 实验运行条件

4．2 结果与讨论

4．2．1 脐橙废弃物与猪粪厌氧共消化的结果

4．2．2 脐橙废弃物与剩余污泥厌氧共消化的结果

4．2．3 脐橙废弃物与猪粪、剩余污泥厌氧共消化的结果

4．2．4 讨论

4．3 小结

5 半连续式实验

5．1 实验方案

5．1．1 实验目的

5．1．2 实验材料

5．1．3 实验运行条件

5．2 结果与讨论

5．2．1 接种物的培养

5．2．2 不同有机负荷下日沼气产量、甲烷产率和甲烷分数的变化

5．2．3 pH、碱度、WAs以及氨氮的变化

5．2．4 有机物的去除效果

5．3 小结

6 结论及建议

6．1 结论

6．2 建议

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

致谢