油脂对餐厨废水厌氧发酵产沼气影响研究

【摘要】：我国每年餐厨废水的产生量巨大，且极易腐败霉变，滋生病菌，严重威胁人体健康和环境安全。采用厌氧技术对餐厨废水进行处理，不但能有效去除废水中的有机污染物物，还能得到生物质能——沼气，既解决了环境问题，又回收了清洁能源。但其中的油脂降解周期较长，若在系统内累计，将会严重影响产甲烷菌的活性和系统的稳定性。 本文通过批次试验研究了不同条件下餐厨废水厌氧发酵产沼气情况；对餐厨油脂的组成特性进行了分析，并确定了油脂厌氧发酵的最佳浓度范围；重点考察了油脂对餐厨废水厌氧发酵产沼气的影响。通过上述试验，得到以下主要结论： （1）餐厨废水具有很好的生化性，在未调节pH的条件下，采用厌氧处理即能获得良好的处理效果，产沼气潜力在400-480mL/gCOD左右，但接种比S/I不宜超过4.0。四种污泥中，高温污泥比中温污泥降解速率快、周期短，中温污泥比高温污泥降解效果好；絮状污泥产气比颗粒污泥多，但产气中甲烷浓度比颗粒污泥低。综合考虑采用高温颗粒污泥处理餐厨废水效果最佳。 （2）餐厨油脂的长链脂肪酸组成以C16:0、C18:1、C18:2为主，其分子式可近似表示为C55.5H101O6，单位理论COD值为2.886g/g油脂，理论沼气产量1.44L/g油脂，甲烷含量70%。餐厨油脂产气过程能与Modified Gompertz方程拟合较好，在降解初期，会出现产气延滞期，且初始浓度越大，延滞期越长。在油脂浓度低于10.0g/L时，能进行较为充分的降解，单位油脂的产气量在890mL/g油脂左右，达到理论产气量的61.8%。以产气量为衡量指标，确定餐厨油脂厌氧发酵的半抑制浓度为11.6g/L。 （3）批次试验中，非油脂固形物和油脂与餐厨废水共发酵时都能显著提高产气量，延长发酵周期，但固形物会使发酵液的NH3-N、pH值和碱度升高，油脂反之。固形物降解产气潜力在401-422mL/g，甲烷含量58%-60%，废水中固形物含量在8%以内时，不会对系统造成严重影响。废水中加入3%的油脂，其产气中甲烷含量从58.93%提高到64.06%，比对照提高8.7%，由于调节了C/N比，对底物的利用更充分，产气比各自单独发酵产气总和提高5.3%。 （4）采用连续式厌氧反应器处理餐厨废水，在保持负荷不变的条件下，加入3%的油脂依然能够达到较好的处理效果，虽然系统的产气量出现降低，但沼气中甲烷平均含量从57%左右提高到61%，三个阶段系统对COD的甲烷转化率保持在63%-64%。 【关键词】：油脂 餐厨废水 厌氧发酵 沼气
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-6
• 目录6-8
• 第一章 绪论8-17
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 餐厨废水厌氧消化处理技术9-11
• 1.2.1 厌氧消化原理9
• 1.2.2 厌氧消化微生物菌落9-10
• 1.2.3 厌氧消化影响因素10-11
• 1.3 油脂的厌氧降解机理及研究现状11-15
• 1.3.1 油脂的厌氧降解途径11-13
• 1.3.2 油脂厌氧降解的国内外研究现状13-15
• 1.4 研究目标与内容15-17
• 1.4.1 研究目标15
• 1.4.2 研究内容15-17
• 第二章 餐厨废水厌氧发酵产沼气特性分析17-25
• 2.1 引言17
• 2.2 试验材料与方法17-19
• 2.2.1 试验材料17-18
• 2.2.2 试验设置18
• 2.2.3 分析方法18-19
• 2.3 试验结果与讨论19-23
• 2.3.1 餐厨废水的水质分析19
• 2.3.2 餐厨废水厌氧发酵产气情况19-23
• 2.4 小结23-25
• 第三章 油脂的厌氧降解分析25-30
• 3.1 引言25
• 3.2 试验材料与方法25-26
• 3.2.1 试验材料25
• 3.2.2 试验设置25
• 3.2.3 分析方法25-26
• 3.3 试验结果与讨论26-29
• 3.3.1 油脂性质与组成26-27
• 3.3.2 油脂厌氧降解产气过程描述27-28
• 3.3.3 油脂厌氧降解的适宜浓度28-29
• 3.4 小结29-30
• 第四章 油脂对餐厨废水厌氧发酵的影响30-36
• 4.1 引言30
• 4.2 试验材料与方法30-31
• 4.2.1 试验材料30
• 4.2.2 试验设置30-31
• 4.2.3 分析方法31
• 4.3 试验结果与讨论31-35
• 4.3.1 固形物对餐厨废水发酵的影响31-33
• 4.3.2 油脂对餐厨废水发酵的影响33-35
• 4.4 小结35-36
• 第五章 油脂对连续式餐厨废水处理的影响研究36-41
• 5.1 引言36
• 5.2 试验材料与方法36-37
• 5.2.1 试验材料36-37
• 5.2.2 试验设置37
• 5.2.3 分析方法37
• 5.3 试验结果与讨论37-39
• 5.3.1 反应器的启动37-38
• 5.3.2 餐厨废水与油脂处理效果38-39
• 5.3.3 餐厨废水与油脂处理过程产气39
• 5.4 小结39-41
• 主要结论与展望41-42
• 主要结论41
• 展望41-42
• 致谢42-43
• 参考文献43-47
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文47

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