餐厨垃圾两相带压厌氧消化研究

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1、中图分类号：TK6单位代码：11414学号：2013210703题目餐厨垃圾两相带压厌氧消化研究专业或领域化学工程研究方向新能源化工专业硕士生刘红指导教师周广林副教授李叶青助理研究员江皓助理研究员现场导师郝岩高级工程师入学时间：2013年9月论文完成时间：2016年5月硕士专业学位论文独创性声明郑重声明：本硕士专业学位论文是作者个人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他个人和集体已经发表或撰写的研宄成果，也不包含为获得中国石油大

2、学或者其它单位的学位或证书所使用过的材料。对本研宄做出贡献的个人和集体，均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。作者和导师完全意识到本声明产生的法律后果并承担相应责任。作者签名：外ｒ日期：导师签名：Ａｊ徐日期：硕士专业学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解中国石油大学（北京）学位论文版权使用的有关规定，使用方式包括但不限于：学校有权保留并向有关部门和机构送交学位论文的复印件和电子版；允许学位论文被查阅和借阅校可以公布学位论；学文的全部或部

3、分内容，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文；可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索。本学位论文属于保密范围，保密期限１年，解密后适用本授权书。本学位论文作者如需公开出版学位论文的部分或全部内容，必须征得导师书一面同意，且须以中国石油大学（北京）为第署名单位。作者签名：刘包日期：１＾１１Ｘ＾导师签名：日期：－－Ｉ摘要摘要中国作为一个人口大国，餐厨垃圾年产量巨大，厌氧消化技术是餐厨垃圾资源化利用的重要方式之一。目前，传统的厌氧消

4、化技术得到的沼气普遍存在甲烷含量低(<65%)的特点，如实现高值利用，还需净化提纯。带压厌氧消化技术可以实现沼气的原位提纯，使甲烷含量达90%以上，并且产出的沼气带有一定压力，可以直接注入天然气管网实现高值利用，引起了研究者的关注。本研究检测分析了5种不同餐厨垃圾理化特性及产气潜力，并进行了餐厨垃圾水解产酸工艺条件探究及微生物富集实验，重点研究了利用自行开发的两相带压厌氧消化系统处理餐厨垃圾时，不同压力下沼气的原位提纯效果及系统所能承受的最高有机负荷，并分析了餐厨垃圾两相带压厌氧消化系统中压力的变化

5、对微生物群落的影响。主要研究内容及结论如下：(1)对5种不同类型餐厨垃圾(火锅类、快餐类、河北菜类、食堂类和其他类)的理化特性进行分析，并通过批式实验考察了五种不同餐厨垃圾产气潜力差异。实验结果表明：本研究中五种餐厨垃圾具有含水量高(>70%)，高VS/TS比(>85%)，适宜的C/N比(14.8~26.7)，高油脂含量(18.61%TS~30.86%TS)和高2+Ca(2.74%TS~3.94%TS)的特点。不同餐厨垃圾产气潜力有一定差异，火锅类餐厨垃圾产甲烷潜力最高，为364.8mL/gVS。(

6、2)餐厨垃圾厌氧消化产酸实验探究了在不同的有机负荷(5gCOD/L·d和10gCOD/L·d)和停留时间(3d和6d)下的产酸效果；微生物富集实验通过在厌氧消化生物膜反应器中投加填料的形式，探究微生物富集效果。实验结果表明：餐厨垃圾厌氧消化水解产酸最佳的水解产酸条件为：有机负荷(OLR)为5gVS/L·d，水利停留时间(HRT)为6d；经过60天厌氧消化实验，填料干重增重0.3551g，每克微生物膜中的微生物数量比当量质量的沼液中高13.64%。(3)在中温37℃下运行两相带压厌氧消化系统，首先，探

7、究产甲烷相反应器内产生的沼气不断累积使反应器内压力达到0.3MPa、0.6MPa、1.0MPa和1.7MPa时，在不同压力下系统的原位提纯效果及系统运行的稳定性；然后探究了在最优原位提纯压力下，产甲烷相反应器所能承受的最高有机负荷。研究结果表明：在0.3MPa~1.7MPa下系统均能稳定运行，随着压力的升高，产甲烷相反应器的甲烷日产量和COD去除率逐渐降低，沼气中甲烷含量逐渐升高，但压力达到1.0MPa后，压力升高原位提纯效果不再显著。产甲烷相和产酸相匹配核算后，系统的COD-II-摘要去除率分别为

8、：96.53%、91.00%、87.69%和86.46%，本研究中得到两组最优工艺条件：①0.3MPa下，沼气负荷产气率249.4mL/gCOD，甲烷含量79.8±1.1%，具有产气量优势；②1.0MPa下，沼气负荷产气率180.0mL/gCOD，甲烷含量89.4±0.8%，具有提纯效果优势。在提负荷阶段，产甲烷相反应器在1.0MPa下稳定运行所承受的最高负荷为5gCOD/L·d，且随着有机负荷的提高，系统COD去除率逐渐降低。关键词：带压厌氧消化；餐厨垃圾；原位提纯