餐厨垃圾联合剩余污泥厌氧发酵产氢的特性研究

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1、学校代码10530学号201115021489分类号X705密级公开硕士学位论文餐厨垃圾联合剩余污泥厌氧发酵产氢的特性研究学位申请人袁雨珍指导教师肖利平副教授学院名称化工学院学科专业环境科学与工程研究方向清洁生产与资源化工程二零一四年五月二十九日StudyonHydrogenProductionbyAnaerobicFermentationofKitchenWastemixedwithSurplusSludgeCandidateYuanYuzhenSupervisorAssociateProfessorXiaoLipingColleg

2、eChemicalEngineeringCollegeProgramEnvironmentalScienceandEngineeringSpecializationCleanProductionandRecyclingEngineeringDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateMay29th,2014湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或

3、集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学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，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要随着工业的快速发展，城

4、市居民生活水平的提高，餐厨垃圾与剩余污泥等有机固体废物的产生量随之增加。有机固体废物处理成为一个亟待解决的难题的同时也为厌氧发酵产氢提供了丰富的物料来源，厌氧发酵产氢不仅可产生清洁能源--氢气，同时还可实现废物的减量化。目前，许多学者的研究大多集中在以餐厨垃圾或者污泥单独作为底物进行发酵产氢，而对于餐厨垃圾联合剩余污泥厌氧发酵产氢的研究较少。因此，本文以餐厨垃圾联合剩余污泥作为发酵底物，实验温度控制在37±1℃、转速为120±1r/min，在自行设计的装置中进行间歇式厌氧发酵产氢的研究。考察不同混合比、初始pH、过程pH对餐厨垃圾联合

5、剩余污泥厌氧发酵产氢的影响；通过对产氢底物中VFAs成分、脱氢酶活性以及菌群形态和16SrDNA鉴定序列分析，进一步探讨其影响机制。结果如下：（1）适宜的混合比和初始pH能够提高微生物厌氧发酵产氢效果。在温度为37±1℃、餐厨垃圾/剩余污泥为4:1（湿基质量比），初始pH为9.0时，产氢效果最好的产氢率为72.9mlH2/g·VS，同时VS与TS的去除率分别为34%和26.6%，发酵过程中pH降至6.0~7.0之间时产氢速率最快；进一步控制过程pH为6.5时产氢率可提高到85.46mlH2/g·VS，体系中VS与TS的去除率分别为41

6、.8%和31.9%，与初始pH为9.0未控制过程pH相比产氢率提高了17.2%，VS与TS的去除率分别提高了7.8%和5.3%。（2）VFAs是厌氧发酵过程中重要的中间产物，其浓度和组分往往反应了产氢途径和产氢效果。厌氧发酵液相产物中VFAs的主要成分是丁酸和乙酸，同时含有少量的丙酸，属于典型的丁酸型发酵。（3）脱氢酶的活性直接关系到氢化酶的产氢过程。在初始pH为9.0未控制过程pH时发酵产氢速率最快的脱氢酶活性为29.5mg/(l·h-1)；控制过程pH为6.5时发酵产氢速率最快的脱氢酶活性为33.1mg/(l·h-1)，与未控制过

7、程pH相比，脱氢酶活性提高了12.2%。（4）菌群16SrDNA鉴定序列能够直观的反应出厌氧发酵产氢过程中优势菌的种类。初始pH为9.0发酵产氢速率最快时，底物中的优势菌主要有Clostridiumchauvoei、Clostridiumbifermentans、Clostridiumperfringens；过程pH为6.5发酵产氢速率最快时，底物中的优势菌主要有Clostridiumperfringens。关键词：餐厨垃圾；剩余污泥；发酵产氢；减量化；16SrDNAIAbstractWithrapiddevelopmentofind

8、ustriesandimprovedurbanlivingstandards,kitchenwasteandsurplussludgeandotherorganicsolidwasteshaveincreasedheav