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餐饮废弃物沼气发酵特性研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 12:42:32
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餐饮废弃物沼气发酵特性研究【摘要】:随着我国餐饮业的迅猛发展,餐饮废弃物的种类和数量迅速增加,在城市生活垃圾中占的比重越来越大,如何防治餐饮废弃物在产生、运输、存放、处置等环节对周

【摘要】:随着我国餐饮业的迅猛发展,餐饮废弃物的种类和数量迅速增加,在城市生活垃圾中占的比重越来越大,如何防治餐饮废弃物在产生、运输、存放、处置等环节对周围环境造成的污染,逐渐成为环保部门重点考虑的问题。 餐饮废弃物普遍具有含水率高、固相中有机质成分含量高的特点,在合适的条件下,可以成为微生物维持生命代谢活动良好的生长基质。沼气工程具有废弃物资源化利用的优点,且过程的耗能较低。因此,沼气发酵工程是解决餐饮废弃物处置难题的合理途径,近年来逐渐成为该领域的研究热点。 本文通过设计大量的试验,分析了餐饮废弃物基本组分的产气规律,研究了不同原料配比对餐饮废弃物厌氧发酵产气量和甲烷含量的影响;对餐饮废弃物沼气发酵的产气特性和工艺条件进行了研究,研究了添加尿素质量分数、接种率、含水率对餐饮废弃物沼气发酵产气效果的影响;通过二次旋转组合试验,建立了餐饮废弃物沼气发酵条件的数学模型,利用二次回归分析,获得了沼气发酵过程总产气量的优化条件,为餐饮废弃物规模化沼气利用提供了理论支持。 本文得到了以下结论: (1)不同餐饮废弃物成分组合的沼气发酵产气特征差异性明显。在模拟现实餐饮废弃物的29组试验中,总产气量极差为3985mL,单位总固体量产气率极差为0.051L/g,同日甲烷含量极差为49.9%。发酵总过程中第10组的累计产气量、产气率和稳定产气阶段甲烷含量最高,分别为8400mL、140.94mL/g和49.9%,表明餐饮废弃物高温厌氧发酵的最佳原料配比为m(米饭):m(餐巾纸):m(熟肉)=4:4:2。 (2)添加适量尿素可明显增大餐饮废弃物的水解程度,提高沼气发酵过程的产气效率。经过对pH值、挥发性脂肪酸(VFAs)浓度、甲烷体积分数、累计产气量等产气特性的综合比较,质量分数为1.25%左右的尿素添加组发酵效果最好。 (3)增大接种率可以缩短沼气发酵过程进入产甲烷阶段的时间,但是在发酵原料相等的条件下,过高的接种率反而会降低微生物的利用效率,导致产气量变小。试验表明,接种率为50%左右时,沼气发酵的产气量、稳定阶段沼气产量均为最高。 (4)含水率对餐饮废弃物沼气发酵产气的影响主要体现在产气峰值出现的时间和稳定产气阶段的持续时间上,在发酵其它时段的差异性不大。试验表明,含水率为90%时,总产气量、稳定阶段产气量最高。 (5)选取餐饮废弃物尿素质量比、接种率、含水率为影响因素、通过二次通用旋转组合设计试验,利用3因素5水平的响应面分析法得到各因素对沼气发酵总产气量的效应的回归模型,得到了餐饮废弃物沼气发酵的最优工艺参数为:餐饮废弃物尿素质量比85.62、接种率50.15%、含水率92.39%。 【关键词】:餐饮废弃物 厌氧发酵 响应面分析 沼气
【学位授予单位】:西北农林科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:X705
【目录】:
  • 摘要5-7
  • ABSTRACT7-11
  • 第一章 绪论11-21
  • 1.1 引言11
  • 1.2 餐饮废弃物特性综述11-12
  • 1.2.1 国内餐饮废弃物的现状11-12
  • 1.2.2 餐饮废弃物的特征12
  • 1.2.3 餐饮废弃物的危害12
  • 1.3 餐饮废弃物资源化利用的研究进展12-15
  • 1.4 沼气发酵技术15-18
  • 1.4.1 餐饮废弃物沼气发酵的试验研究15-16
  • 1.4.2 餐饮废弃物沼气发酵的技术应用16-18
  • 1.5 研究内容及技术路线18-21
  • 1.5.1 研究内容18-19
  • 1.5.2 技术路线19-21
  • 第二章 不同原料配比对餐饮废弃物沼气发酵产气效果的研究21-30
  • 2.1 材料与方法21-24
  • 2.1.1 试验装置21
  • 2.1.2 试验材料21-22
  • 2.1.3 设备与试剂22
  • 2.1.4 试验方案设计22-23
  • 2.1.5 分析方法23-24
  • 2.2 结果与分析24-29
  • 2.2.1 不同原料配比对餐饮废弃物厌氧发酵产气量的影响24-28
  • 2.2.2 不同原料配比对餐饮废弃物沼气发酵甲烷含量的影响28-29
  • 2.3 小结29-30
  • 第三章 餐饮废弃物沼气发酵工艺与主要影响因素研究30-47
  • 3.1 材料与方法30-33
  • 3.1.1 试验装置30
  • 3.1.2 试验材料30-31
  • 3.1.3 试验药品与设备31
  • 3.1.4 试验方案及设计31-33
  • 3.1.5 分析方法33
  • 3.2 结果与分析33-45
  • 3.2.1 添加尿素配比对餐饮废弃物两步沼气发酵产气效果的影响33-39
  • 3.2.2 接种率对餐饮废弃物沼气发酵产气效果的影响39-42
  • 3.2.3 含水率对餐饮废弃物沼气发酵产气效果的影响42-45
  • 3.3 小结45-47
  • 3.3.1 添加尿素质量分数对餐饮废弃物沼气发酵影响试验的结论45
  • 3.3.2 接种率对餐饮废弃物沼气发酵影响试验的结论45-46
  • 3.3.3 含水率对餐饮废弃物沼气发酵影响试验的结论46-47
  • 第四章 餐饮废弃物两步沼气发酵总产气量的回归分析47-56
  • 4.1 材料与方法47-48
  • 4.1.1 试验材料、装置及分析方法47
  • 4.1.2 试验设计47-48
  • 4.2 结果与分析48-56
  • 4.2.1 餐饮废弃物厌氧发酵总产气量回归模型的建立与分析48-56
  • 第五章 结论与展望56-58
  • 5.1 研究结论56-57
  • 5.2 展望57-58
  • 参考文献58-61
  • 致谢61-62
  • 个人简历62


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