【摘要】： 城鎮(zhèn)有機(jī)垃圾厭氧消化過程存在著均質(zhì)困難、水解過程緩慢、發(fā)酵后沼液及沼渣難處置、高固體含量厭氧消化的酸抑制和氨抑制等問題。針對這些問題,論文進(jìn)行了批式水解——UASB組合工藝處理有機(jī)垃圾的研究,開展了有機(jī)垃圾水解、UASB反應(yīng)器處理有機(jī)垃圾水解液、批式水解——UASB組合工藝處理有機(jī)垃圾的工藝參數(shù)與效果、微量金屬離子對UASB反應(yīng)器處理有機(jī)垃圾水解液的促進(jìn)作用等研究,得到了以下主要結(jié)果。 ①比較了厭氧淋濾、厭氧浸泡、厭氧浸泡與兼氧交替、厭氧浸泡與好氧交替以及UASB出水厭氧浸泡等方式對有機(jī)垃圾水解效果的影響,結(jié)果表明采用UASB出水浸泡方式是最佳的。得出的有機(jī)垃圾批式水解工藝參數(shù)是:水解時間為7～8d;稀釋率為0.30～0.7d-1;液固比為5～8;接觸時間第1d為6h,1d后為24h。 ②水解速率與其表面積有關(guān),在傳統(tǒng)的一級模型中引入表面積項,對一級模型進(jìn)行修正。修正的水解速率通式為:。其中片狀顆粒n為1,圓柱形顆粒n為2,球形顆粒n為3。動力學(xué)模型試驗研究結(jié)果表明,傳統(tǒng)一級模型、圓柱形顆粒模型和球形顆粒模型的水解速率常數(shù)分別為0.2492、0.5376和0.6740d-1。修正的一級水解模型(球形顆粒模型或圓柱形顆粒模型)比傳統(tǒng)的一級模型能較好地預(yù)測反應(yīng)器中有機(jī)物濃度和出水總COD濃度。 ③研究探求了一種新的快速啟動UASB反應(yīng)器的方法,即增大初始接種污泥量(占反應(yīng)器體積50%),采用較高的水力負(fù)荷,對反應(yīng)器內(nèi)的污泥進(jìn)行選擇;污泥適應(yīng)水質(zhì)后,逐漸增加有機(jī)負(fù)荷,維持較高的VFA濃度,對厭氧污泥的優(yōu)勢菌種進(jìn)行選擇。在水溫為28～35℃時,38d內(nèi)完成了UASB反應(yīng)器的啟動,使其容積負(fù)荷達(dá)到8.0kgCOD/(m3·d)左右,COD去除率穩(wěn)定在80%以上。 ④UASB反應(yīng)器處理高濃度有機(jī)垃水解液,當(dāng)進(jìn)水COD濃度為8113～12971mg/L,水力停留時間為21.5～28.5h,上升流速為10.6～18.2m/d,負(fù)荷為9～12kgCOD/(m3·d)時,COD去除率可以達(dá)到90%以上;出水VFA濃度為43～757mg/L,與進(jìn)水相比,出水VFA濃度降低了,處理過程中沒有出現(xiàn)VFA累積與酸抑制現(xiàn)象;出水氨氮從176mg/L增至約1900mg/L,與進(jìn)水相比,出水氨氮濃度總體增加了,處理過程中沒有出現(xiàn)氨氮抑制現(xiàn)象;單位容積產(chǎn)氣量為2.03～5.31L/(L·d),單位COD產(chǎn)氣量為0.21～0.53L/gCOD,沼氣中甲烷含量為58.9%～83.7%。 ⑤批式水解——UASB組合工藝克服了傳統(tǒng)的高固含率有機(jī)垃圾厭氧消化過程中VFA積累與氨抑制的問題。在約8d的時間內(nèi),處理后垃圾的揮發(fā)分為65.18%～77.60%,揮發(fā)分去除率為32.0%～56.9% ,COD溶出量為303.2～471.0gCOD/kgVS,有機(jī)垃圾產(chǎn)氣量為91.0～235.5L/kgVS。 ⑥建立了批式水解——UASB組合工藝出水氨氮濃度計算模型,找出了氨氮累積的關(guān)鍵控制參數(shù)(回流比),為有效預(yù)防氨抑制提供了分析工具。建立了UASB反應(yīng)器酸堿平衡與pH值關(guān)系式,為避免出現(xiàn)酸抑制提供了理論參考。 ⑦試驗垃圾水解液厭氧消化Fe、Co、Ni的最優(yōu)組合添加量為5.0、1.0、1.0mg/L。添加微量金屬離子,提高了UASB反應(yīng)器處理有機(jī)垃圾水解液的穩(wěn)定性和處理效果,平均單位產(chǎn)氣量和平均單位COD的氣體轉(zhuǎn)化率分別提高了21.5%和11.4%。 ⑧添加金屬離子,并未改變反應(yīng)器的菌群結(jié)構(gòu)和優(yōu)勢菌種的類別,但在一定程度上提高了反應(yīng)器中優(yōu)勢菌種的比例。微量金屬離子對UASB處理有機(jī)垃圾水解液促進(jìn)作用的可能機(jī)理是,促進(jìn)了優(yōu)勢菌種微生物細(xì)胞的合成以及促進(jìn)了微生物酶的合成和激活酶在生化反應(yīng)中的催化作用。
【圖文】：

表 2.1 試驗物料性質(zhì)Table 2.1 Characteristics of experiment materials組成成分試驗時段廚余 紙屑 竹木、纖維 樹葉 其它含水率 揮發(fā)分10.9～11.3 78.75% 15.89% 3.76% 1.60% - 71.53% 60.18%11.4～11.12 87.11% 10.58% 0.49% 0.96% 0.86% 73.49% 76.82%11.14～11.19 84.17% 9.76% 1.19% 4.08% 0.80% 79.74% 74.86%11.20～12.4 92.63% 3.23% 2.27% 1.11% 0.75% 73.68% 77.18%12.12～12.22 77.44% 20.02% 0.94% 0.75% 0.85% 79.65% 72.49%2.2.3 試驗方案與試驗過程圖 2.1 水解試驗裝置示意圖Fig2.1 Sketch of experimental equipments圖 2.2 水解試驗裝置Fig2.2 Equipments of hydrolytic experiment

表 2.1 試驗物料性質(zhì)Table 2.1 Characteristics of experiment materials組成成分試驗時段廚余 紙屑 竹木、纖維 樹葉 其它含水率 揮發(fā)分10.9～11.3 78.75% 15.89% 3.76% 1.60% - 71.53% 60.18%11.4～11.12 87.11% 10.58% 0.49% 0.96% 0.86% 73.49% 76.82%11.14～11.19 84.17% 9.76% 1.19% 4.08% 0.80% 79.74% 74.86%11.20～12.4 92.63% 3.23% 2.27% 1.11% 0.75% 73.68% 77.18%12.12～12.22 77.44% 20.02% 0.94% 0.75% 0.85% 79.65% 72.49%2.2.3 試驗方案與試驗過程圖 2.1 水解試驗裝置示意圖Fig2.1 Sketch of experimental equipments圖 2.2 水解試驗裝置Fig2.2 Equipments of hydrolytic experiment
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：X703

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本文編號：2623226