發(fā)布時(shí)間：2020-05-24 05:55

【摘要】：生活垃圾有機(jī)質(zhì)(OFMSW)是我國(guó)生活垃圾的主體,對(duì)其進(jìn)行高效分離和處理是實(shí)現(xiàn)生活垃圾處理系統(tǒng)優(yōu)化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。高壓擠壓預(yù)處理方式能將生活垃圾中易生物降解有機(jī)質(zhì)和可燃質(zhì)分開(kāi),然后分別進(jìn)行厭氧消化和焚燒處理。但隨著預(yù)處理壓力增高,有機(jī)質(zhì)在液相中的水解速率加快,易出現(xiàn)“過(guò)酸化”現(xiàn)象。本論文首先研究了高壓擠壓預(yù)處理對(duì)模擬生活垃圾的提質(zhì)改性效果。經(jīng)40MPa壓力預(yù)處理后,產(chǎn)生的干組分的濕基低位熱值達(dá)到18.7 MJ/kg,比混合垃圾提高243-293%;濕組分SCOD溶出量和溶出速率均高于未預(yù)處理的模擬OFMSW在液相中的溶出,其生化產(chǎn)甲烷潛能可達(dá)674 mLCH_4/gVS。單相反應(yīng)器中氫分壓過(guò)高是引起“過(guò)酸化”的主要原因。向有機(jī)負(fù)荷為30 g/L的批式厭氧反應(yīng)器中投加零價(jià)鐵,可以使反應(yīng)器中氫分壓在6天內(nèi)從16%降低至0,同時(shí)CH_4比例不斷上升,而未投加零價(jià)鐵對(duì)照組,氫分壓長(zhǎng)期保持在0.15-0.25%;隨后,在零價(jià)鐵作用下,丁酸被迅速轉(zhuǎn)化為乙酸,并進(jìn)一步被產(chǎn)甲烷菌利用,使CH_4比例達(dá)到60%以上,從而實(shí)現(xiàn)消除“過(guò)酸化”現(xiàn)象的目的。此外,投加零價(jià)鐵可以提高物料甲烷產(chǎn)率41.7%。在對(duì)實(shí)際OFMSW厭氧消化的40L序批式反應(yīng)器運(yùn)行中,當(dāng)反應(yīng)器受到“沖擊負(fù)荷”和“重新啟動(dòng)”時(shí),易出現(xiàn)由于VFAs積累引起的“泡沫累積”和“物料膨脹”現(xiàn)象,影響反應(yīng)器的穩(wěn)定運(yùn)行。相比未投加零價(jià)鐵的反應(yīng)器,當(dāng)一次性加入500 g鐵粉后,反應(yīng)器可承受的沖擊負(fù)荷從7.5 kgVS/m~3/d提升至10 kgVS/m~3/d,并可以在停止運(yùn)行一段時(shí)間后,以5 kgVS/m~3/d的負(fù)荷實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器的重新啟動(dòng)。利用高通量測(cè)序和qPCR分析了不同階段下細(xì)菌和古菌群落的演變。結(jié)果表明,在反應(yīng)前期,投加零價(jià)鐵可以提高反應(yīng)器中水解產(chǎn)酸細(xì)菌豐度、促進(jìn)嗜氫產(chǎn)甲烷菌Methanobacteriales數(shù)量的提升,增強(qiáng)種間氫傳遞(IHT)的產(chǎn)甲烷途徑;在反應(yīng)中后期,投加零價(jià)鐵反應(yīng)器中嗜乙酸產(chǎn)甲烷菌Methanosaetaceae和mcrA功能基因片段數(shù)量均顯著高于對(duì)照組;而C.butyricum豐度顯著增加也表明在零價(jià)鐵作用下,該菌可能作為導(dǎo)電介質(zhì)與Syntrophomonas和Methanosaetaceae菌共同構(gòu)建直接種間電子傳遞(DIET)機(jī)制,促進(jìn)乙酸向甲烷轉(zhuǎn)化。利用生命周期清單分析方法評(píng)估生活垃圾各處理情景的綜合環(huán)境效應(yīng)。結(jié)果表明,OFMSW從生活垃圾單獨(dú)分離后進(jìn)行厭氧消化,產(chǎn)生的沼渣脫水后土地利用是較為理想的處理方式。
【圖文】：

生活垃圾有機(jī)質(zhì)厭氧消化三階段理論

圖 1.4 零價(jià)鐵作為電子供體還原 CO2產(chǎn)甲烷機(jī)理此外，Xiao 等[79]提出零價(jià)鐵在厭氧環(huán)境中還具有中和有機(jī)酸釋放出的 H+），使體系的 pH 保持中性，使產(chǎn)甲烷微生物處于良好的生長(zhǎng)環(huán)境。Meng 卻表明，盡管零價(jià)鐵可以與 H+反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，但是，，投加零價(jià)鐵反應(yīng)器
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：X799.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2678558