【摘要】：隨著化石能源的日益短缺和環(huán)境污染的日益嚴(yán)重,將有機(jī)廢棄物轉(zhuǎn)化成能源物質(zhì)具有十分重大的意義。其中,餐廚廢水是餐廚廢棄物中的主要組成部分,也是污染源之一,嚴(yán)重危害著城市生活環(huán)境和人們的身體健康,而玉米芯是沒有被充分利用的蘊(yùn)含能源物質(zhì)較多有機(jī)廢棄物之一。資源化利用這些有機(jī)廢棄物可緩解能源短缺問題。目前,利用厭氧發(fā)酵技術(shù)生物處理有機(jī)廢棄物產(chǎn)能是此類研究的熱點(diǎn)之一,而利用昆蟲轉(zhuǎn)化有機(jī)廢棄物積累自身生物質(zhì)產(chǎn)生能源物質(zhì)也越來越成為本世紀(jì)科學(xué)研究的亮點(diǎn)。本研究利用厭氧發(fā)酵技術(shù)和武漢亮斑水虻轉(zhuǎn)化有機(jī)廢棄物技術(shù)聯(lián)合處理餐廚廢水和玉米芯,獲取可再生能源,達(dá)到資源化利用有機(jī)廢棄物和額外產(chǎn)能的目的,開發(fā)了生物能源利用新領(lǐng)域,為生物質(zhì)可持續(xù)發(fā)展提供借鑒。對(duì)不同來源餐廚廢水成分及酸化特性研究,結(jié)果表明,環(huán)境溫度越高,酸化越快。為提高其pH值及緩解酸化對(duì)厭氧發(fā)酵的抑制,探討不同比例好氧活性污泥對(duì)餐廚廢水pH值的影響;另外,研究曝氣處理在好氧活性污泥處理的基礎(chǔ)上對(duì)餐廚廢水的影響,為下一部分厭氧發(fā)酵提供研究基礎(chǔ),結(jié)果表明,好氧活性污泥和曝氣聯(lián)合處理后,餐廚廢水pH值快速上升至6.5左右;在此基礎(chǔ)上,餐廚廢水接種不同比例厭氧活性污泥厭氧發(fā)酵;同時(shí),與餐廚廢水不同堿預(yù)處理后直接厭氧發(fā)酵對(duì)比,結(jié)果表明,KOH預(yù)處理餐廚廢水后30%厭氧接種比例甲烷總產(chǎn)量最大,平均甲烷產(chǎn)氣率為1.70±0.1L/d。探討餐廚廢水酸化特性和研究高乙酸濃度餐廚廢水厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷,為最終利用餐廚廢水作為酸添加物預(yù)處理玉米芯產(chǎn)能提供依據(jù)。為研究玉米芯的產(chǎn)能潛力,本研究利用不同比例玉米芯和豬糞混合厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷,得到玉米芯和豬糞以干重3:2配比為最佳產(chǎn)甲烷組;400g玉米芯與豬糞以3:2干重比厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷,結(jié)果表明,厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣周期為29d,共產(chǎn)生沼氣86.70L,積累沼氣產(chǎn)氣率為220.71 mL/gVSadded,積累甲烷產(chǎn)氣率為139.37 mL/gVSadded;厭氧發(fā)酵后沼渣則由武漢亮斑水虻幼蟲轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)化周期為8d,產(chǎn)生14.35 g武漢亮斑水虻幼蟲干蟲,提取3.34 g武漢亮斑水虻油脂,制備3.17 g生物柴油,生物柴油提取率94.91%,同時(shí)降解了約2.05%的木質(zhì)素。玉米芯既能厭氧發(fā)酵產(chǎn)生甲烷,還能通過武漢亮斑水虻生物轉(zhuǎn)化制備生物柴油,且武漢亮斑水虻的轉(zhuǎn)化過程具有降解纖維的潛力。為進(jìn)一步研究武漢亮斑水虻降解玉米芯纖維的產(chǎn)能過程,分別采用乙酸和KOH預(yù)處理、纖維素復(fù)合酶處理和酵母處理玉米芯。處理完的上清液分別用于厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷,對(duì)比不同處理組產(chǎn)氣效果和產(chǎn)甲烷潛力,研究表明,在800ml有效容積的發(fā)酵瓶中厭氧發(fā)酵13d后,8%的乙酸預(yù)處理組和2%KOH預(yù)處理組產(chǎn)氣效果較好,分別產(chǎn)生沼氣和甲烷6.46和3.03L、6.14和3.06L,另外,高濃度的KOH預(yù)處理對(duì)上清液厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣有抑制作用;處理完的玉米芯殘?jiān)晌錆h亮斑水虻幼蟲轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)化周期10d,研究表明,4%乙酸處理組和4%KOH處理組獲得的武漢亮斑水虻幼蟲油脂最多,分別約0.26g/50頭和0.44g/50頭,油脂提取率分別達(dá)到23.01%和24.04%,在整個(gè)利用玉米芯產(chǎn)能過程中,纖維素、半纖維素和木質(zhì)素都得到大量降解,這說明厭氧發(fā)酵和武漢亮斑水虻轉(zhuǎn)化技術(shù)對(duì)聯(lián)合處理玉米芯產(chǎn)能是可行的。根據(jù)餐廚廢水酸化特性,以餐廚廢水作為酸預(yù)處理玉米芯的添加物,研究餐廚廢水和玉米芯產(chǎn)甲烷與武漢亮斑水虻轉(zhuǎn)化玉米芯殘?jiān)e累脂肪。餐廚廢水浸泡預(yù)處理玉米芯正交試驗(yàn),結(jié)果表明,75℃浸泡溫度、5h浸泡時(shí)間和60g/L浸泡濃度為最佳預(yù)處理?xiàng)l件。在餐廚廢水浸泡玉米芯的最佳處理?xiàng)l件下,4L餐廚廢水浸泡240g玉米芯后,上清液厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣約15.04L/(L上清液),其中甲烷約6.44 L/(L上清液),而玉米芯殘?jiān)?00頭武漢亮斑水虻轉(zhuǎn)化后,提取約1.33g武漢亮斑水虻幼蟲油脂。在整個(gè)處理過程中,纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的總降解率分別約27.34%、45.14%和29.33%。本研究根據(jù)餐廚廢水酸化特性,利用餐廚廢水浸泡玉米芯上清液厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷和武漢亮斑水虻轉(zhuǎn)化玉米芯殘?jiān)e累脂肪,對(duì)聯(lián)合厭氧發(fā)酵技術(shù)和武漢亮斑水虻轉(zhuǎn)化技術(shù)產(chǎn)能提供借鑒。
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X70;S216.4;S899.9
【圖文】：

圖 1.1 水虻生命周期圖（Sheppard et al 2004）Fig 1.1 The life history of BSF4.2.2 武漢亮斑水虻轉(zhuǎn)化有機(jī)廢棄物研究進(jìn)展利用低等動(dòng)物生物轉(zhuǎn)化有機(jī)廢棄物逐漸成為一種生物質(zhì)能利用的趨勢(shì)eppard 等（Sheppard et al 1994）利用一種低成本的糞便處理系統(tǒng)，經(jīng)過大量的轉(zhuǎn)化畜禽糞便研究，實(shí)現(xiàn)了水虻蟲體蛋白和脂肪的大量積累，并消耗了糞便中的大量氮素。瑞士、哥斯達(dá)黎加等國(guó)科學(xué)家們，對(duì)水虻轉(zhuǎn)化有機(jī)廢棄物研究，了一套利用水虻轉(zhuǎn)化生活垃圾的工藝流程，并在轉(zhuǎn)化的過程中優(yōu)化了工藝參數(shù)（玉 2012；Diener et al 2009；Diener et al 2011）。非洲也有對(duì)水虻的應(yīng)用，如幾利用水虻轉(zhuǎn)化棕櫚核粉生產(chǎn)水產(chǎn)飼料（鄭龍玉 2012；Hem et al 2008）。水虻轉(zhuǎn)機(jī)廢棄物過程中，能顯著提高轉(zhuǎn)化后蟲糞和殘?jiān)械陌睗舛�，這些產(chǎn)物可作為的有機(jī)肥料，施用在農(nóng)田中，可有效改善作物營(yíng)養(yǎng)和土壤環(huán)境（Green et al 201虻幼蟲轉(zhuǎn)化奶牛糞便和魚類內(nèi)臟后，產(chǎn)生的水虻預(yù)蛹幼蟲替代 50%的魚粉飼養(yǎng)

為華中農(nóng)業(yè)大學(xué)不同來源餐廚廢水原液各指標(biāo)。餐廚廢水化高，為 5000mg/L-8000mg/L，其 pH 顯酸性，為 4.15 左右，粗油右，總有機(jī)碳（TOC）含量高，為 21.54g/L 左右，總氮（TN）和，分別為 380mg/L 和 60mg/L 左右，高于地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（含有葡萄糖和 L-乳酸，乙醇濃度為 6.25g/L 左右，總揮發(fā)酸（TV 左右，其中乙酸、丙酸和丁酸分別為 3.74g/L、1.06g/L 和 0.75g/L同地點(diǎn)取回的餐廚廢水原液指標(biāo)可能有所不同，但其從產(chǎn)生到放餐廚廢水在取回時(shí)已經(jīng)有所酸化，pH 值低，取回后會(huì)繼續(xù)變化，需氧量（COD）、總有機(jī)碳（TOC）、總氮（TN）和總磷（TP）含理后達(dá)標(biāo)排放，否則大量的餐廚廢水會(huì)成為危害人類生活的污染同溫度對(duì)餐廚廢水酸化的影響廚廢水放置過程 pH 值變化

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 賈虎森;許亦農(nóng);;生物柴油利用概況及其在中國(guó)的發(fā)展思路[J];植物生態(tài)學(xué)報(bào);2006年02期

本文編號(hào)：2737097