餐厨垃圾联合剩余污泥厌氧发酵产氢的特性研究
随着工业的快速发展，城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41.8%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Clostridium chauvoei、Clostridium bifermentans、Clostridium perfringens；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Clostridium perfringens。
餐厨垃圾;剩余污泥;厌氧发酵工艺;产氢效果
湘潭大学
硕士
环境科学与工程
肖利平
2014
中文
X705;X799.3
66
2015-08-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）