11杭州市餐厨垃圾现状调查及其厌氧沼气发酵可行性研究

浙江大学环境与资源学院硕士学位论文杭州市餐厨垃圾现状调查及其厌氧沼气发酵可行性研究姓名：孙营军申请学位级别：硕士专业：环境工程指导教师：吴伟祥;陈英旭20080611杭州市餐厨垃圾现状调查及其厌氧沼气发酵可行性研究作者：孙营军学位授予单位：浙江大学环境与资源学院相似文献(10条)1.期刊论文涂强楠.TUQiang-nan餐厨垃圾有机肥料生产问题分析-南昌大学学报（工科版）2009,31(4)通过分析确定餐厨垃圾生产肥料时真菌产量与食物浆、蔬菜下脚、碎纸以及投料时间之间的关系,从微生物生长机理着手,建立堆肥时间与底物浓度(即碳氮比)、环境温度的非线性模型.依据模型分析,提出了在不扩大生产规模的情况下,提高餐厨垃圾处理量的对策建议.2.学位论文刘有胜基于PCR-DGGE方法的餐厨垃圾堆肥微生物多样性分析2008堆肥化是依靠自然界广泛分布的细菌、真菌、放线菌等微生物，是自然界微生物降解过程的强化，微生物是堆肥处理系统中的主有功能生物，充分了解其中的微生物学原理能为改进堆肥处理工艺、提高堆肥处理效率提供理论依据。但基于培养和分离纯化的环境微生物群落研究方法已经无法满足研究者对环境微生物进行快速、准确的分析与鉴定的要求。利用分子生物学技术PCR-DGGE，研究者可以在不对微生物进行分离培养的情况下对其进行研究，并进行微生物群落的结构和功能进行分析，结果快速、准确。本论文使用基于16SrDNA的PCR-DGGE(变性梯度凝胶电泳)技术对城市餐厨垃圾堆肥过程中细菌种群结构随时间的变化进行了研究。在堆肥不同时间取样，进行了堆肥物理化学参数的变化分析和DOGE分析，结果显示，堆肥最终pH值接近7.5；C/N为20.04；堆肥温度高于50℃天数为7d，最高达64℃，可有效杀灭致病菌；PCR-DGGE图谱显示，不同时间堆肥样中细菌DOGE图谱有着明显的差异性，堆肥升温期细菌种群丰富，优势种群不明显；高温期细菌种群减少，优势种群明显；降温期细菌种群结构基本保持稳定。温度对堆肥过程中细菌种群具有明显的筛选作用。堆肥各阶段DGGE图谱相似性Cs值比较低，堆肥处理后细菌种群结构与堆肥原料之间存在明显差异。使用PCR-DGGE和系统发育分析对餐厨垃圾高温堆肥中嗜热细菌种群结构进行了研究。研究对象为堆肥高温阶段(50℃)的7d，从这7d的堆肥样中提取微生物总DNA，使用细菌通用引物对(GC-341F/907R)从总DNA中成功PCR扩增出目标16SrDNA片段，对扩增16SrDNA进行DGGE分析，DOGE条带相似性Cs值分析和切胶测序，使用序列数据进行同源性分析并建立了系统发育树。结果表明，堆肥高温阶段有着比较丰富的细菌多样性，同时存在明显的优势种群结构变化，切胶测序和系统发育分析结果表明，大部分高温阶段优势种群序列与芽孢杆菌属(Bacillus)和梭菌属(Clostridium)中的嗜热菌群具有较近的亲缘关系。研究了餐厨垃圾堆肥高温阶段中真菌和放线菌种群结构，通过微生物总DNA的提取和使用真菌特异性引物对(GC-NS7/NS8)、放线菌特异性引物对(GC-R513/F243)扩增目标片段，对PCR产物进行DGGE分析和相似性Cs值分析，结果表明：高温阶段餐厨垃圾堆体中真菌、放线菌优势种群明显。高温期真菌经历比较明显的三个阶段，高温期堆体中放线菌生长与真菌生长规律类似。餐厨垃圾堆肥高温期真菌、放线菌DGGE图谱相似性Cs值不高，堆体中真菌、放线菌群落经历了明显的演变过程，群落结构和优势种群具有时序动态性。3.学位论文沈梦楠生态厕所降解餐厨垃圾的微生物研究2008随着我国社会、经济的发展和人们生活水平的不断提高，城市生活垃圾数量急剧增加，其中餐厨垃圾约占城市生活垃圾的30％～40％。因此餐厨垃圾的处理更是成为亟待解决的问题。本文利用日本S-15型生态厕所，选择锯木屑和玉米秸秆为两种不同基质，对降解餐厨垃圾过程中的微生物进行研究。为了使研究具有可比性，实验的样品是根据对东北师范大学北苑食堂餐厨垃圾的实际调查结果，在实验室配制而成。研究结果表明：两个处理过程中，温度都呈升高～降低的趋势；总氮的含量呈升高的趋势，总有机质的含量呈降低的趋势；以玉米秸秆为基质的处理过程比以锯木屑为基质的处理过程含水率高，两个处理过程含水率均呈降低～升高～降低的趋势：二者的pH差异比较大，以锯木屑为基质的反应环境在3.8～6.5左右呈弱酸性，以玉米秸秆为基质的反应环境在6.67～8.57呈弱碱性；玉米秸秆降解餐厨垃圾的周期为10天减量率为54％，而锯木屑为16天减量率为51％。两个处理过程中微生物数量的变化也有所不同。以玉米秸秆为基质的处理较之以锯木屑为基质的处理细菌总数高出1～2个数量级，但是在整个降解过程中菌落数量变化趋势基本相同，嗜温细菌数量呈增高～降低～增高的趋势，嗜热细菌呈增高～降低的趋势；由于不同基质pH的差异，以锯木屑为基质反应中的真菌数量较之以玉米秸秆为基质反应中的真菌数量高出2～3个数量级，在整个降解过程中菌落数量变化趋势也基本相同，嗜温真菌数量呈降低～增高的趋势，嗜热真菌呈降低～增高～降低的趋势；本实验两个处理中放线菌的检出率都很低。两个处理过程中，细菌都是物料中的优势种比真菌数量多4～5个数量级。通过观察实验得出两个处理过程中的微生物对淀粉、脂肪、蛋白质均有明显的作用效果。4.会议论文刘建丽.温鹏震.汪群慧餐厨垃圾乳酸发酵残渣堆肥中微生物指标变化考察了餐厨垃圾乳酸发酵残渣在好氧堆肥过程中的微生物演替规律,以及病原菌指示微生物的变化.结果表明,堆肥物料中的微生物以细菌数量最大,约1010个/g干物质,真菌次之,放线菌相对较少;微生物遵循嗜温菌-嗜热菌-嗜温菌为优势菌种的演替规律;堆肥后期基本检测不到大肠杆菌的存在,符合堆肥的卫生学指标.5.学位论文曹先艳添加剂存在下餐厨垃圾厌氧发酵产氢条件优化研究2008在化石能源逐渐耗竭中，能源问题的重要性越来越突出，而清洁燃料—氢能逐渐成为人们研究的热点，尤其是以富含碳水化合物的废弃物质为基质进行的生物产氢，由于在产生清洁能源的同时实现废弃物的治理和减排而受到广泛关注。本文针对餐厨垃圾厌氧消化产氢的特点，主要研究了添加添加剂以后，厌氧消化体系条件的优化，包括添加剂的最佳添加比例、反应温度、氨氮浓度、含盐量等；考察了不同接种污泥条件下，微生物种群演替过程；测定了水解酶活性，探讨了复合碱剂促进产氢过程的机理。主要研究成果如下：(1)添加表面活性剂与酶的混合物能够抑制产甲烷菌等耗氢菌的生长，提高体系氢气的产量。添加剂的最佳加入量为接种污泥投加量的4％，试验获得的最大氢气浓度为50％，最大氢气产量为114.5mLH2/gVS。(2)提高温度能够明显加快氢气产生的速度并缩短停滞时间，从而能够减少反应器的体积；对三种温度下氢气累积体积浓度采用Gompertz方程进行数学模拟结果表明：反应温度为50℃的体系，几乎没有氢气产生；35℃条件下，反应停滞时间仅为4.3h，比25℃时缩短9.7h，而且35℃可获得7.09mL/h·gVS的产氢速率。此外，产生相同的氢气，35℃条件比25℃下需要的时间缩短了大约70h，因此实际应用中，应该选择35℃作为反应的温度。同时，要控制体系初始含水率90％左右。(3)以微生物生长动力学为基础，推断出氢气含量的变化与产氢菌的变化之间存在dY/dt=kdX/dt的比例关系，其系数k为产氢菌的产氢活性的表征。并通过试验进行模拟得出表示产氢细菌的比增殖速率及衰减常数的系数μmax=0.0467，Kdc=0.0258及产氢菌产氢过程迟缓期、指数期、稳定期、衰亡期的k分别为0.314、0.314、0.000、-0.782。并且，也可根据dY/dt来判断产氢菌生长的各个阶段及体系中微生物菌群的优势程度。(4)在常温下，餐厨垃圾的酸化是一个快速的过程，如果以pH为指标，那么经过一天pH就降低到4.5左右：含水率在2～3天的时候降到最低，然后升高，相应地，VFA的浓度也在第三天达到最高值8g/L，然后逐渐下降。根据酸化餐厨垃圾的产氢结果可得出，初始pH值是影响餐厨垃圾厌氧消化产氢的重要因素，将初始pH调节到9.0可显著提高氢气的产量。(5)当Na+浓度为5.03～14.41g/L时，体系的比氢气产率大大提高，其中，当Na+浓度为9.83和14.41g/L时候，最大的比氢气产率为154.8mLH2/gVS，但当Na+浓度超过20g/L时，氢气的产率则迅速下降，因此，在试验中调节pH的过程中，要实时监测Na+浓度。在一定浓度范围内(3.58g/L～7.89g/L)，氨氮对产氢有促进作用，当氨氮浓度为6.24g/L时，得到最大的氢气产率126.8mLH2/gVS，当氨氮浓度大于7.89g/L时，对产氢有抑制作用；当氨氮浓度为5.93g/L时，反应的延迟时间达到了13.64h，因此综合考虑氢气产量和效率，应该控制体系的氨氮浓度低于6g/L。(6)不同微生物来源下餐厨垃圾厌氧消化产氢过程是不同的，其中，好氧污泥是最好的产氢微生物来源，而颗粒污泥由于在厌氧条件下驯化，其中的甲烷菌活性很高，产氢菌数量很少，矿化垃圾与餐厨垃圾混合后的产氢效果不佳，矿化污泥在与污泥以及餐厨垃圾共同混合的体系，氢气的产量大大提高。PCR—DGGE结果分析表明，在生物制氢反应过程中，矿化污泥体系和矿化垃圾体系中微生物群落经历了明显的演替过程，而污泥体系中产氢菌属几乎没有变化，一直存在，是一些生态幅比较广泛的种属。(7)加入添加剂的体系，水解酶的相对活力有了很大提高，促进了餐厨垃圾厌氧消化中的水解过程，同时，抑制了耗氢菌(主要为产甲烷菌)的生存，还为产氢过程提供了pH缓冲作用，提高了氢气的产量。6.期刊论文张振宏.赵岚.曹先艳.ZHANGZhen-hong.ZHAOLan.CAOXian-yan微生物来源对餐厨垃圾厌氧消化产氢的影响-有色冶金设计与研究2009,30(2)微生物来源对餐厨垃圾厌氧消化产氢的影响很大.单独一种接种物的条件下,剩余污泥的产氢效果是最好的,氢气的浓度和产量都最大,分别为47.1%和100.0mLH2/gVS,其次是矿化污泥和矿化垃圾,颗粒污泥体系氢气的产量最少,分别为88.6、57.8和36.8mLH2/gVS,但是颗粒污泥体系产生了甲烷气体.污泥和矿化污泥混合后,在实验时间内,能够提高氢气的产量到106.4mLH2/gVS,其余的混合体系的氢气的浓度和产量较单独的剩余污泥体系差.7.学位论文丛利泽餐厨垃圾的微生物处理与资源化的初步研究2007本文针对当前我国餐厨垃圾产量正在快速增长，但处理方式仍然非常落后，对环境存在着极大的危害，并且极易导致禽流感、口蹄疫等传染性疾病的大规模流行，人畜间的交叉感染，已经对人类的健康、社会的稳定构成了极大的威胁这一现实状况，基于循环经济理论，在对城市餐厨垃圾的产量、成分调查的基础上，对城市餐厨垃圾的液态部分以及固态部分进行分别处理研究，一方面利用微生物技术，对餐厨垃圾资源化利用进行了理论和实验研究，探索利用餐厨垃圾制备蛋白饲料的技术路线；另一方面应用微电解、膜生物反应器(MBR)对发酵后的废水深度处理进行了研究。研究取得以下主要结果：1.用多种微生物培养基对餐厨垃圾原位中的微生物进行分离筛选，获得包括霉菌、酵母菌、防线菌、芽孢杆菌等多株菌株。利用产淀粉酶实验、产蛋白酶实验、生长能力实验等从以分离得到得菌株、实验室保藏菌株中获得了能够高效降解餐厨垃圾并产淀粉酶或蛋白酶的菌株。利用形态观察以及生理生化鉴定，其中三株效果最为明显的菌株分别为：紫红曲霉(MonascuspurpuresuWent);啤酒酵母葡萄酒变种[S.cerevisiaevat.ellipsoideus(Hansen)Dekker]；双芽孢杆菌属(AmphibacillusNijmuraetal，1990)。2.利用筛选获得的高效菌株对餐厨垃圾进行发酵处理，对其发酵条件以及发酵产品的粗蛋白含量、产率等进行了研究。实验结果表明，经过筛选获得的菌株在相同的工艺处理条件下，对餐厨垃圾的降解能力以及获得的产品粗蛋白含量等各方面明显优于其它