畢業(yè)論文---餐飲殘?jiān)託赓Y源化利用的研究

1、<p>　　學(xué)號(hào)：01307044 </p><p>　　2011 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）</p><p>　　題 目：餐飲殘?jiān)託赓Y源化利用的研究</p><p>　　學(xué)院(系)： 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 院</p><p>　　專業(yè)年級(jí)： 種子科學(xué)與工程2007級(jí)</p><p>　　學(xué)生姓名：

2、 張令</p><p>　　指導(dǎo)教師： 邱凌</p><p>　　完成日期： 2011年 5月 30 日 </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1.緒論1</b></p><p>　　1.1 研究的目的和意義1&l

3、t;/p><p>　　1.1.1研究的背景和目的1</p><p>　　1.1.2.餐飲殘?jiān)Y源化利用的技術(shù)途徑1</p><p>　　1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀2</p><p>　　1.2.1國(guó)內(nèi)外關(guān)于餐飲廢棄物管理制度現(xiàn)狀2</p><p>　　1.2.2理論依據(jù)3</p><p>　　1

4、.2.3現(xiàn)實(shí)依據(jù)4</p><p>　　1.2.5技術(shù)依據(jù)5</p><p>　　1.3國(guó)內(nèi)外關(guān)于餐飲廢棄物沼氣發(fā)酵的試驗(yàn)分析5</p><p>　　1.4 研究?jī)?nèi)容6</p><p>　　1.4.1以餐飲廢棄物為原料厭氧發(fā)酵的預(yù)處理工藝研究6</p><p>　　1.4.3研究各影響因素的最優(yōu)處理組合7&

5、lt;/p><p><b>　　2材料與方法7</b></p><p><b>　　2.1實(shí)驗(yàn)材料7</b></p><p><b>　　2.2實(shí)驗(yàn)試劑7</b></p><p>　　2.3實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備7</p><p><b>　　2.

6、4試驗(yàn)步驟7</b></p><p><b>　　2.6預(yù)期結(jié)果9</b></p><p><b>　　3結(jié)果與討論9</b></p><p><b>　　3.1結(jié)果分析9</b></p><p>　　3.1.1原料類別對(duì)餐飲廢棄物厭氧發(fā)酵的影響9<

7、/p><p>　　3.1.2不同發(fā)酵原料配比對(duì)餐飲廢棄物厭氧發(fā)酵的影響11</p><p>　　3.1.3不同的原料配比下總產(chǎn)氣量的比較12</p><p>　　3.1.4 產(chǎn)氣量高的7個(gè)系列的比較13</p><p>　　3.2 結(jié)果討論13</p><p>　　4結(jié)論、建議與創(chuàng)新點(diǎn)14</p>

8、<p><b>　　4.1結(jié)論14</b></p><p><b>　　4．2 建議14</b></p><p>　　4.3 創(chuàng)新點(diǎn)15</p><p><b>　　5參考文獻(xiàn)15</b></p><p><b>　　6附 錄17</b&g

9、t;</p><p>　　6.1 附錄一17</p><p>　　6.2 附錄二27</p><p><b>　　7致 謝29</b></p><p><b>　　1.緒論1</b></p><p>　　1.1 研究的目的和意義1</p><p

10、>　　1.1.1研究的背景和目的1</p><p>　　1.1.2.餐飲殘?jiān)Y源化利用的技術(shù)途徑1</p><p>　　1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀2</p><p>　　1.2.1國(guó)內(nèi)外關(guān)于餐飲廢棄物管理制度現(xiàn)狀2</p><p>　　1.2.2理論依據(jù)3</p><p>　　1.2.3現(xiàn)實(shí)依據(jù)4</

11、p><p>　　1.2.5技術(shù)依據(jù)5</p><p>　　1.3國(guó)內(nèi)外關(guān)于餐飲廢棄物沼氣發(fā)酵的試驗(yàn)分析5</p><p>　　1.4 研究?jī)?nèi)容6</p><p>　　1.4.1以餐飲廢棄物為原料厭氧發(fā)酵的預(yù)處理工藝研究6</p><p>　　1.4.3研究各影響因素的最優(yōu)處理組合7</p><

12、p><b>　　2材料與方法7</b></p><p><b>　　2.1實(shí)驗(yàn)材料7</b></p><p><b>　　2.2實(shí)驗(yàn)試劑7</b></p><p>　　2.3實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備7</p><p><b>　　2.4試驗(yàn)步驟7</b&g

13、t;</p><p>　　2.6預(yù)期結(jié)果910</p><p>　　3結(jié)果與討論910</p><p>　　3.1結(jié)果分析910</p><p>　　3.1 .1原料類別對(duì)餐飲廢棄物厭氧發(fā)酵的影響910</p><p>　　3.1.2不同發(fā)酵原料配比對(duì)餐飲廢棄物厭氧發(fā)酵的影響1112</p>&

14、lt;p>　　3.1.3所有的原料下總產(chǎn)氣量總和的比對(duì)12</p><p>　　3.1.4 產(chǎn)氣量高的7個(gè)系列的比對(duì)1313</p><p>　　3.2 結(jié)果討論13</p><p>　　3.2.1沼氣發(fā)酵過程的液化階段13</p><p>　　3.2.2沼氣發(fā)酵過程的產(chǎn)酸階段1314</p><p>

15、　　3.2.3沼氣發(fā)酵過程中的產(chǎn)甲烷階段14</p><p><b>　　4結(jié)論1515</b></p><p><b>　　4．2建議15</b></p><p><b>　　4.3創(chuàng)新點(diǎn)15</b></p><p>　　附 錄 11818</p>

16、<p>　　附 錄 22929</p><p><b>　　致 謝3131</b></p><p>　　餐飲殘?jiān)託赓Y源化利用的研究</p><p>　　學(xué)生作者：張令 指導(dǎo)老師：邱凌 </p><p>　　摘 要：近年來隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，餐飲業(yè)越來越發(fā)達(dá)，規(guī)模逐漸擴(kuò)大。我國(guó)現(xiàn)有飯店、餐飲企業(yè)數(shù)百萬

17、家之多，如此龐大的餐飲集體每天產(chǎn)生相當(dāng)數(shù)量的殘?jiān)?，成為城市污染的主要來源。餐飲殘?jiān)馁Y源化利用在生物燃料和厭氧消化生產(chǎn)沼氣兩個(gè)方面具有可觀的潛力。餐飲殘?jiān)缓秃陀袡C(jī)質(zhì)，含水率高于80%，且營(yíng)養(yǎng)元素豐富，碳氮比較低，含有大量的微生物菌種等，具有很高的產(chǎn)甲烷能力，較適合用作厭氧發(fā)酵的原材料。研究從探索經(jīng)濟(jì)、全面的預(yù)處理工藝出發(fā)，充分考察成分配比各因素對(duì)沼氣產(chǎn)生的連續(xù)性和產(chǎn)氣量的影響，找到成分各因素的最優(yōu)組合，然后在設(shè)計(jì)出適合餐飲廢棄物沼氣

18、轉(zhuǎn)化裝置的理論參數(shù)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：餐飲殘?jiān)话l(fā)酵；接種率；產(chǎn)氣量 </p><p>　　The resource utilization of methane from food scraps</p><p>　　Student：zhangling teacher:qiuling</p><p>　　Abstract：In

19、 recent years, with the development of China's economic, food and beverage industry has become more and more developed while its scale expanded. The number of existing hotels and catering companies in our country has

20、 come to several millions, such a large number of restaurant groups generate a considerable amount of debris every day, which become a major source of urban pollution. Utilization of food residues has considerable poten

21、tial in the production of biofuels and biogas derived</p><p>　　Keywords:food scraps, ferment, pitching rate, gas output</p><p><b>　　1.緒論</b></p><p>　　1.1 研究的目的和意義</p&

22、gt;<p>　　1.1.1研究的背景和目的</p><p>　　近年來隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，餐飲業(yè)越來越發(fā)達(dá)，規(guī)模逐漸擴(kuò)大。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)現(xiàn)有飯店、餐飲企業(yè)近400萬家，如此龐大的餐飲集體每天產(chǎn)生相當(dāng)數(shù)量的廢棄物，成為城市污染的主要來源。餐飲廢棄物是指餐后的剩油、剩菜、剩飯以及菜葉、果皮等容易被微生物分解的有機(jī)物，它來源于廚房、餐廳、飯店，主要成分有蛋白、纖維、脂肪、淀粉及無機(jī)鹽等。餐飲廢棄物隨

23、著各地的地區(qū)差異、居民的飲食習(xí)慣等不同而有所差別，但總體來說都具有含水率高、高油脂和容易腐爛變質(zhì)等特點(diǎn)[1]。餐飲廢棄物的資源化利用不只是循環(huán)經(jīng)濟(jì)的一個(gè)典型范例，而且事關(guān)食品與環(huán)境安全。</p><p>　　當(dāng)前城市餐飲廢棄物泛濫成災(zāi)，有的把剩菜剩飯倒入下水道中，結(jié)果滋生細(xì)菌、害蟲且又污染水系，這些餐飲廢棄食物中含有大量腐敗變質(zhì)的肉類和大量的病原微生物、霉菌毒素等有害物質(zhì)和致病菌，牲畜飼用后極易患傳染病并傳播寄生

24、蟲。并可通過體內(nèi)毒素、有害物質(zhì)的蓄積進(jìn)而再通過食物鏈傳染給人，這類牲畜的肉被人食用后將對(duì)人體健康帶來極大危害。還有一些不法商人把剩菜剩飯經(jīng)過油水分離和簡(jiǎn)單過濾等處理后賣給餐館飯店作食用油（即所謂的地溝油），嚴(yán)重威脅著人們的身體健康[2]。此外，原有的餐飲廢棄食物收集、運(yùn)輸、處理方式不當(dāng)也會(huì)對(duì)城市環(huán)境衛(wèi)生造成污染，有損都市形象。據(jù)目前全國(guó)最大的天津餐飲廢棄物處理廠的相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，當(dāng)今社會(huì)將餐飲廢棄物賣給收泔水的人是餐飲界普遍存在的現(xiàn)象。

25、餐飲廢棄物的含水率在70%以上，這給收集、運(yùn)輸和處理帶來了一定難度。餐飲廢棄物中有機(jī)物質(zhì)含量很高，約占干物質(zhì)的95%以上，極易腐敗而滋生病菌，造成疾病傳播。尤其在夏季，在收運(yùn)和處理過程中極易產(chǎn)生二次污染[3]。</p><p>　　餐飲殘?jiān)唤?jīng)過合理的處理和利用會(huì)嚴(yán)重影響城市的環(huán)境衛(wèi)生和居民的身體健康。因此，關(guān)于餐飲廢棄物資源化利用的研究具有重要意義。首先，餐飲廢棄物有效回收是控制食品安全的有力保障，餐飲廢棄物的

26、處理不僅可以改善餐館飯店、運(yùn)輸及相關(guān)垃圾處理部門的環(huán)境衛(wèi)生問題，并且可以避免餐飲廢油通過不法手段流入社會(huì)，可以很大程度保障食品安全，減少疾病傳播；同時(shí)，餐飲廢棄物的資源化利用是維護(hù)能源安全的有效措施，對(duì)餐飲廢棄物的資源化利用在生物燃料和厭氧消化生產(chǎn)沼氣兩個(gè)方面具有可觀的潛力。此外，餐飲廢棄物的有效回收和資源化利用可以促進(jìn)環(huán)境安全，廢棄物處理具有顯著的環(huán)境效益，生物替代能源是降低二氧化碳等溫室氣體排放的有效措施，是國(guó)際上能源研發(fā)的重要領(lǐng)域

27、，具有顯著的環(huán)境效益和社會(huì)效益。</p><p>　　1.1.2.餐飲殘?jiān)Y源化利用的技術(shù)途徑</p><p>　　1.1.2.1堆肥化處理</p><p>　　堆肥化是依靠自然界廣泛分布的細(xì)菌、放線菌和真菌等微生物，在一定的條件下將有機(jī)物向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化的生物化學(xué)過程，其實(shí)質(zhì)是一種發(fā)酵過程。利用餐飲廢棄物堆肥的確是一種資源化、無害化的“綠色”技術(shù)，但是也有其缺陷

28、。一是量的問題，肥料的使用期帶有季節(jié)性，易出現(xiàn)供需失衡問題；二是質(zhì)的問題，根據(jù)作為原料的食物垃圾的種類不同，生成的肥料有質(zhì)的區(qū)別；三是“鹽害”問題，食物垃圾中含有很多醬油和鹽分，加工過程中被濃縮，作為肥料大量使用后會(huì)引起土質(zhì)惡化，直接影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)，嚴(yán)重會(huì)引發(fā)沙漠化。</p><p>　　1.1.2.2發(fā)電供熱</p><p>　　將餐飲廢棄物收集后從中提取高純度的氫用于燃料電池進(jìn)行發(fā)電

29、，或?qū)⒗簯B(tài)化使之產(chǎn)生甲烷應(yīng)用于燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的處理裝置發(fā)電供熱。這也是眾多研究餐飲廢棄物的學(xué)者關(guān)注的技術(shù)。</p><p>　　1.1.2.3高溫炭化處理</p><p>　　主要是將餐飲廢棄物放在400℃一500℃的高溫且?guī)缀鯚o氧的狀態(tài)下進(jìn)行燒蒸，再把釋放出來的氣體在800℃的高溫條件下(足以使二嗯英分解)進(jìn)行二次加溫20 h后，促使餐飲廢棄物變成炭化物。所生產(chǎn)的炭化物除由住宅建筑

30、商定購(gòu)用于制作地板除濕劑外，還被用于土壤改良劑以及建材石板等。</p><p>　　1.1.2.4生產(chǎn)可降解塑料</p><p>　　目前普遍使用的以聚乙烯、聚丙烯等聚合物為主要成分的塑料制品極難降解，即便是埋在地下一二百年也不會(huì)腐爛變質(zhì)。有研究表明，采用聚一3一VT基烷酸(PHAs)話制作的香波瓶，在自然環(huán)境下9個(gè)月后基本上被完全降解。研究發(fā)現(xiàn)，可以采用有機(jī)廢水和食物廢棄物發(fā)酵生產(chǎn)PHA

31、s?，F(xiàn)在的研究成果集中在富含淀粉類的食物[4].</p><p>　　1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　1.2.1國(guó)內(nèi)外關(guān)于餐飲廢棄物管理制度現(xiàn)狀</p><p>　　美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家于20世紀(jì)80年代就開始對(duì)餐飲廢棄物進(jìn)行規(guī)模化、無害化處理的研究與實(shí)踐，開發(fā)出餐飲廢棄物加工產(chǎn)品與其他飼料的配合應(yīng)用技術(shù)，提高了飼喂效果及其消化利用率，并在大中城市建立規(guī)模化泔

32、水處理加工廠，對(duì)泔水垃圾處理實(shí)現(xiàn)專業(yè)化，對(duì)其管理實(shí)現(xiàn)法制化。日本國(guó)會(huì)頒布于2001年開始實(shí)施的“飾品廢棄物循環(huán)法”。該法規(guī)定，大型超市及餐廳等餐飲業(yè)有責(zé)任和義務(wù)對(duì)食品垃圾在資源化并設(shè)法仰制垃圾的產(chǎn)生，5年內(nèi)要將有機(jī)的肥料或者飼料的再生率提高兩倍。三井造船分公司三造有機(jī)循環(huán)公司也在不斷加強(qiáng)食物垃圾飼料化研究，并于1996年開發(fā)出年處理量可達(dá)15000噸的真空壓力鍋。具體操作是在真空高壓鍋中加入100℃左右的廢食用油，“炸”干食物垃圾中的水

33、分，經(jīng)脫油后進(jìn)行粉碎加工。經(jīng)高壓鍋處理的飼料可做魚飼料和畜飼料。美國(guó)西雅圖的一家食品連鎖店，從1991年將食品回收與堆肥制造產(chǎn)業(yè)化，到1998年他們用這種方式減少了900多噸食物垃圾，將吃剩的食物垃圾轉(zhuǎn)給表層土廠家，這些有機(jī)物被用來修飾地面、美化環(huán)境[5]。</p><p>　　目前，國(guó)內(nèi)對(duì)餐飲廢棄物的管理及處理剛剛起步，有些城市也頒布了一些相關(guān)的法律法規(guī)，如北京2004年出臺(tái)的《北京市動(dòng)物防疫條例(草案)》規(guī)定

34、，嚴(yán)禁動(dòng)物養(yǎng)殖場(chǎng)使用飯店、賓館、餐廳、食堂產(chǎn)生的未經(jīng)無害化處理的餐飲廢渣飼喂動(dòng)物。2005年上海正式實(shí)行《上海市餐廚垃圾處理管理辦法》，明確規(guī)定餐飲廢棄物處理管理由市、區(qū)兩級(jí)市容環(huán)衛(wèi)管理部門為防止疾病傳播改變現(xiàn)有的收運(yùn)和保存方式。青島市政府出臺(tái)《青島市無規(guī)定動(dòng)物疫病區(qū)管理辦法》，封殺市民反映強(qiáng)烈的“垃圾豬”（指用賓館、酒店的餐飲廢棄物、生活垃圾以及過期變質(zhì)的食物等作為飼料喂養(yǎng)的豬）。該辦法已于2003年1月1日起施行。但總體來說我國(guó)目前

35、對(duì)餐飲廢棄物的資源化利用并沒有形成規(guī)模，運(yùn)作模式也很不完善[6]。2001年，南京肯德基公司將炸過雞塊和薯?xiàng)l的廢油賣給非法食用廢油加工廠，隨后又有武漢麥當(dāng)勞將炸過雞塊和薯?xiàng)l的廢棄“毒油”，不經(jīng)任何加工處理就賣給他人。這些毒油經(jīng)簡(jiǎn)單加工后，又被賣給私人小餐館、街頭大排檔和養(yǎng)殖場(chǎng)，成為人畜共用的地溝油。 這些餐飲廢棄物中含有大量的腐敗因子和致癌物質(zhì)，一旦食用，對(duì)人體危害極大。 </p><p>　　鑒于以上事件的嚴(yán)重

36、性和社會(huì)關(guān)注程度，各地方政府業(yè)已采取措施控制餐飲廢棄物非法流入個(gè)人手中。但由于沒有建立配套的回收利用系統(tǒng)，而原有垃圾消納渠道被堵塞，大量餐飲有機(jī)垃圾混入居民生活垃圾中，使生活垃圾的成分和特性發(fā)生變化，給生活垃圾收集、運(yùn)輸、處理帶來很多問題，更有一些地方的餐飲有機(jī)垃圾亂倒在陰溝、路邊，由于極易腐爛變質(zhì)，嚴(yán)重影響了環(huán)境衛(wèi)生，對(duì)環(huán)境造成很大的污染。</p><p><b>　　1.2.2理論依據(jù)</b&

37、gt;</p><p>　　餐飲廢棄物富含油和有機(jī)質(zhì)，含水率高于80%，且營(yíng)養(yǎng)元素豐富，碳氮比較低，含有大量的微生物菌種等，具有很高的產(chǎn)甲烷能力，較適合用作厭氧發(fā)酵的原材料。厭氧消化是指在缺氧條件下，利用微生物的分解作用將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為二氧化碳和甲烷，大致分為水解、產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷三個(gè)階段。水解和產(chǎn)酸階段主要是水解和發(fā)酵菌群將復(fù)雜的有機(jī)物分解為簡(jiǎn)單的有機(jī)物，進(jìn)而降解為各種有機(jī)酸；產(chǎn)甲烷階段主要是產(chǎn)甲烷菌將部分簡(jiǎn)單有機(jī)物

38、轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳。</p><p>　　總體來說，垃圾粒徑大小對(duì)于垃圾厭氧消化產(chǎn)沼氣具有十分明顯的影響[7]。用機(jī)械預(yù)處理可使進(jìn)料的顆粒粒徑變小，顆粒尺寸減小引起比表面積增大，提高了有機(jī)質(zhì)的可生化性，從而縮短消化時(shí)間，提高產(chǎn)氣量[8]。</p><p>　　甲烷菌對(duì)溫度變化非常敏感， 溫度對(duì)其活性有很大的影響，最終影響甲烷產(chǎn)量。厭氧消化過程中，通常在兩個(gè)溫度下甲烷菌活性較高：中溫37℃

39、和高溫55 ℃，在這兩個(gè)溫度下易于獲得高甲烷產(chǎn)量[9]。而在更低溫(≤30 ℃)和更高溫(>60 ℃)條件下，甲烷菌發(fā)酵只產(chǎn)生少量的甲烷氣體。由于中溫(37 ℃)厭氧消化的運(yùn)行費(fèi)用較低，因此在實(shí)際中應(yīng)用的較多。而高溫厭氧消化可以比中溫消化有更短的固體停留時(shí)間和更小的反應(yīng)器容積， 且高溫條件對(duì)于有機(jī)廢物的降解和病原菌的殺滅更有效。</p><p>　　pH值是影響厭氧生物處理過程的重要因素，厭氧微生物的生命活

40、動(dòng)、物質(zhì)代謝與pH值有密切的關(guān)系，pH值的變化直接影響著消化過程和消化產(chǎn)物，不同的微生物要求不同的pH值，過高或過低的pH值對(duì)微生物代謝有明顯影響[10]。產(chǎn)甲烷菌對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境的pH值極為敏感，甲烷菌最適宜的pH值范圍為6.8-7.5，若pH<6.3，將使二氧化碳增加，促使大量水溶性有機(jī)酸和硫化氫產(chǎn)生，硫化物含量的增加會(huì)抑制甲烷菌生長(zhǎng)。若pH>7.8，NH4+轉(zhuǎn)變成非離子化的NH3，會(huì)產(chǎn)生毒性抑制。投料負(fù)荷與pH值有密切的關(guān)系

41、。裝置超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，容易造成有機(jī)酸大量積累，會(huì)使消化液pH值迅速下降，通過減少進(jìn)料或投加一些堿性物質(zhì)提高反應(yīng)罐的pH值，可使發(fā)酵過程得到較快的恢復(fù)。其次，pH值的變化是由于被消化物組分瞬時(shí)變化而使產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷兩個(gè)階段之間出現(xiàn)不平衡所引起的。不平衡一旦出現(xiàn)才調(diào)整pH值，將不能迅速消除已產(chǎn)生的酸對(duì)甲烷菌的毒害[11]。因此對(duì)發(fā)酵罐中的pH進(jìn)行適時(shí)監(jiān)控并加以調(diào)整是非常必要的。</p><p>　　研究表明，接種物濃度與底

42、料濃度相互制約，接種物濃度并不是越大越好，適宜的接種物濃度有利于微生物的生長(zhǎng)，使產(chǎn)氣加快，產(chǎn)氣量增加[12]，過大或過小的接種物濃度對(duì)微生物生長(zhǎng)有負(fù)面影響。</p><p>　　有機(jī)垃圾及其接種污泥的預(yù)處理對(duì)減小出水COD和提高甲烷產(chǎn)量的效果顯著。目前預(yù)處理方法局限于機(jī)械粉碎、加熱、微波及超聲破碎等少數(shù)幾種。機(jī)械粉碎能提高有機(jī)物的降解率和沼氣產(chǎn)量，而且更為重要的是通過粉碎使原來不均勻的固體廢物混勻，減少消化體積，

43、增加比表面積[13]。通過勻漿型物料反應(yīng)結(jié)果看到漿狀原料效果并不理想，主要因?yàn)閯驖{狀垃圾并不能保持均勻的連續(xù)性，因?yàn)樵诜磻?yīng)器中形成了3種明顯的不同密度的物質(zhì)分層：重物質(zhì)在反應(yīng)器底部聚集，發(fā)酵的不均勻?qū)Ψ磻?yīng)產(chǎn)生不良影響。熱水解預(yù)處理技術(shù)可以加速污泥的水解，污泥中難以生化降解的固體有機(jī)物轉(zhuǎn)化成易生化降解的小分子有機(jī)物， 因此熱水解污泥的厭氧消化性能得到改善[14]。同時(shí)，熱水解污泥堿度的增大提高了后續(xù)厭氧消化體系的緩沖性能。熱水解預(yù)處理能促

44、使污泥固體溶解和水解，從而提高污泥的厭氧消化性能，但是溫度過高時(shí)，生成的中間產(chǎn)物如氨氮能在一定程度上抑制厭氧消化。另外，還有臭氧氧化污泥前處理法、Fenton試劑氧化預(yù)處理輻射照射污泥、γ射線照射污泥前處理法和高能電子束預(yù)處理法等，但這些方法大多數(shù)還停留在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)階段。</p><p><b>　　1.2.3現(xiàn)實(shí)依據(jù)</b></p><p>　　據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，2007

45、年全國(guó)全年的餐飲廢棄物產(chǎn)量約為9000萬t。以北京、上海、廣州和杭州等大城市為例，其餐飲廢棄物日產(chǎn)量均超過1100t。目前國(guó)外的處理方式依然是以填埋或焚燒為主，對(duì)環(huán)境造成了極大的污染，國(guó)內(nèi)餐館的餐飲廢棄物則大多數(shù)被直接用作動(dòng)物飼料，造成病菌傳播。如果各大餐館和食堂能將餐飲廢棄物就地進(jìn)行能源化處理，既可以為餐館、食堂提供大量的能源，同時(shí)也可以使垃圾大大減量,減少對(duì)環(huán)境的污染。</p><p>　　目前餐飲廢棄物中我

46、國(guó)餐飲殘?jiān)鼉H泔水產(chǎn)生量就超過20000t/d，如果能得到有效處理和合理利用，將是一批可觀的資源。厭氧發(fā)酵能回收利用沼氣資源、無臭、無污染，殘?jiān)勺鳛榉柿?，有較高的環(huán)保價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值?？傊锾幚矸▽?duì)環(huán)境的影響較小，且可以回收能源及產(chǎn)生對(duì)環(huán)境有益的二次產(chǎn)物，因此有廣闊的應(yīng)用前景，值得深入研究。</p><p><b>　　1.2.5技術(shù)依據(jù)</b></p><p>　

47、　機(jī)械粉碎能顯著提高沼氣產(chǎn)量和有機(jī)物的降解率以及縮短消化時(shí)間， 而且更為重要的是通過粉碎使原來不均勻的固體廢物混勻，減少消化體積，增加比表面積熱水解預(yù)處理技術(shù)可以加速污泥的水解，污泥中難以生化降解的固體有機(jī)物轉(zhuǎn)化成易生化降解的小分子有機(jī)物，因此熱水解污泥的厭氧消化性能得到改善。</p><p>　　根據(jù)運(yùn)行的連續(xù)性， 厭氧消化可以分為連續(xù)厭氧消化工藝和間歇的厭氧消化工藝。間歇的厭氧消化工藝實(shí)際上是將垃圾序批地投入

48、到反應(yīng)器中，然后用水噴淋垃圾，再將滲濾液回流或利用后續(xù)厭氧工藝處理滲濾液。間歇厭氧消化工藝一般進(jìn)料固體含量為30％～40％。Dranco工程、Kompogas工程、Valorga工程屬于干法單相連續(xù)厭氧消化過程，而Bioeell工程是間歇濕式的厭氧消化過程。</p><p>　　厭氧消化技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入成熟階段。我國(guó)厭氧消化技術(shù)的起步并不晚，農(nóng)村的沼氣發(fā)酵就是典型的代表，但效率低且產(chǎn)氣量小的問題始終未得到徹底解決。雖

49、然隨著厭氧技術(shù)在研究和應(yīng)用中的發(fā)展，沼氣產(chǎn)量較前已有大幅度提高，其中的甲烷成分也有了提高，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍然處于較低水平。改善垃圾性質(zhì)、選擇最優(yōu)工藝條件和適當(dāng)?shù)墓に嚵鞒棠軌蚋淖兗淄楫a(chǎn)量低的現(xiàn)狀。厭氧消化研究發(fā)展至今，部分工藝條件如溫度、pH值、攪拌強(qiáng)度等在實(shí)際應(yīng)用中已有了約定俗成的規(guī)范值，另一些如投加低濃度金屬離子、選擇適當(dāng)載體提高甲烷產(chǎn)量以及對(duì)餐飲廢棄物進(jìn)行預(yù)處理等措施還處于試驗(yàn)性階段，有待進(jìn)一步研究。其中，為調(diào)節(jié)pH值引入Na+的

50、影響仍未引起足夠重視。在需要加入較多Na+的情況下，可以考慮尋找一種非金屬離子的堿性替代品，既能調(diào)節(jié)pH值，又對(duì)厭氧消化不產(chǎn)生較大影響。</p><p>　　1.3國(guó)內(nèi)外關(guān)于餐飲廢棄物沼氣發(fā)酵的試驗(yàn)分析</p><p>　　餐飲廢棄物富含油和有機(jī)質(zhì)，含水率高于80%，且營(yíng)養(yǎng)元素豐富，C/N較低，含有大量的微生物菌種等，具有很高的產(chǎn)甲烷能力，較適合用作厭氧發(fā)酵的原材料[15]。但影響餐飲廢棄

51、物厭氧發(fā)酵的因素較多，而且餐飲廢棄物本身具有產(chǎn)酸速度快、鹽分高、pH值低、油脂較多等特點(diǎn)。</p><p>　　近20年來, 國(guó)內(nèi)外的研究人員對(duì)餐飲廢棄物厭氧發(fā)酵技術(shù)進(jìn)行了大量的試驗(yàn)，如為了減少由于初期酸的大量產(chǎn)生而抑制了產(chǎn)甲烷階段甲烷的產(chǎn)生的影響，Ghosh提出了運(yùn)用兩相法來減少這種狀況的發(fā)生[16]；曹萍等采用高溫好氧法對(duì)餐飲廢棄物進(jìn)行了處理[17]； Hazel等研究了對(duì)餐飲廢棄物實(shí)施新型的預(yù)處理方法來提高

52、厭氧發(fā)酵效率[18]；王星等研究了使用添加劑對(duì)餐飲廢棄物厭氧發(fā)酵過程的影響等[19]。</p><p>　　為了探索餐飲廢棄物沼氣發(fā)酵影響因素的顯著性，文科軍等對(duì)生活垃圾中餐飲廢棄物經(jīng)厭氧發(fā)酵處理，回收沼氣，通過采用L9(34) 正交試驗(yàn)法，對(duì)厭氧發(fā)酵的主要影響條件如發(fā)酵溫度、餐飲廢棄物種類、C/N、C/P 進(jìn)行分析，得出其各影響因子對(duì)產(chǎn)氣量影響的主次關(guān)系以及最佳控制條件為溫度>C/N>餐飲廢棄物種類

53、>C/P，最佳控制條件為溫度29.0-36.0℃，C/N為20-25:1，C/P95-105:1[20]。王延昌等對(duì)餐飲廢棄物進(jìn)行粉碎預(yù)處理，利用單相法，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，研究接種率、溫度和含水率對(duì)餐飲廢棄物產(chǎn)氣率、固體去除率的影響，探討餐飲廢棄物在無其他特殊預(yù)處理和不稀釋的情況下產(chǎn)氣和減污的特性，為餐飲廢棄物就地處理的實(shí)施提供了理論依據(jù)[21]。金杰等發(fā)現(xiàn)對(duì)不同接種物濃度的產(chǎn)氣特性研究表明，接種物料泥比為5/3和5/4消化反應(yīng)啟

54、動(dòng)速度快，產(chǎn)氣量和甲烷含量相對(duì)較高，平均產(chǎn)氣速率快；pH值變化范圍小，系統(tǒng)產(chǎn)氣過程平穩(wěn)，這同幽景元等研究結(jié)果(最優(yōu)組合中接種物濃度30%)相似[22]。</p><p>　　酸化問題是單相厭氧消化過程中最為關(guān)鍵的步驟，為了解決這個(gè)難題，Szanto等研究發(fā)現(xiàn)，在厭氧發(fā)酵啟動(dòng)階段通過增加接種物量可以克服不可逆的酸化問題[23]。王延昌等的試驗(yàn)顯示隨著接種率的增大，累積產(chǎn)氣量增加。但并非接種率越大越好，隨著接種率的增

55、大，容易造成微生物處于饑餓狀態(tài)，反而降低了消化效率，影響產(chǎn)氣，系統(tǒng)產(chǎn)氣波動(dòng)較大，穩(wěn)定性較差[24]。</p><p>　　有學(xué)者研究了在中溫條件下水分含量對(duì)脫水污泥厭氧消化的影響，當(dāng)污泥含水率低于91%時(shí)，甲烷產(chǎn)量下降，氫甲烷菌和乙酸甲烷菌的數(shù)量都降低一個(gè)數(shù)量級(jí)[25]。Lay研究了不同基質(zhì)的水分含量的極限值，在極限值時(shí)產(chǎn)甲烷活力降為零；其中污泥的極值5615%，當(dāng)污泥含水率從96%下降到90%時(shí)，產(chǎn)甲烷活力從1

56、00%下降到53%;而肉、蘿卜和甘藍(lán)的產(chǎn)甲烷的水分極限值>80%[26]。</p><p>　　餐飲廢棄物中最常見的有毒物質(zhì)是高濃度的氨氮，普遍認(rèn)為高濃度的氨氮會(huì)對(duì)厭氧消化產(chǎn)生毒性抑制，而游離氨是氨氮產(chǎn)生抑制作用的主要原因。Kayhanian M提出了用水對(duì)物料進(jìn)行稀釋以減輕氨氮抑制，從而提高甲烷產(chǎn)量這一行之有效的方法[27]。</p><p>　　在預(yù)處理工藝領(lǐng)域，王治軍等研究表明

57、最合適的熱水解條件為170℃，30 min[28]。此時(shí)有機(jī)物COD去除率從熱水解前的38.11%提高到56.78%，污泥中COD的沼氣產(chǎn)率從熱水解前的160mL/g 提高到250mL/g。Shigebi等將餐飲廢棄物和剩余污泥先經(jīng)過175℃和4MPa 的高溫高壓液化，再進(jìn)入?yún)捬跸?，此法大大提高了消化效率，達(dá)74%～75%[29]。Quarmby J等對(duì)泥水進(jìn)行超聲波粉碎的預(yù)處理，使最終的甲烷產(chǎn)量提高6%。但是這些預(yù)處理研究只停留在理

58、論領(lǐng)域[30]。</p><p><b>　　1.4 研究?jī)?nèi)容</b></p><p>　　1.4.1以餐飲廢棄物為原料厭氧發(fā)酵的預(yù)處理工藝研究</p><p>　　本研究第一個(gè)內(nèi)容是通過分析發(fā)酵原料的物料特性，尋求一種全面而合理的預(yù)處理工藝，這是本研究的難點(diǎn)，也是本試驗(yàn)對(duì)以往諸多試驗(yàn)的突破。</p><p>　　在對(duì)餐

59、飲廢棄物有基本了解的基礎(chǔ)上，首先選擇有代表性的餐飲點(diǎn)進(jìn)行廢棄物收集，收集好廢棄物后分析其組成和物料特性。一般地，餐飲廢棄物中都含有表面活性劑、膠體粒子和懸浮物，富含油脂和無機(jī)鹽類，特別地，餐飲廢棄物中也含有大量的酒精、芥末等影響微生物生存的物質(zhì)。然后研究對(duì)餐飲廢棄物的預(yù)處理方法，常規(guī)的預(yù)處理方法是攪拌，進(jìn)行普通隔油的試驗(yàn)不多，進(jìn)行高效油水分離的更少。沒有或者低效的預(yù)處理既影響發(fā)酵進(jìn)程，又間接地浪費(fèi)資源，因?yàn)橛椭蛛x后經(jīng)提純是很好的燃料，

60、可以為隨后的中溫，甚至高溫發(fā)酵提供燃料，一舉兩得。高效油水分離的方法有蒸餾法、絮凝法、磁分離技術(shù)、電化學(xué)法等等，這些方法的合理與否將通過試驗(yàn)進(jìn)行研究。多數(shù)餐飲廢棄物中含有的酒精、芥末類物質(zhì)，這些也都需要研究方法達(dá)到去除的目的。隔油處理后，再對(duì)處理后的廢棄物進(jìn)行攪拌，減小顆粒直徑，增大廢棄物與微生物的接觸面積，最后進(jìn)行pH值的調(diào)節(jié)。</p><p>　　1.4.2對(duì)不同動(dòng)植物原料混合比餐飲廢棄物厭氧發(fā)酵過程的研究&

61、lt;/p><p>　　一般來講，餐飲廢棄物的組成受區(qū)域影響較大，同一地區(qū)的成分也不盡相同。鑒于此，本部分以餐飲廢棄物不同的動(dòng)植物原料比為研究因素，考察動(dòng)物性原料和植物性原料分別以及組合對(duì)餐飲廢棄物厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣量的影響。</p><p>　　1.4.3研究各影響因素的最優(yōu)處理組合</p><p>　　第三個(gè)研究?jī)?nèi)容是全面考慮對(duì)沼氣產(chǎn)量影響大的因素，設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)進(jìn)行學(xué)校食

62、堂餐飲廢棄物厭氧發(fā)酵的研究，通過對(duì)食堂餐飲廢棄物組成和特性的分析，本試驗(yàn)初步確定原料含水率、接種率、溫度、C/N和初始pH值5個(gè)對(duì)厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣量的影響因素。</p><p>　　1.4.3.1以餐飲廢棄物為原料的沼氣發(fā)酵技術(shù)，探討發(fā)酵溫度、發(fā)酵物料濃度、原料含水率、碳氮比和初始pH值5個(gè)因素每天對(duì)沼氣產(chǎn)量的影響，繪制每日沼氣量與各因素的關(guān)系圖，研究以餐飲廢棄物為原料的發(fā)酵酸化過程與產(chǎn)氣過程持續(xù)時(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系；&l

63、t;/p><p>　　1.4.3.2分析氣體組分及含量，依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)找出以餐飲廢棄物為原料發(fā)酵的最優(yōu)工藝，設(shè)計(jì)適合餐飲廢棄物沼氣發(fā)酵特點(diǎn)、簡(jiǎn)便實(shí)用的沼氣發(fā)酵裝置，為餐飲廢棄物資源化利用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和實(shí)用設(shè)備。</p><p><b>　　2材料與方法</b></p><p><b>　　2.1實(shí)驗(yàn)材料</b></p>

64、;<p>　　餐飲廢棄物，經(jīng)過小型攪碎機(jī)攪碎后使用；接種物，沼氣工程中的厭氧消化液</p><p><b>　　2.2實(shí)驗(yàn)試劑</b></p><p>　　石灰水溶液，在發(fā)酵過程中用來調(diào)節(jié)發(fā)酵液的pH值；飽和食鹽水。</p><p>　　2.3實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)采用農(nóng)業(yè)部沼氣西北分中

65、心自行研發(fā)的發(fā)酵裝置：裝置包括 2.5l塑料壺、1000ml錐形瓶、旋塞、乳膠管、量筒；實(shí)驗(yàn)儀器：溫控儀、溫度傳感器、小型攪碎機(jī)、水浴鍋。</p><p><b>　　2.4試驗(yàn)步驟</b></p><p>　　(1)選擇餐飲點(diǎn)，收集有代表性的餐飲廢棄物，分袋攜帶，一袋用于試驗(yàn)，另一袋放于冰箱中做準(zhǔn)備；</p><p>　　(2)用試驗(yàn)和儀器檢

66、測(cè)并分析收集的餐飲廢棄物的特性。是否酸度過高，是否含有影響發(fā)酵微生物活性，甚至影響微生物生存的物質(zhì)。一般地，餐飲廢棄物的組成大都是食品加工下腳料和食用殘余，組成成分復(fù)雜，是油、水、米面、蔬菜、調(diào)料、果皮、魚肉、骨頭、酒類飲品、表面活性劑、細(xì)菌、塑料、廢餐具、紙巾等多物質(zhì)的混合物，具有含水率、有機(jī)物含量、鹽分及油脂含量高的特點(diǎn)。若遇其他物質(zhì)，需另行分析其物料特性；</p><p>　　(3)對(duì)餐飲廢棄物進(jìn)行預(yù)處理。

67、這一步是本研究的關(guān)鍵，是本試驗(yàn)的基礎(chǔ)。參照對(duì)餐飲廢棄物特性的分析，首先對(duì)其進(jìn)行油水隔離，將分離出來的油脂提純。然后對(duì)分離后的餐飲廢棄物用小型粉碎機(jī)粉碎，使之漿化，最大粒徑不超過10mm。最后用石灰水調(diào)節(jié)漿化物的pH值。若廢棄物中含有過量酒精、芥末類調(diào)料時(shí)，會(huì)威脅接種微生物的存在，須首先去除這些物質(zhì)；</p><p>　　(4)組裝發(fā)酵裝置，對(duì)發(fā)酵容器進(jìn)行滅菌處理；</p><p>　　(5

68、)按量對(duì)漿化物接種，放于滅菌后的發(fā)酵容器，通入氮?dú)馀懦萜魃戏降目諝猓_始厭氧發(fā)酵并記錄時(shí)間。整個(gè)試驗(yàn)由發(fā)酵裝置產(chǎn)氣后，將產(chǎn)生的氣體通入裝滿飽和食鹽水且接有量筒的集氣瓶中，產(chǎn)氣將等體積的飽和食鹽水排入量筒，記錄氣體體積，并定時(shí)收集氣體；</p><p>　　(6)發(fā)酵后3-5天開始對(duì)發(fā)酵容器內(nèi)的pH值進(jìn)行監(jiān)控，每天對(duì)料液進(jìn)行攪拌；</p><p>　　(7)發(fā)酵結(jié)束后，對(duì)產(chǎn)氣量進(jìn)行分析。&

69、lt;/p><p><b>　　2.5研究方案</b></p><p>　　本試驗(yàn)采取厭氧發(fā)酵的方法，研究原料的成分不一樣對(duì)學(xué)校食堂餐飲廢棄物發(fā)酵產(chǎn)氣的影響，用排水法收集氣體。研究不同成分對(duì)發(fā)酵后產(chǎn)氣量的影響，本試驗(yàn)采用原料含水率、接種率、溫度、C/N和初始pH值作為影響因素，對(duì)其不同的食品殘?jiān)葘?duì)其產(chǎn)期量的多少的影響。</p><p><b

70、>　　試驗(yàn)的因素水平表</b></p><p>　　本試驗(yàn)的基本流程為： </p><p><b>　　2.6預(yù)期結(jié)果</b></p><p>　　通過設(shè)計(jì)試驗(yàn)，力求得到：</p><p>　　(1)找出最經(jīng)濟(jì)、最合理、最全面的預(yù)處理工藝，完善餐飲廢棄物的沼氣發(fā)酵理論

71、；</p><p>　　(2)獲得影響因素的最優(yōu)處理組合。</p><p><b>　　3結(jié)果與討論</b></p><p><b>　　3.1結(jié)果分析</b></p><p>　　3.1.1原料類別對(duì)餐飲廢棄物厭氧發(fā)酵的影響</p><p>　　3.1.1.1不同比例的米飯

72、對(duì)厭氧發(fā)酵的影響（7.1）</p><p>　　由上圖可以看出，米飯類物質(zhì)在發(fā)酵前1~-2天產(chǎn)氣量較高，第3天時(shí)有8個(gè)處理產(chǎn)氣量下降，其中6個(gè)處理下降明顯，只有第4組處理產(chǎn)氣量上升，可能是因?yàn)檫@個(gè)處理組合纖維素易于水解，導(dǎo)致產(chǎn)氣量短暫上升。大部分處理在第5天出現(xiàn)產(chǎn)氣高峰，只有第4組延后一天出現(xiàn)，不同處理間產(chǎn)氣高峰值差異較大，可能是處理間C/N差異較大的原因所致。由于接種率較低，這個(gè)產(chǎn)氣階段普遍只維持2~-3天，大

73、部分的處理組合在第7天以后進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定期，13天之后逐漸停止產(chǎn)氣。</p><p>　　圖1 不同比例的米飯對(duì)厭氧發(fā)酵的影響</p><p>　　3.1.1.2不同比例的紙類對(duì)厭氧發(fā)酵的影響</p><p>　　由圖2可以看出，紙類物質(zhì)在發(fā)酵前1~-2天產(chǎn)氣量較高，第3天時(shí)有5個(gè)處理產(chǎn)氣量下降，其中4個(gè)處理下降明顯。大部分處理在第5天出現(xiàn)產(chǎn)氣高峰，只有第4組在第8天

74、也出現(xiàn)波峰，可能是處理間C/N差異較大的原因所致。所有處理的產(chǎn)氣階段普遍只維持2~-3天，大部分的處理組合在第7天以后進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定期，13天之后逐漸停止產(chǎn)氣，可能是由于接種率較低的原因。</p><p>　　圖2不同比例的紙類對(duì)厭氧發(fā)酵的影響（7.2）</p><p>　　3.1.1.3不同比例的肉類對(duì)厭氧發(fā)酵的影響</p><p>　　由下上圖可以看出，肉類物質(zhì)在

75、發(fā)酵前1~-2天產(chǎn)氣量較高，第3天時(shí)有4個(gè)處理產(chǎn)氣量下降，其中3個(gè)處理下降明顯，只有第3組處理產(chǎn)氣量上升，可能是因?yàn)檫@個(gè)處理組合纖維素易于水解，導(dǎo)致產(chǎn)氣量短暫上升。大部分處理在第5天出現(xiàn)產(chǎn)氣高峰，只有第3組延后一天出現(xiàn)，不同處理間產(chǎn)氣高峰值差異較大。</p><p>　　圖3. 不同比例的肉類對(duì)厭氧發(fā)酵的影響</p><p>　　由上圖可以看出，紙類物質(zhì)在發(fā)酵前1-2天產(chǎn)氣量較高，第3天時(shí)

76、有5個(gè)處理產(chǎn)氣量下降，其中4個(gè)處理下降明顯。大部分處理在第5天出現(xiàn)產(chǎn)氣高峰，只有第4組在第8天也出現(xiàn)波峰，可能是處理間C/N差異較大的原因所致。所有處理的產(chǎn)氣階段普遍只維持2-3天，大部分的處理組合在第7天以后進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定期，13天之后逐漸停止產(chǎn)氣，可能是由于接種率較低的原因。</p><p>　　不同比例的肉類對(duì)厭氧發(fā)酵的影響（7.3）</p><p>　　由上圖可以看出，肉類物質(zhì)在發(fā)酵

77、前1-2天產(chǎn)氣量較高，第3天時(shí)有4個(gè)處理產(chǎn)氣量下降，其中3個(gè)處理下降明顯，只有第3組處理產(chǎn)氣量上升，可能是因?yàn)檫@個(gè)處理組合纖維素易于水解，導(dǎo)致產(chǎn)氣量短暫上升。大部分處理在第5天出現(xiàn)產(chǎn)氣高峰，只有第3組延后一天出現(xiàn)，不同處理間產(chǎn)氣高峰值差異較大。3.1.1.4 米飯、紙類、肉類發(fā)酵原料產(chǎn)氣量比較</p><p>　　總述，從圖表1（7.1）、圖表2（7.2）和圖表（7.3）3中，我們可以大體的看出米飯中的淀粉和紙類

78、中的纖維素、肉類里面的蛋白質(zhì)對(duì)于產(chǎn)氣量的影響。在米飯厭氧發(fā)酵的過程中，發(fā)酵初期的產(chǎn)氣量較多，但持續(xù)的時(shí)間較短，后期的產(chǎn)氣量較發(fā)酵初期的少。而在紙類厭氧發(fā)酵的過程中，發(fā)酵初期的產(chǎn)氣量較多，在第6天以后仍可以保持著1000 ml的日產(chǎn)氣量。在肉類厭氧發(fā)酵的過程中，發(fā)酵初期產(chǎn)氣量較高，可是持續(xù)的時(shí)間很短，在6天左右基本上產(chǎn)氣已經(jīng)結(jié)束，7天后的產(chǎn)量很低。 </p><p>　　3.1.2不同發(fā)酵原料配

79、比對(duì)餐飲廢棄物厭氧發(fā)酵的影響</p><p>　　不同比例的全部試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比（7.3）</p><p>　　由圖4（7.4）可知不同原料的配比在13天內(nèi)產(chǎn)氣量的對(duì)比關(guān)系， 從圖中可以看出沼氣產(chǎn)氣的規(guī)律性，發(fā)酵前幾天產(chǎn)氣量最大，隨著時(shí)間的推移產(chǎn)氣量逐漸減少，大部分的處理在3~-4天出現(xiàn)產(chǎn)氣低谷，在4~-5天出現(xiàn)產(chǎn)氣高峰，隨后進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定的產(chǎn)氣階段，由于處理間的C/N不同，有的處理在第9天仍然

80、出現(xiàn)一個(gè)高峰值，也有的處理在第7天以后就停止產(chǎn)氣，可能由于酸化或氨氮濃度過高的原因。大部分處理在7-~13天產(chǎn)氣較穩(wěn)定，由于原料量較低與接種率較低的原因，該產(chǎn)氣階段一直維持在500ml以下的水平。</p><p>　　圖4. 不同比例的全部試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比</p><p>　　3.1.3不同的原料配比下總產(chǎn)氣量的比較</p><p>　　29種原料經(jīng)過13天發(fā)酵總產(chǎn)氣量

81、所呈現(xiàn)的關(guān)系，如圖5（7.5）。。</p><p>　　總產(chǎn)氣量比對(duì)圖(7.5)</p><p>　　從圖表5 （7.5）中可以看出，系列6的總的產(chǎn)氣量最高，系列1、6、10、17、19、22和27基本上總的產(chǎn)氣量相差不大。餐飲殘?jiān)某煞峙浔炔煌ㄒ姼奖恚?2、和27以外，剩余三種的餐飲殘?jiān)某煞只旧舷嗖畈淮蟆?lt;/p><p>　　圖5. 總產(chǎn)氣量比對(duì)圖 &

82、lt;/p><p>　　3.1.4 產(chǎn)氣量高的7個(gè)系列的比較</p><p>　　產(chǎn)氣量高的7個(gè)系列的比較圖（7.6）</p><p>　　通過圖6.表（7.6）可以看出，1、6、10、17的產(chǎn)氣變化趨勢(shì)基本一致，大致是在第3、4天左右到達(dá)低谷，在第5-9天還有很高的產(chǎn)氣量，產(chǎn)氣持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。19、22、27可以看出主要的產(chǎn)氣量在1-4天，后面5~-13天的產(chǎn)氣量比較低

83、。</p><p>　　圖6. 產(chǎn)氣量高的7個(gè)系列的比較圖</p><p><b>　　3.2 結(jié)果討論</b></p><p>　　餐飲殘?jiān)械陌l(fā)酵出現(xiàn)以上的規(guī)律，因?yàn)樵诓惋嫷臍堅(jiān)泻忻罪?、廢紙、肉制品等，因?yàn)樵诓惋嫷臍堅(jiān)泻忻罪?、廢紙、肉制品等，其主要化學(xué)成分為多糖、蛋白質(zhì)和脂類。經(jīng)過沼氣發(fā)酵的三個(gè)階段可以解釋出現(xiàn)上面規(guī)律的原因：<

84、;/p><p>　　3.2.1沼氣發(fā)酵過程的液化階段</p><p>　　3.2.1沼氣發(fā)酵過程的液化階段</p><p>　　其中多糖類物質(zhì)是發(fā)酵原料的主要成分，它包括淀粉、纖維素、半纖維 素、果膠質(zhì)等。這些復(fù)雜有機(jī)物大多數(shù)在水中不能溶解，必須首先被發(fā)酵細(xì)菌所分泌的胞外酶水解為可溶性糖、肽、氨基酸和脂肪酸后，才能被微生物所吸收利用。發(fā)酵性細(xì)菌將上述可溶性物質(zhì)吸收進(jìn)入細(xì)

85、胞后，經(jīng)過發(fā)酵作用將它們轉(zhuǎn)化為乙酸、丙酸、丁酸等脂肪酸和醇類及一定量的氫、二氧化碳。在沼氣發(fā)酵測(cè)定過程中，發(fā)酵液中的乙酸、丙酸、丁酸總量稱為中揮發(fā)酸(TVA)。蛋白質(zhì)類物質(zhì)被發(fā)酵性細(xì)菌分解為氨基酸，又可被細(xì)菌合成細(xì)胞物質(zhì)而加以利用，多余時(shí)也可以進(jìn)一步被分解生成脂肪酸、氨和硫化氫等。蛋白質(zhì)含量的多少，直接影響沼氣中氨及硫化氫的含量，而氨基酸分解時(shí)所生成的有機(jī)酸類，則可繼續(xù)轉(zhuǎn)化而生成甲烷、二氧化碳和水。脂類物質(zhì)在細(xì)菌脂肪酶的作用下，首先水解

86、生成甘油和脂肪酸，甘油可進(jìn)一步按糖代謝途徑被分解，脂肪酸則進(jìn)一步被微生物分解為多個(gè)乙酸。</p><p>　　3.2.2沼氣發(fā)酵過程的產(chǎn)酸階段</p><p>　　3.2.2沼氣發(fā)酵過程的產(chǎn)酸階段</p><p>　?。?.2.2．1） 產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌</p><p>　　發(fā)酵性細(xì)菌將復(fù)雜有機(jī)物分解發(fā)酵所產(chǎn)生的有機(jī)酸和醇類，除甲酸、乙酸和甲醇外

87、，均不能被產(chǎn)甲烷菌所利用，必須由產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌將其分解轉(zhuǎn)化為乙酸、氫和二氧化碳。 　　</p><p>　?。?.2.2.2） 耗氫產(chǎn)乙酸菌</p><p>　　耗氫產(chǎn)乙酸菌也稱同型乙酸菌，這是一類既能自養(yǎng)生活能異養(yǎng)生活的混合營(yíng)養(yǎng)型細(xì)菌。它們既能利用 氫氣和二氧化碳生 成 乙酸，也能代謝產(chǎn)生乙酸。通過上述微生物的活動(dòng)，各種復(fù)雜有機(jī)物可生成有機(jī)酸和氫氣/二氧化碳等。</p>&l

88、t;p>　　3.2.1沼氣發(fā)酵過程的產(chǎn)甲烷階段</p><p>　　3.2.3沼氣發(fā)酵過程中的產(chǎn)甲烷階段</p><p>　　產(chǎn)甲烷菌包括食氫產(chǎn)甲烷菌和食乙酸產(chǎn)甲烷菌兩大類群。它們?cè)趨捬鯒l件下將前三群細(xì)菌代謝終產(chǎn)物，在沒有外源受氫體的情況下把乙酸 和 氫氣／二氧化碳。轉(zhuǎn)化為氣體產(chǎn)生甲烷／二氧化碳，使有機(jī)物在厭氧條件下的分解作用以順利完成。甲烷氣體主要是有兩種生成方式：一種為二氧化碳和

89、氫氣生成甲烷和水。第二種為乙酸分解為甲烷和二氧化碳；乙酸銨和水反應(yīng)生成甲烷和碳酸銨。</p><p>　　因此，這三個(gè)階段造成了厭氧發(fā)酵過程中產(chǎn)氣量變化趨勢(shì)，有高峰有低谷。同時(shí)可知系列6總產(chǎn)氣量最高的原因。系列6含有均衡的米飯、紙類和肉類配比，多糖類物質(zhì)被發(fā)酵微生物所分泌的胞外酶水解為可溶性物質(zhì)，這些物質(zhì)被發(fā)酵微生物吸收了通過發(fā)酵作用產(chǎn)生揮發(fā)性的酸。肉類的含量越高，蛋白質(zhì)的含量越高，而蛋白質(zhì)含量的多少，則直接影響

90、沼氣中氨及硫化氫的含量，而氨基酸分解時(shí)所生成的有機(jī)酸類，則可繼續(xù)轉(zhuǎn)化而生成甲烷、二氧化碳和水。所以這個(gè)系列的配比是這29個(gè)樣品里面最優(yōu)的配比，產(chǎn)氣量最高的一組。</p><p>　　4結(jié)論、建議與創(chuàng)新點(diǎn)</p><p><b>　　4.1結(jié)論</b></p><p>　　本文以餐飲殘?jiān)鼮閰捬醢l(fā)酵原料，沼氣過程中的厭氧消化液為發(fā)酵接種物，較為系統(tǒng)

91、的研究了餐飲殘?jiān)鼌捬醢l(fā)酵產(chǎn)沼氣發(fā)酵工藝。主要結(jié)論如下：</p><p>　　研究了接種物與原料的配比為45%的餐飲殘?jiān)鼌捬醢l(fā)酵產(chǎn)氣特性，其厭氧發(fā)酵的接種溫度為55℃，ph7.4左右，含水率為0.921。結(jié)果表明，不同的配比的原料所獲得的產(chǎn)氣量的不同，產(chǎn)氣最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的出現(xiàn)的時(shí)間不同。含纖維束較多的那組產(chǎn)氣量持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，厭氧發(fā)酵初期出現(xiàn)的最高值比含淀粉較多的那組要低點(diǎn)，含油脂類較多的那組厭氧發(fā)酵初期產(chǎn)氣量較高，

92、后期較少。不同成分配比的產(chǎn)氣變化趨勢(shì)不同。</p><p>　　根據(jù)沼氣發(fā)酵的產(chǎn)氣量進(jìn)行周期研究表明：沼氣發(fā)酵進(jìn)行到第7天，各工藝條件下的累積產(chǎn)氣量均超過了整個(gè)發(fā)酵過程中總產(chǎn)氣量的60％，繼續(xù)發(fā)酵的后4天發(fā)酵累積產(chǎn)氣量不及前6天的1/4。因此確定沼氣發(fā)酵周期為7天是具良好性價(jià)比并實(shí)際可行的。</p><p><b>　　4．2 建議</b></p>&l

93、t;p>　　由于時(shí)間和試驗(yàn)條件有限，本研究餐飲殘?jiān)N類是根據(jù)楊凌當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況而選擇，試驗(yàn)只進(jìn)行單因素研究，沒有進(jìn)行多因素的研究，因此，在下一步的工作中建議：</p><p>　　(1)對(duì)多因素試驗(yàn)組合及其比例進(jìn)行研究；</p><p>　　(2)試驗(yàn)誤差應(yīng)通過重復(fù)試驗(yàn)值來估計(jì)。所以，在時(shí)間和試驗(yàn)條件允許的條件下，最好能有二次以上的重復(fù)。</p><p>&l

94、t;b>　　4.3 創(chuàng)新點(diǎn)</b></p><p>　　本研究從餐飲廢棄物選擇的代表性出發(fā)，全面考察餐飲廢棄物的組成和特性，據(jù)國(guó)內(nèi)外關(guān)于該領(lǐng)域的研究工作，發(fā)現(xiàn)諸學(xué)者在試驗(yàn)前沒有充分考慮對(duì)餐飲廢棄物的預(yù)處理，或者處理的較為簡(jiǎn)單。實(shí)際上餐飲廢棄物中高油脂含量、潛在的酸性環(huán)境和對(duì)發(fā)酵微生物致命的化學(xué)物質(zhì)等因素，都極不利于微生物的活性，甚至不利于它們的生存。因此，做好預(yù)處理工作直接關(guān)系到試驗(yàn)最后的產(chǎn)氣效

95、率和產(chǎn)氣量。</p><p>　　本研究從探索經(jīng)濟(jì)、全面的預(yù)處理工藝出發(fā)，充分考察殘?jiān)煞謱?duì)沼氣產(chǎn)生的連續(xù)性和產(chǎn)氣量的影響，找到各因素的最優(yōu)組。相信該試驗(yàn)?zāi)転椴惋嫃U棄物處理的產(chǎn)業(yè)體系和更深入的研究做出最好的鋪墊。</p><p><b>　　5</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p>&

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