多種水果廢棄物厭氧消化產(chǎn)甲烷能力的研究.pdf

1、全球每年會(huì)產(chǎn)生大量的水果廢棄物。與農(nóng)作物秸稈等傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生物質(zhì)廢棄物不同的是，水果類廢棄物有機(jī)物含量高，濕度大，極易腐敗，如不妥善處理會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，并引發(fā)蚊蟲滋生、疾病蔓延等一系列后果。厭氧消化技術(shù)較為適合用來處理水果類廢棄物，該技術(shù)不僅能夠高效降解水果類廢棄物，還能夠產(chǎn)生清潔能源沼氣。目前各國學(xué)者已對(duì)農(nóng)業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)和市政等領(lǐng)域的有機(jī)廢棄物的厭氧消化利用有較為深入的研究，但在水果類廢棄物作為單一底物的可消化性方面還存在較大空白。本課題廣

2、泛研究了多種水果廢棄物的厭氧消化產(chǎn)氣性能及相關(guān)性質(zhì)，并以榴蓮殼為重點(diǎn)，進(jìn)行了優(yōu)化產(chǎn)氣條件和與糞便進(jìn)行厭氧共消化的研究。
　　首先，研究和比較了17種水果廢棄物的厭氧消化產(chǎn)甲烷性能。結(jié)果表明有些水果廢棄物富含脂質(zhì)或碳水化合物，如枇杷皮和紅毛丹核，比較適合用來進(jìn)行厭氧消化產(chǎn)氣。而木質(zhì)素含量較高的水果類廢棄物厭氧消化產(chǎn)氣不佳，不建議作為單一底物進(jìn)行發(fā)酵。采用了多元線性回歸模型來模擬水果廢棄物的厭氧消化實(shí)驗(yàn)產(chǎn)甲烷量和其有機(jī)組分間的關(guān)系，通

3、過該模型可對(duì)其他水果廢棄物的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)甲烷量進(jìn)行預(yù)測。四種動(dòng)力學(xué)模型被用來對(duì)多種水果廢棄物的厭氧消化過程進(jìn)行擬合。結(jié)果顯示相比于一階動(dòng)力學(xué)模型和Fitzhugh模型，修正的Gompertz模型和Cone模型對(duì)于水果廢棄物的擬合度更高。
　　其次，基于上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合各種水果廢棄物的實(shí)際產(chǎn)生量和利用價(jià)值，對(duì)榴蓮殼廢棄物展開了更深入的研究。采用響應(yīng)面法，以產(chǎn)甲烷量最大化為目標(biāo)，系統(tǒng)研究了榴蓮殼在不同進(jìn)料有機(jī)負(fù)荷和F/I下的厭氧消化產(chǎn)氣性

4、能。結(jié)果顯示在0.2到2的范圍內(nèi)，F(xiàn)/I越低越好。同時(shí)，當(dāng)進(jìn)料有機(jī)負(fù)荷從3上升至27gVS/L時(shí)，榴蓮殼的甲烷產(chǎn)量呈現(xiàn)先急速上升后緩緩下降的趨勢。計(jì)算得出當(dāng)F/I為0.2，進(jìn)料有機(jī)負(fù)荷為20.45gVS/L時(shí)的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)甲烷量最高，為170.6ml/gVS。為了使最佳迸料參數(shù)更具實(shí)際意義，選取0.5為進(jìn)料時(shí)最佳F/I，此時(shí)的最高實(shí)驗(yàn)產(chǎn)甲烷量為165.0ml/gVS，對(duì)應(yīng)的進(jìn)料有機(jī)負(fù)荷仍為20.45gVS/L。對(duì)出料液性質(zhì)的分析表明在該條件下

5、的厭氧消化系統(tǒng)是穩(wěn)定的。
　　此外，結(jié)合響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，本課題在總負(fù)荷為20gVS/L，F(xiàn)/I=0.5的反應(yīng)條件下，對(duì)榴蓮殼和雞糞、牛糞和豬糞以不同比例進(jìn)行厭氧共消化的研究。結(jié)果顯示雞糞和牛糞不宜用來和榴蓮殼進(jìn)行厭氧共消化反應(yīng)。而豬糞能夠提升豬糞-榴蓮殼共消化系統(tǒng)的產(chǎn)甲烷性能。當(dāng)榴蓮殼∶豬糞=50∶50時(shí)，其實(shí)驗(yàn)產(chǎn)甲烷量為224.8ml/gVS，高于榴蓮殼或豬糞單一厭氧消化時(shí)的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)甲烷量。經(jīng)協(xié)同性分析，榴蓮殼∶豬糞為50∶50