用于城市生活垃圾好氧堆肥的滚筒式生物反应器研制

针对城市生活垃圾研制了一种用于好氧发酵的滚筒式生物反应器。滚筒式生物反应器的设计主要包括主体结构设计,支承装置的设计计算,传动装置的功率选用,进、出料装置的功能研究等。为保证滚筒式反应器发挥最大功用,在滚筒内壁增设抄板并设计了抄板的结构形式、布置情况及安装位置,用以延长生活垃圾在滚筒内的停留时间,使好氧发酵更为充分。     

餐厨垃圾厌氧消化中硬脂酸钙的形成及作用

在稳定运行的餐厨垃圾单相厌氧消化体系中，出现白色颗粒状物质，且随着负荷的提高，其数量和粒径不断增加。利用能谱技术分析白色颗粒的元素组成，结合傅里叶红外光谱和13C核磁共振技术分析白色颗粒中的官能基团。经过研究分析认为，该白色颗粒的主要成分为长链羧酸钙盐，具体为硬脂酸钙。同时，对其形成过程进行了分析。该物质的形成对餐厨垃圾中油脂的去除提供了新的思路和途径。     

梯度负荷下果蔬垃圾厌氧消化性能及微生物群落结构的研究

为优化果蔬垃圾厌氧消化工艺,提高厌氧消化性能,本文通过逐级提高CSTR反应器进料负荷,研究不同负荷下的厌氧消化性能及相应的微生物群落结构变化规律.结果表明,随着进料负荷的增高,容积产气率、甲烷产气量、氨氮、碱度、TCOD、SCOD均逐渐增高,在最高负荷(负荷以VS计)2.50g·L-·1d-1时分别达到最大值:1.22L·L-1d-1,5.10L·d-1,1563.86mg·L-1,7572.23mg·L-1,13283.26mg·L-1,2075.03mg·L-1,甲烷含量及VFA分别稳定在52.46%～54.59%和(879.30±18.69)mg·L-1;同时利用PCR-DGGE技术系统分析了厌氧消化中细菌与古细菌的群落结构,测序结果表明,整个过程中拟杆菌(Bacteroidetes)、甲烷鬃菌(Methanosaeta)及甲烷螺菌(Methanospirillum)为优势微生物,随着负荷的提高,甲烷鬃毛菌(Methanosaeta)活性逐渐降低;聚类分析及主成分分析表明,低负荷条件下(1.50g·L-·1d-1、1.75g·L-·1d-1),微生物种类(细菌、古细菌)差别不明显,且基本处于同一阶段.     

滚筒式生物反应器的设计及应力分析

针对城市生活垃圾好氧堆肥的处理工艺，设计一种用于好氧堆肥的滚筒式生物反应器。滚筒式生物反应器的设计主要包括主体结构设计，及反应器主体结构强度模拟分析。应用赫兹接触理论对支承装置中滚圈与托轮之间的接触应力进行计算。同时，结合ANSYS中不分离的接触方式模拟分析支承装置的接触应力，得出支承装置接触应力的分布规律，并将理论计算结果与ANSYS模拟结果进行对比。     

餐厨垃圾和稻草两相厌氧发酵及其动力学

采用响应面实验设计对影响酸化相产酸效果的4个因素即有机负荷、酸化时间、F/M(VS/VS)比、餐、草比进行实验研究.在最优的酸化条件下,选取最优的餐、草比与单餐厨和单稻草的产酸效果和产甲烷性能进行比较,并进行产物动力学曲线拟合.实验结果表明,进料负荷为42.95 g(VS)/L,酸化时间为7.92 d,F/M(VS/VS)为2.12∶1,餐、草混合比为3.88∶1时,产酸效果最优,VFA和乙醇总量为16 844 mg/L,比单因素最优水平组合VFA和乙醇总量提高30.4％.一级动力学模型可以很好地表征酸化阶段的VFA和乙醇的产量,餐、草比3.88∶1,餐厨垃圾和稻草的酸化一级产物生成的速率k分别为0.0887、0.0753和0.0625 1/d.修正Gompertz模型也较好地表征产甲烷阶段的负荷累计产甲烷量,拟合曲线的相关系数均大于0.98.     

餐厨垃圾两相厌氧消化特性试验研究

研究了餐厨垃圾两相厌氧消化特性。以北京化工大学餐厨垃圾为原料,分别以不同有机负荷(10、30、50和70 gVS/L)、接种量(5、10、15和20 gVS/L)、酸化时间(3、5、7和9 d)考察其对酸化效果的影响,并对酸化出料进行甲烷化产气实验。结果表明,餐厨垃圾最优酸化条件为有机负荷30 gVS/L,酸化时间5 d,接种量15 gVS/L。在此条件下,单位负荷产酸率为561.0 mg乙酸/gVS,酸化末端产物主要为乙酸和丁酸,单位负荷累积产气量达到826.7 mL/gVS,比乙醇型最佳条件单位负荷累积产气量763.8 mL/gVS高8.2%,比丁酸型最低单位负荷累积产气量70.6 mL/gVS高1 070.3%。有机负荷、酸化时间、接种量依次对餐厨垃圾酸化有重要的影响,并且餐厨垃圾酸化效果和产气性能具有一致性。研究结果可为城市生活垃圾厌氧消化提供设计和运行依据。