采用正交实验优化湿热法处理厨余垃圾的工艺条件

实验采用3因素3水平的正交实验设计方法,研究了湿热法处理厨余垃圾并使其饲料化的加工工艺中,时间、温度、加水量对厨余垃圾饲用价值的影响,选取粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、粗灰分、钙和盐分为评价指标,确定反应的最佳工艺条件。实验结果表明,反应的最佳工艺条件为温度100℃、加水量50%、反应时间30 m in。     

采用正交实验优化湿热法处理厨余垃圾的工艺条件

实验采用3因素3水平的正交实验设计方法,研究了湿热法处理厨余垃圾并使其饲料化的加工工艺中,时间、温度、加水量对厨余垃圾饲用价值的影响,选取粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、粗灰分、钙和盐分为评价指标,确定反应的最佳工艺条件.实验结果表明,反应的最佳工艺条件为温度100℃、加水量50%、反应时间30 min.     

生物质材料预处理餐饮废水

采用4种廉价的生物质材料（水葫芦、柚子皮、木屑、核桃壳）用于餐饮废水的预处理。通过静态烧杯实验,研究了各生物质材料预处理废水的效果及最佳处理条件。结果表明,生物质材料对废水中COD的去除率均在45％以上,油脂吸附量为4～16mg／g,最优吸附材料为水葫芦,COD去除率达65％,油脂吸附量为16mg／g;水葫芦和柚子皮的最佳处理条件为：粒径〈0．2mm,投加量为20g／L,废水pH为4,处理时间为2h,温度为20℃;木屑和核桃壳的最佳实验条件为：粒径〈0．2mm,投加量为28g／L,pH为2,处理时间为2．5h,温度为20℃。生物质对餐饮废水的预处理,为废水中大量有机物和废弃油脂的去除提供了新思路和途径。     

基于响应面法的新型餐厨垃圾菌剂制备

设计三因素三水平实验并采用响应面优化法对反应适宜的实验参数进行了优化.选择温度、供氧条件和反应时间作为菌剂制备的可控因素,选择温度、菌剂投加量和木屑投加量(水分调节)作为菌剂处理厨余垃圾的可控因素,研究菌剂制备与处理垃圾的优化工艺参数.研究结果表明,菌剂的最优制备条件为:温度35℃、间歇震荡、培养108 h,按重量百分比为碎花生壳∶刨花∶鱼骨粉∶麸皮∶菌体=2∶1∶1∶1∶1比例制得的固体菌剂具有较高的活性.菌剂处理厨余垃圾的响应面优化法分析结果表明,当温度为45℃,菌剂投加量为6％,木屑投加量为30％时,厨余垃圾的减量率最大,2d降解率可达40％.     

餐厨垃圾高温厌氧消化产沼气的试验研究

探究了温度、含固率、pH及接种率对餐厨垃圾厌氧消化产沼量的影响,并设计L9(34)正交试验进行厌氧发酵工艺优化研究。结果表明,在温度为55℃、含固率为8%(质量分数)、pH为7.00、接种率为90%(质量分数)时,厌氧发酵累积产沼量为809.0mL/g(以挥发性固体计);各影响因素对产沼量的影响大小为温度pH接种率含固率。     

湿热预处理对北京市典型餐厨垃圾生物制氢潜力的影响

采用北京市2种典型餐厨垃圾,研究不同湿热预处理温度(40、80、120和160℃)和时间(30、60、90和120 min)对2种典型餐厨垃圾理化性能的影响。在此基础上,阐明餐厨垃圾厌氧产氢潜力。结果表明,湿热预处理温度、时间对餐厨垃圾可浮油脱出量具有显著影响,ρ(SCOD)、ρ(TOC)与VS/TS呈负相关。餐厨垃圾处理厂的厨余垃圾经120℃湿热预处理30 min后,可浮油脱出量最大达17 m L·kg-1,ρ(SCOD)、ρ(TOC)分别为150.99、57.91 g·L-1;食堂的餐饮垃圾经160℃湿热预处理30 min后效果最佳,可浮油脱出量最高达99 m L·kg-1,ρ(SCOD)、ρ(TOC)分别为120.69、62.58 g·L-1。餐饮垃圾经160℃湿热预处理30 min,在中温(35±1℃)、高温(55±1℃)厌氧制氢,高温比产氢率和最大产氢速率分别可达40.58 m L·g-1VS、29.20 m L·h-1,与未经预处理组比提高0.78、2.02倍,中温产氢启动时间缩短1倍以上。可见,湿热预处理能显著改善餐厨垃圾理化性质,提高微生物的底物利用效率,提高餐厨垃圾厌氧制氢量及产氢效率。     

温度和物料配比对餐厨垃圾与果蔬垃圾协同厌氧产氢的影响研究

采用餐厨垃圾和果蔬垃圾协同厌氧产氢工艺,通过pH、氨氮、还原糖、溶解性COD(SCOD)等指标变化规律、产氢动力学和相关性分析,研究不同温度和物料配比(餐厨垃圾与果蔬垃圾的湿质量比)对协同厌氧产氢潜力的影响。结果表明,温度和物料配比对餐厨垃圾和果蔬垃圾协同厌氧产氢均有显著影响。高温组(55℃)物料配比为1∶4时累积产气量和氢气体积分数最大,分别为510mL和52.57%;中温(35℃)组物料配比为1∶2时累积产气量最大为200mL,物料配比为1∶1时氢气体积分数最大为5.45%。相关性分析表明,pH与累积产气量呈显著负相关,氨氮与累积产气量呈显著正相关。高温协同厌氧产氢可有效提高微生物活性和产氢潜力,促进餐厨垃圾和果蔬垃圾的有效利用,实现有机废弃物的绿色能源化。     

下脚料制备生物菌肥的工艺优化及养分测定

以游离氨基酸态氮为评价指标,研究了转速、料液比、接种量、发酵温度和发酵时间5个因素对发酵效果的影响,在单因素实验基础上,对转速、接种量和温度3个因素用Box-ehnken设计及响应面分析方法,确定了最佳发酵工艺参数为:转速203 r/min、接种量5%、温度30℃。在此条件下,发酵液中游离氨基酸态氮含量达到13.891 g/L,较优化前(12.365g/L)提高了12.34%。另对初步放大实验所得的菌肥产品质量进行评价,结果显示,菌肥总氮含量约为15.8%,总有机质含量约为37%,两者指标均优于国家相关标准。     

厨余垃圾好氧堆肥与污泥厌氧消化一体化处理

利用自行研制的城镇生活垃圾与污水厂污泥一体化处理反应器对厨余垃圾好氧堆肥和污水处理厂污泥厌氧消化进行了实验研究,结果表明,在环境温度8~17.2℃的条件下,垃圾仓温度范围为17.2~50℃,堆肥垃圾含水率由(91.0±1.8)%降为(85.1±5.2)%,p H维持在5.92~7.40之间,VS/TS由0.78±0.06降为0.60±0.12,垃圾蛋白酶活性在第15天后维持在153.5~347.5 U/g DW。污泥仓温度主要范围为25~35℃,排泥含水率由(99.2±0.3)%降为(96.0±1.5)%,p H维持在6.77~6.97之间,VS/TS由0.66±0.07下降为0.44±0.11。污泥仓日均产气量为(44.7±8.6)L,其中甲烷平均体积分数为(61.32±4.68)%,污泥蛋白酶活性在第4天后稳定在0.98~1.78 U/m L之间。一体化反应器实现了厨余垃圾与污水厂污泥在同一反应器中集中处理,并利用垃圾堆肥时产生的热量为污泥浓缩消化提供温度条件。     

基于污泥蛋白质溶出的酶-热碱联合水解中试研究

为探究剩余污泥酶-热碱联合水解生产蛋白质工艺工业化利用的可能性,建立了1 m3·d-1的剩余污泥(含水率80%)的中试水解系统。通过对酶解时间、复合添加量及碱解温度等关键工艺因素优化,获得了中试规模污泥联合水解的最佳工艺条件;通过酶和热碱水解动力学研究,明确了联合水解过程的限速步骤。结果表明:在日处理量为1 m3剩余污泥(含水80%)的中试水解过程中,酶解时间为1.5 h、复合酶投加量为1%、污泥浓度为30 g·L-1、碱解时间1.5 h、碱解温度80℃时,蛋白质溶出效果最佳,上清液中蛋白质浓度为2 160 mg·L-1;污泥酶解过程符合米氏方程,碱解过程符合零级动力学方程,二者的水解速率分别为0.709 mg·(L·min)-1和11.046mg·(L·min)-1;与碱解相比,酶解是剩余污泥联合水解的限速步骤。研究结果可为污泥联合水解工艺产蛋白质的产业化应用提供必要的技术参数。     

絮凝-O3/MNBs耦合工艺高效处理垃圾渗滤液纳滤浓缩液

针对垃圾渗滤液纳滤浓缩液可生化性极低而无法进行生物处置的问题,本研究采用絮凝-臭氧微纳米气泡(O₃/micro-nanobubbles,O₃/MNBs)耦合工艺处理垃圾渗滤液纳滤浓缩液以期提高其可生化性。通过改变絮凝工艺的絮凝时间,聚合硫酸铁投加量,絮凝转速以及O₃/MNBs工艺的臭氧进气量,初始pH,温度等参数来探究絮凝-O₃/MNBs耦合工艺最佳工艺参数。结果表明,在絮凝时间为40 min,聚合硫酸铁投加量为10 g·L^-1,絮凝转速为300 r·min^-1的最佳絮凝工艺参数下,垃圾渗滤液纳滤浓缩液的色度、腐殖质及COD去除率分别为79.8%、59.2%和73.3%,B/C从0.09增至0.22,生物毒性由92.4%(高毒)降至50.6%(重毒)。垃圾渗滤液纳滤浓缩液絮凝工艺的出水进一步采用O₃/MNBs工艺处理,在臭氧进气量为400 mL·min^-1,初始pH=11,反应温度为30℃的最佳工艺参数下,絮凝出...     

典型农业废弃物干式厌氧发酵产氢影响因素的研究

以5种典型农业废弃物(猪粪、鸡粪、秸秆、餐饮垃圾和厨余垃圾)为研究对象,采用干式厌氧发酵产氢技术,研究不同初始pH、温度对产氢潜力和代谢途径的影响。结果表明,当中温、初始pH为7.0时,餐饮垃圾产氢效果最佳,最大累积产氢量为261.96mL,最大产氢速率为15.18mL/h,氢气体积分数最大值为64.61%;当中温、初始pH为6.0时,秸秆产氢效果最好,最大累积产氢量为254.41mL,最大产氢速率为24.50mL/h,氢气体积分数最大值为65.54%。5种农业废弃物干式厌氧发酵产氢的代谢途径均以丁酸型发酵为主。     

超高温菌好氧堆肥技术对餐余垃圾中油脂、盐分的处理效果研究

餐余垃圾高油高盐特征是影响其堆肥化效果的重要因素。从超高温环境下培养出以芽孢杆菌属(Bacillus)为核心的超高温菌群,考察超高温菌群对餐余垃圾好氧堆肥化过程中堆体温度、物料含水率、pH、种子发芽指数等的影响,并分析好氧堆肥化过程中微生物种群的变化。结果表明,添加超高温菌群后,餐余垃圾好氧堆肥化温度最高可达83℃,75℃以上温度可以维持6 d,含水率由50.23%下降至26.71%,油脂、盐分质量分数分别从1.94%、3.62%降低至0.15%、0.88%,降解率较未添加超高温菌群的对照组分别提升了15.30百分点、17.29百分点。芽孢杆菌属和芽孢八叠球菌属(Sporosarcina)是维持超高温的重要菌属,堆肥芽孢杆菌属(Compostibacillus)和芽孢八叠球菌属是提高油脂、盐分降解效率的重要菌属。超高温菌好氧堆肥化技术处理餐余垃圾相较于传统好氧堆肥化技术能有效提高餐余垃圾中油脂、盐分的降解效率,在一定程度上促进了相关菌种的生长,提高堆体腐熟程度。     

脂肪酶强化餐厨垃圾厌氧产甲烷及其影响因素研究

油脂降解缓慢是影响餐厨垃圾厌氧发酵的重要原因。应用脂肪酶强化餐厨垃圾厌氧产甲烷,探究了脂肪酶投加量、温度和pH对产甲烷的影响。结果表明,脂肪酶能够促进餐厨垃圾厌氧发酵的水解和酸化,为产甲烷菌提供物质基质,还能提高脱氢酶的活性。脂肪酶最佳投加量为0.4g/L,最适温度为35℃,最适pH为7.0。     

低温条件下摇动床生物膜反应器处理生活污水的中试研究

采用摇动床生物膜反应器,在中国北方冬春季5～10℃的低温条件下,以城市生活污水处理厂的二级处理出水为水源进行了工作体积4.8 m3的反应器深度处理的中试研究。中试过程以COD、NH4+-N和浊度的去除率为考察指标。实验结果表明:反应器对生活污水深度处理的合适的工艺参数为进水温度10℃,停留时间(HRT)4.8 h,气水比4∶1,曝气量4 m3/h,水流量1.0 m3/h,采用每间隔4 h曝气4 h的间歇式曝气方式;在低温条件下,对污水的COD和NH4+-N的去除率分别为30%和50%,而对浊度的去除率较低。中试表明,摇动床生物膜反应器可应用于中国北方冬春季低温条件下对水中COD和NH4+-N的去除。     

响应面法优化黄粉虫幼虫处理餐厨垃圾饲养条件的研究

研究了黄粉虫幼虫处理餐厨垃圾的方法.首先在饲养温度、饲料含水量和饲养密度等条件下进行单因素实验,然后,以利用率为指标,运用响应面法优化了黄粉虫幼虫处理餐厨垃圾的饲养条件,结果表明,最佳饲养条件为饲养温度26.7℃、饲料含水量14.5％、饲养密度4.1头/cm2.在此饲养条件下,黄粉虫对餐厨垃圾利用率理论值为38.72％,实际餐厨垃圾利用率为38.88％,相对误差为0.41％,说明利用黄粉虫幼虫处理餐厨垃圾具有较好的效果.     

环境温度对污泥堆肥过程的影响

在不同的环境温度下 ,采用强制通风静态仓污泥堆肥中试实验系统进行了五种调理剂的污泥堆肥实验。结果表明 :环境温度对污泥堆肥过程的堆体温度有影响。在寒冷的冬季 (气温范围为 -1 4～ 5.0℃ ,平均气温为 -5.1℃ ) ,污泥堆肥的堆体中层温度能顺利达到设定温度( 60℃ ) ,并能保持一段高温期 (约 9d) ,堆肥产品达到了无害化国家标准。在污泥堆肥过程 ,不必对堆料的 pH值进行调整。     

餐厨垃圾与活性污泥混合厌氧发酵研究

为实现固体废弃物的能源化利用,对餐厨垃圾与污水处理厂活性污泥进行混合厌氧发酵,通过单因素实验考察了餐厨垃圾与活性污泥的物料配比、TS质量分数、接种量及温度等因素对产气性能的影响,在此基础上利用正交实验探索多因素共同作用对混合厌氧发酵产气特性及产甲烷量的影响。结果表明,多因素对累积产甲烷量的影响顺序为接种量TS质量分数温度物料配比,混合厌氧发酵的最佳条件为物料配比4∶6(质量比)、TS质量分数6%、接种量55%(质量分数)、温度40℃。三次函数可以用于模拟最佳条件下混合厌氧发酵过程中日产甲烷量与发酵时间的关系,模型拟合效果较好(P0.001),达到极显著水平,R~2为0.832,拟合结果可靠性高。     

基于新型絮凝剂和专用絮凝反应器的垃圾渗滤液处理中试研究

针对实验室所得垃圾渗滤液专用铁镁铝复合絮凝剂配方进行了批量扩大化生产,设计开发了中试专用絮凝反应设备,在垃圾填埋现场进行了絮凝中试实验。研究结果表明,最佳搅拌速度为170 r/min,最佳投药量为20%,COD去除率大于50%,BOD去除率大于30%,渗滤液可生化性由0.4提高到0.65,色度去除率约70%～80%,重金属去除率大于80%,优于同类常规市售絮凝剂聚铁、聚铝、聚铝铁;垃圾渗滤液处理专用絮凝反应器能满足设计开发要求,具有处理效果好、结构紧凑、多功能、自动化程度高、方便移动适于现场实验等特点;为适应渗滤液絮凝反应剧烈、产生大量泡沫、影响固液分离效果的特点,专用絮凝反应器固液分离部分的细部尺寸应进一步优化调整。     

湿热水解处理餐厨垃圾氮素转化规律

为了研究餐厨垃圾湿热水解过程中氮素的变化规律,设计了10、30、60、90和120℃5个温度水平以及30、60、90、120、150和180min6个加热时间水平,进行了30组完全实验,对不同湿热条件下餐厨垃圾粗蛋白、TN、NH4＋-N、NO3-N、有机氮及氨基酸等氮的不同存在形式的变化规律进行实验研究。结果表明,10、30及60℃条件下蛋白质的高级结构不会改变,利于粗蛋白的积累,且在温度120℃,加热时间90min条件下粗蛋白百分含量最高,占干物质的31．34％;随温度的升高和加热时间的延长TN、NHf-N和有机氮含量均上升;当温度达到120℃,由于水解反应,各温度处理下NHf．N浓度超过有机氮浓度,而NO3-N始终维持较低水平。氨基酸总量随温度的升高和水解时间的延长呈上升趋势,当温度达90％,加热时间达180min时,处理后餐厨垃圾总氨基酸百分含量最高,达164％,但温度达到120℃时,随着处理时间的延长,餐厨垃圾总氨基酸含量明显降低。