餐厨垃圾发酵制备生物燃料丁醇的研究

餐厨垃圾含丰富有机质,是潜在的廉价优质生物质资源;丁醇是继乙醇后的一种极具潜力的新型生物燃料。探索了以餐厨垃圾糖化液为原料,通过微生物发酵制取生物燃料丁醇。首先从实验室现有5株产丁醇梭菌中,优选出Clostridium beijerinckii NCIMB 8052作为丁醇生产菌,并考察在未添加任何营养物质,且不调节pH的条件下(简称非调控状态),以糖化液作为底物进行丁醇发酵的可行性。结果表明:非调控状态发酵的丁醇产量仅为5.96 g/L,并产生"酸崩"抑制;添加0.3%(w/V)Ca CO_3提高了糖化液pH缓冲能力,可解决"酸崩"问题,并将丁醇产量、总溶剂产量及丁醇生产速率分别提高了57.8%、53.1%和90.6%。这证明餐厨垃圾做为原料用于燃料丁醇生产是完全可行的。     

中国餐厨垃圾管理现状研究

基于网络报道,对截至2015年9月的全国100多座城市(区)的餐厨垃圾管理情况进行了信息搜索和汇总整理,由此对国内餐厨垃圾管理规定、各省市餐厨垃圾处理能力、国内餐厨垃圾处理设施整体建设进度、餐厨垃圾处理工艺技术应用、不同项目的建设投资进行了统计分析,并从设施建设、收运体系、监管体系、收费制度4个方面对国内餐厨垃圾管理的发展趋势进行了展望。     

城镇餐厨垃圾生物质可再生资源利用调查研究——以乌当区振华小区为例

本次研究按月和季度跟踪调查乌当区振华小区日常生活垃圾分类回收情况,对比分析综合得出餐厨垃圾生物质可再生资源回收利用率,四季有异,其中秋季最高,冬季最低,平均占70%。     

餐厨垃圾乳酸发酵过程中的微生物多样性分析

采用PCR-DGGE等分析手段,研究了餐厨垃圾乳酸发酵过程中的微生物种群动态变化.结果表明,餐厨垃圾不灭菌而接种的开放式发酵体系中微生物的多样性高于灭菌后接种的非开放式发酵体系,而乳酸产量也是前者高于后者.说明发酵体系中的微生物多样性与乳酸产量有很大的相关性.通过对部分条带的测序可知,餐厨垃圾开放式发酵体系中除含有接种用的嗜淀粉乳杆菌外,还含有很多土著乳酸菌,如Lactobacillus sp.、Lactobacillus casei和Lactobacillus plantarum,以及土著水解菌,如假单胞菌属(Pseudomonas sp.)等,这些土著菌的存在是促进乳酸发酵的重要因素.PCR-DGGE结合技术对于成分复杂的餐厨垃圾中的细菌种群结构的动态变化分析是可行的.     

Plackett-Burman实验设计优化餐厨垃圾发酵产燃料酒精的研究

针对餐厨垃圾中营养元素含量丰富的特点,利用运动发酵单胞菌对餐厨垃圾发酵生产燃料酒精,采用Plackett-Burman实验设计分析多种酶制剂和营养物质对发酵过程的影响. 结果表明,糖化酶和蛋白酶对于酒精发酵影响显著,其他酶和营养物的添加对发酵均无显著影响,说明餐厨垃圾自身所含的丰富营养即可以满足细菌生长的需要. 进一步的单因素试验分析表明糖化酶的最佳添加量为100 U/g. 当同时添加100U/g 蛋白酶和100 U/g 糖化酶时,酒精产量达到最大值53g/L, 比单纯添加糖化酶时产量高10%,其酒精转化率为44%. 经酒精发酵后,餐厨垃圾粗蛋白增加了1.5倍且纤维素含量较低,可作为饲料使用. 利用餐厨垃圾产酒精不仅处理了污染严重的废物,同时也为酒精生产提供了廉价的原料,具有较高的环境效益和经济效益.     

餐厨垃圾固态发酵过程中挥发性脂肪酸与产气的变化关系研究

为了研究餐厨垃圾固态发酵过程中挥发性脂肪酸(VFAs)与产气的变化关系,采用中温(37.0±0.2)℃连续式发酵,在完全混合CSTR反应器中连续运行100 d,分析餐厨垃圾固态发酵过程的启动、运行、失衡、失衡后恢复及实现固态发酵全过程各参数的变化趋势,重点研究VFAs各成分与产气、pH等的关系.结果表明,餐厨垃圾固态发酵实验过程可划分为4个时期:适应期(0~13 d)、启动期(14~30 d)、抑制期(31~50d)、恢复及稳定期(51~100 d).不同时期的容积产气率、VFAs及各参数均表现出不同的阶段性变化.在餐厨垃圾固态发酵全过程中,pH保持在5~7之间,正丁酸比例一直处于较高水平;VFAs与pH和容积产气率在初期基本保持反比关系,最终在稳定期达到平衡,均稳定在一定范围内波动.在恢复及稳定阶段以NaOH稀碱液调节当日回流渗滤液的pH值,在第63 d时pH值上升至6.76,VFAs含量稳定在20~22 g·L~(-1)之间,产气量明显提高;在81 d时TS达到20%以上,系统容积产气量和生物降解率均保持相对稳定.     

餐厨垃圾资源化处理工艺研究

为了寻找一种对餐厨垃圾进行无害化、资源化的处理工艺,在调查研究分析国内外各种技术的基础上,采用高温燕煮消毒、微生物固一液发酵等综合处理的工艺将餐厨垃圾中的油生产生物柴油、水中水回用或排放、微生物发酵产生沼气、沼渣转化成为高蛋白饲料或生物肥料.从而真正的实现了餐饮垃圾的无害化、资源化、减量化,并将大大推动社套、经济和生态各方面的可持续发展.     

餐厨垃圾固态发酵挥发性脂肪酸全过程变化分析

在中温(37.0±0.2)℃条件下,通过连续实验将餐厨垃圾在完全混合厌氧消化反应器(CSTR)中运行100 d,研究餐厨垃圾固态发酵过程的中间产物挥发性脂肪酸全过程变化,重点研究在不同时期各组分挥发性脂肪酸含量及变化趋势.结果表明:(1)餐厨垃圾固态发酵实验过程可划分为4个时期:适应期、启动期、抑制期、恢复及稳定期;(2)实验初期,总挥发性脂肪酸浓度不断上升,在第19 d浓度达到最大值27.22 g·L-1,其中乙酸浓度最高为6.49 g·L-1,正丁酸浓度为6.10 g·L-1,戊酸浓度最低,仅为3.26 g·L-1;抑制期总挥发性脂肪酸浓度波动异常,各组分挥发性脂肪酸呈无规律性变化,系统产酸产气平衡遭到破坏;恢复及稳定期,调节当日回流渗滤液的pH使其接近7.0,在第75 d时TS含量20%,达到固态发酵,系统产酸产气基本恢复稳定,总挥发性脂肪酸浓度呈稳定性变化,最终稳定在20~23 g·L-1,其中正丁酸浓度最高,其浓度为5.43 g·L-1,丙酸浓度最低,其浓度为2.01 g·L-1.     

餐厨垃圾规范管理研究

餐厨垃圾的规范管理不仅仅是环境保护或市容环境卫生问题,泔水猪、地沟油等敲响了食品安全的警钟.为此,从处理技术和管理制度两个层面出发,研究如何规范管理餐厨垃圾颇具现实意义.     

园林/餐厨垃圾联合堆肥工艺研究

以干草落叶混合物及酒店餐厨垃圾为原料,在自然通风条件下,利用自行研制的引风式堆肥装置,通过为期10d的园林/餐厨垃圾混合物高温好氧初级发酵,研究混合原料中餐厨垃圾不同配比对园林垃圾快速堆肥效果的影响。结果表明:在质量配比75.64%、67.45%、51.37%中,当餐厨垃圾质量比67.45%时,含水率61.15%对园林垃圾堆肥效果最好,减容率24.83%,减重率28.33%,初级发酵结束C/N比15.41。     

不同储存条件下餐厨垃圾的变化特征及其厌氧消化产气潜力

餐厨垃圾在储存、运输过程中容易腐败变质,对其资源化利用有一定影响。考察了不同条件下储存时餐厨垃圾pH和细菌总数的变化规律,研究了室温以及5℃条件下,不同储存时间的餐厨垃圾的厌氧发酵产气潜力。结果表明:随储存温度的降低,餐厨垃圾pH值的下降趋势有所减缓,在5℃条件下,8 h内可使餐厨垃圾的pH维持在6.0以上;15℃下餐厨垃圾储存8 h以内,细菌总数小于1.0×10~6cfu/g。室温(30℃)新鲜垃圾的累积产气量最高,达到1 422 mL。在5℃下储存4 h内的餐厨垃圾,其厌氧发酵累积产气量与新鲜餐厨垃圾的产气结果相当,而在5℃下储存8 h时,产气量与新鲜垃圾相比下降了3%,之后,随着储存时间的延长,累积产气量逐渐下降。     

餐厨垃圾处理技术分析

目前餐厨垃圾处理方式有粉碎直排、填埋处理、焚烧、堆肥处理、饲料化处理、生物发酵制氢、厌氧消化产甲烷、发酵产酒精等。分析其不足之处并突出能源化处理对环境影响小,应用前景广阔。此外,利用厨余垃圾制取乳酸,进而合成生物降解性塑料(聚乳酸)的技术,可为治理困扰人类的"白色污染"做出贡献。     

多因素共同作用对中温条件下污泥与餐厨垃圾联合厌氧发酵产H2的影响

污泥与餐厨垃圾联合厌氧发酵产H₂既可减少环境污染,又可制备清洁能源,是一种理想的有机固废处理处置技术。通过4因素5水平正交设计的批式实验及产氢动力学,探究餐厨垃圾C/N、混合体系C/N、含水率、初始pH值4个主要因素共同作用对中温条件下污泥餐厨垃圾联合厌氧发酵产H₂的影响。极差与方差分析结果表明：4个主要因素对联合厌氧发酵产H₂结果影响较明显,而餐厨垃圾C/N和混合体系C/N的交互作用对产H₂结果的影响不显著。不考虑交互作用,以比氢气产量为产H₂效能主要表征指标,最终确定餐厨垃圾C/N为20,联合发酵体系C/N为10,初始pH值为7,含水率为90%时,产H₂效能最佳,此时的累积产氢量为1499.6 mL,比氢气产量为140.96 mL H₂/g DS,最大产氢速率为21.73 mL H₂/h,最大H₂浓度为55.79%。     

厨余垃圾半连续干式厌氧发酵的影响因素研究

探究了半连续干式厌氧发酵过程中有机负荷（organic loading rate,OLR）、搅拌速率和物料停留时间对甲烷产量的影响;并采用结构方程模型探究调控因素与厌氧体系中间产物和甲烷产量的动态变化。结果表明:提高OLR至5.5 g VS/（L·d）时,产甲烷效果最佳,平均日甲烷产量达到3084.40 mL/（L·d）。提高搅拌速率和物料停留时间可促进甲烷产生,但过低或过高的停留时间会导致NH₄+-N和VFAs积累并抑制厌氧产甲烷过程;综合考虑,搅拌速率为20 r/min,停留时间为1 d最有利于甲烷的生成。结构方程模型结果显示:在厨余垃圾半连续干式厌氧发酵过程中,搅拌速率和物料停留时间对甲烷产量的影响大于OLR,其标准总效应分别为0.435、0.370和-0.04,这主要是由于提高搅拌速率有效缓解了干式厌氧发酵中VFAs对甲烷产量的抑制效应。     

城市生活有机垃圾湿式动态厌氧发酵工艺

对城市生活有机垃圾处理技术现状进行分析的基础上,结合我国国情,提出一种新型的湿式动态厌氧发酵工艺。进一步论述了湿式动态厌氧发酵工艺方案选择,重点介绍该工艺的流程,各部分结构的功能。最后,总结该工艺的优点,对工艺的不足之处进行了探讨并提出相应的处理措施。     

混合发酵法降解多氯联苯的试验研究

利用混合发酵法可有效地降解多氯联苯。模拟实验表明,Aroclor 1016和Aroclor 1254在木屑与活性污泥或餐厅残渣的混合物中,经七周发酵均有一定程度的降解,最高可达60％。     

C/N对城镇固体废物厌氧消化产甲烷性能的影响

为了探究C/N对城镇固体废物(TSW)厌氧消化的影响,建立了半连续流反应器,通过向TSW中添加不同量餐厨垃圾来调节C/N(19. 1、24. 6、31. 2、41. 8)并探究了对应的TSW产甲烷特性。结果表明:当C/N由19. 1提高至24. 6时,甲烷产量由328. 2 mL/g增加至374. 6 mL/g,然而进一步提高C/N至41. 8时,甲烷产量下降至253. 9 mL/g。TSW厌氧消化产甲烷的最佳C/N为24. 6,此时日甲烷产量也最大,pH在6. 9～7. 0波动,体系中挥发性脂肪酸(VFA)含量为923～977 mg/L,这主要与产甲烷菌消耗有关。且C/N为24. 6时,厌氧消化过程中体系内的蛋白酶、滤纸酶、CMC酶的活性最强。     

新兴污染物对剩余污泥厌氧发酵产氢的影响研究

厌氧发酵产氢是污泥资源化利用的一种重要途径,然而污水处理过程中新兴污染会通过各种途径转移至污泥中,影响污泥的后续处理。总结了抗生素、表面活性剂、工业添加剂、溴系阻燃剂(BFR) 4种新兴污染物在污泥中的污染现状,阐述了新兴污染物对污泥发酵产氢的影响,并揭示了相关作用机制。同时,分析了新兴污染物在污泥发酵体系的降解转化规律。最后,对今后污泥中新兴污染物的研究做了展望,以利于污泥的资源化利用。