厨余和污泥不同混合比例碱处理产氢特性研究
碱处理对剩余污泥预处理的研究
９
Ｉ ｏ ｐ Ｈ
１ １
１ ２
Ｏ
图 １ 同投碱量 Ｓ Ｏ 不 Ｃ Ｄ的变化 ２ 破解前后 ｐ 、 Ｈ的变化 图２ 是碱处理过程中污泥 ｐ Ｈ的变化 ， 的消耗 。由于污泥中存 即碱 在大量微生物 ， 微生物的生命活 动会 产生一些酸性物质 ， 这些 酸性物质 释放到细胞外 ， 能够 中和一部分碱 ， 使污泥 的 ｐ Ｈ值 下降。 ３ 破解后蛋 白质的变化 、 从 图 ３ 以看 出碱处理过程 中污泥上清 液含蛋 白质浓 度随 ｐ 可 Ｈ的 增加而增加 ， 主要原因有两点 ： 高的 ｐ Ｈ可以破坏污泥 的絮状结构 释放 胞外 聚合物 ， 而水 解蛋 白质 ； 进 同时可 以破 坏生物 的细胞结构 ， 微生 使 物 中的蛋 白质从胞 内释放 出来 ， 因此提高 了污泥液相 中的蛋 白质浓度。
１破 解 后 Ｓ Ｏ 的变 化 、 Ｃ Ｄ
１０ ８ １０ ６ ● １Ｏ ４ １０ ２ ｌＯ Ｏ
蠖 餐 ８ Ｏ
皿
啦Ｉ ６ Ｏ
４ ０
污泥溶解性 化学需氧 量（ Ｏ ） Ｓ Ｄ 是评价 污泥破解 效果 的重 要参数 。 Ｃ 由图 ｌ 可知污泥液相中 Ｓ Ｏ Ｃ Ｄ随着 ｐ Ｈ的升高而增加 ， 即随着加碱 量的 增加而增加 ，Ｈ ９和 ｐ １ ｐ＝ Ｈ＝ ２时最大 相差达 到 ５ ２６０ ｍ ／ ，Ｈ＝ ２时 ７ ．２ ８ ｇＬ ｐ １ Ｓ ＯＤ的变化是原污泥的 ５８ Ｃ ，７倍。 由结果可看 出， ｐ 低 Ｈ值 只能破坏 污 泥的絮凝结构 ，而不能破 坏微生物的细胞结构 ，因此 Ｓ Ｏ Ｃ Ｄ的增加 较 少； 而高 ｐ Ｈ值破坏上述 ２ 种结构 ， 使污泥微生 物细胞 中原来 不溶性 的 有机 物从胞 内释放 ， 为溶解性 物质 ，从 而提高了污泥液相中的 Ｓ Ｏ 成 ＣＤ
碱的类型对剩余污泥碱性发酵及脱水性能的影响
（ １ ． 北 京 工 业 大 学 北 京 市水 质 科 学与 水 环 境 恢 复 工 程 重 点 实验 室 ；
北京 市 污水 脱 氮 除磷 处理 与过 程 控 制 工 程 技 术 研 究 中心 ， 北京 １ ０ ０ １ ２ ４ ；
ｓ ｌ ｕ ｄ ｇ ｅ（ Ｗ ＡＳ ）ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｆ ｏ ｕ ｒ ｔ ｙ ｐ ｅ ｓ ｏ ｆ ａ ｌ ｋ ａ ｌ ｉ ｎ ｅ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ，ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｗｅ ｒ ｅ ＫＯＨ ，Ｎａ ＯＨ ，Ｃ ａ （ ０Ｈ ） ２ ａ ｎ ｄ Ｎａ ２ ＣＯ３ ，
２ ． 东 北师 范 大 学 城 市与 环 境 科 学 学 院 ， 长春 １ ３ ０ ０ ２ ４ ）
摘 要 ： 在 温度 ３ ５℃ 、 Ｐ Ｈ一１ ０条 件 下 ， 对 比研 究 了 １ ４ ｄ内剩 余 污 泥在 ＫＯＨ、 Ｎａ ＯＨ、 Ｃ ａ （ ＯＨ） 。 和 Ｎａ 。 Ｃ Ｏ。 这 ４种碱性 条件 下 的水解产 酸性 能 、 脱 水性 能 、 氨 氮和 正磷 酸释 放情 况 以及 污 泥减 量情 况 。 结果表 明 ： 剩余 污泥在 ４种碱 性条 件 下表 现 出不 同的水 解产 酸能 力 、 脱 水性 能 、 以及 污泥减 量情 况 。 污泥水解 能力排 序 为 Ｎａ ２ Ｃ Ｏ 。 ＞ Ｎａ ＯＨ ≈ ＫＯＨ ＞ Ｃ ａ （ ＯＨ） ２ ； 产酸 能力排 序 为 Ｎａ ＯＨ ＞ ＫＯＨ ≈ Ｎａ ２ Ｃ Ｏ 。 ＞ Ｃ ａ （ ＯＨ） ２ ； 脱 水性 能排序 为 Ｃ ａ （ ＯＨ） ２ ＞ Ｎａ ２ Ｃ Ｏ。 ＞ Ｎａ ＯＨ ≈ ＫＯＨ， 氨 氮和 正磷 酸 盐释
放 量排序 均 为为 Ｎ ａ Ｃ Ｏ。 ＞ Ｎａ ０Ｈ ≈ Ｋ０Ｈ ＞ ｃ ａ （ ＯＨ） 。 。剩余 污泥在 Ｎ ａ Ｃ Ｏ 。 条件 下挥发 性 悬浮
污水厂污泥与厨余垃圾联合好氧消化的实验方案及可行性研究
污水厂污泥与厨余垃圾联合好氧消化的实验方案及可行性研究摘要随着我国污水处理率的不断提高，污水厂污泥的处理量越来越大，污泥处理费用一般占到污水处理厂运行费用的50%，厨余垃圾也是造成环境污染的一个重要方面，为了能够减少环境污染，把污水厂污泥和厨余垃圾的联合好氧消化，不但能够对进料中的固体含量进行降低，还可以有效的促进进料中的营养平衡，并且能够把污泥中的重金属离子浓度进行降低，有效的提高降解能力。
下面本文就对污水厂污泥和厨余垃圾联合好氧消化的可行性进行研究，并简要提出了一个实验方案。
关键词污水厂污泥；厨余垃圾；好氧消化；可行性中图分类号x5 文献标识码a 文章编号1674-6708（2013）82-0086-020 引言据2008年中国环境状况公报报道，我国的污水处理率已经达到了66%。
随着我国污水处理率的不断提高，污水厂的污泥产量也在逐步提高，目前大量污泥的处理与处置已成为污水处理厂面临的重大挑战。
厨余垃圾也被称为城市生活垃圾，主要成分是淀粉类、动物脂肪类以及食物纤维类等有机物质，具有易腐发臭和易生物降解等的特点。
目前也已经是造成环境污染的一个重要方面。
好氧消化目前是一种常用的污泥处理方法，但是因为污泥中生物的可降解能力较差，其降解效果不够显著[1]。
如果把污泥和厨余垃圾联合进行好氧消化，那么其效果如何呢？下面本文就对污水厂污泥和厨余垃圾联合好氧消化的可行性进行研究。
1 污水厂污泥和厨余垃圾的常规处理方法污水厂污泥的处理是当前环境科学中一个重要的研究课题。
在西方发达国家，由于技术比较先进，对于污泥的处理策划程度比较高，但各地其处理方法也有所不同。
其中西欧主要以间接热干化为主，美、英以及北爱尔兰则主要以填埋和农用为主。
而我国因为经费和技术上的局限性，目前对于污泥处理还没有一个合理稳定的方法，总体来说主要还是以填埋和堆放为主。
据有关资料统计，我国90%以上的污水处理厂都没有配套的污泥配套设备。
在一些地方，已经出现由于滥用污泥而引起的重金属污染、有机物污染以及病虫害等问题。
城市污水处理厂污泥与餐厨垃圾混合好氧堆肥的研究的开题报告
城市污水处理厂污泥与餐厨垃圾混合好氧堆肥的研究的开题报告一、研究背景和意义：城市污水处理厂在处理污水过程中会产生大量的污泥，而传统的填埋处理会对环境造成污染。
因此，如何科学有效地处理污泥成为了城市环境治理中必须解决的问题。
餐厨垃圾是城市生活垃圾中的一个重要组成部分，其大量产生也成为了垃圾处理中的难题。
因此，将两种废弃物混合利用，不仅可以解决污泥处理的问题，而且还可以降低餐厨垃圾的排放量，进一步提高资源利用效率。
本研究旨在通过将城市污水处理厂污泥与餐厨垃圾混合好氧堆肥的方式进行处理，达到环境治理和资源利用的双重目的。
二、研究内容：1、混合比例的优化研究：通过对不同比例的污泥与餐厨垃圾的混合尝试，确定最佳的混合比例。
2、好氧堆肥工艺的优化研究：通过对好氧堆肥过程的优化，如通风量、湿度、堆积方式等因素的调控，提高堆肥过程的效率和稳定性。
3、堆肥成熟度的检测研究：通过检测堆肥的成熟度，确定处理过程的有效性和目标是否达成。
4、堆肥后的土壤改良效果研究：通过对处理后的土壤进行测量和分析，探究处理后土壤的改良效果。
三、研究方法：1、实验室试验法：通过对不同混合比例的污泥与餐厨垃圾进行好氧堆肥处理，分析处理过程中的各项因素，确定最佳的混合比例和处理条件。
2、现场试验法：在实际环境条件下进行堆肥处理，并对堆肥成熟度和处理效果进行检测。
3、数据分析法：通过对试验数据的统计和分析，确定处理过程的有效性和可行性。
四、预期成果：1、确定最佳的污泥与餐厨垃圾混合比例和处理条件。
2、制定好氧堆肥的优化工艺方案。
3、建立污泥和餐厨垃圾混合堆肥的相关技术指标和标准。
4、探究堆肥后土壤改良效果，为城市垃圾处理和土壤治理提供科学依据。
五、研究计划：第一年：初步确定污泥与餐厨垃圾混合比例，搭建好氧堆肥试验装置，开展实验室试验并进行数据采集和分析。
第二年：对好氧堆肥工艺进行优化研究，确定最佳处理条件，并进行现场实验。
第三年：对实验结果进行数据分析和总结，编制技术指南和标准，并进行相关推广和应用。
利用餐厨垃圾循环半连续厌氧发酵产氢研究
利用餐厨垃圾循环半连续厌氧发酵产氢研究杨占春陈晓晔朱建良摘要：利用餐厨垃圾采用半连续厌氧发酵进行产氢的研究。
实验结果表明以高温（100℃）预处理15min的厌氧活性污泥为种泥，在温度37℃，pH6.0左右，较宽的稀释率（1.0～4.0d-1）范围内，均能较好的实现厌氧发酵产氢。
在稀释率D=2.4d-1下，流出液中乙醇、乙酸、丙酸、丁酸和戊酸的质量分数分别为5.6％、29.6％、5.4％、58.5％和0.9％，产氢过程属于典型的丁酸型发酵，最终氢气的体积分数可达60％，氢气的产生速率为5.49m3/（m3•d）。
将厌氧发酵液相产物作为稀释液返回到反应器中，反应器的产氢能力大幅度的提高，当回流比R=0.8时，最大产氢速率可达10.9m3/（m3•d），最终氢气的含量可达65％，厌氧发酵反应器的产氢能力提高了约130％。
关键词：厌氧活性污泥；餐厨垃圾；制氢；回流比随着化石能源储量日益减少，面临着枯竭的危险的同时，化石能源的使用带来的环境污染问题严重威胁着人类的健康和生存，因此开发清洁新能源成为全球关注的新热点之一。
氢气具有清洁无污染、能量密度高等特点，被认为是二十一世纪最具应用价值的可再生能源之一。
目前制取氢气的主要途径有生物法制氢和物理化学法制氢。
与物理化学法制氢相比较，生物制氢具有能耗低、可再生等优势。
生物制氢包括微生物厌氧光合制氢和厌氧发酵制氢，与厌氧光合制氢相比，厌氧发酵制氢可利用有机物范围广、工艺简单、易于操作等优点，更具有发展潜力。
任南琪等人针对活性污泥处理有机废水产氢进行了比较深入的研究，还开发了高效反应器。
餐饮经营与居民生活的餐厨垃圾具有含水率高（70％～90％）、有机物含量高和营养丰富全面的特点。
随着生活质量的提高，餐厨垃圾占生活垃圾的比例越来越大，数据表明仅北京一天的餐厨垃圾就达1600t，餐厨垃圾厌氧发酵生产甲烷的技术己得到人们的广泛重视，同时人们逐渐认识到利用餐厨垃圾制氢具有很好的开发和应用潜力。
一种利用剩余污泥碱中和能力调节碱预处理污泥pH的方法[发明专利]
![一种利用剩余污泥碱中和能力调节碱预处理污泥pH的方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/53c8fa9da417866fb94a8ecb.png)
专利名称：一种利用剩余污泥碱中和能力调节碱预处理污泥pH的方法
专利类型：发明专利
发明人：胡勇有,李义勇,于子淇,毕薇,毕琪
申请号：CN201310604906.X
申请日：20131126
公开号：CN103626365A
公开日：
20140312
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种利用剩余污泥碱中和能力调节碱预处理污泥pH的方法。
该方法为，将碱预处理污泥或碱预处理污泥的上清液，与0.5-3.5倍体积的浓度为10-40g/L的剩余污泥混合，搅拌反应0.5-1h后，碱预处理污泥或碱预处理污泥的上清液的pH降低至7.5-10.0。
本发明利用剩余污泥的碱中和能力，通过在碱预处理污泥中投加剩余污泥来调节pH，以节省加酸的药剂消耗，降低了处理成本。
本发明的技术所处理后的碱预处理污泥或碱预处理污泥的上清液的pH降低至7.5-10.0范围，可以满足后续磷酸铵镁法回收磷氮和厌氧消化产甲烷的要求。
申请人：华南理工大学
地址：510640 广东省广州市天河区五山路381号
国籍：CN
代理机构：广州粤高专利商标代理有限公司
代理人：何淑珍
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剩余污泥碱性发酵生产性实验研究
***水处理厂剩余污泥碱性发酵生产性实验研究1.项目概况*****（北厂），用于处理园区内的工业废水和生活污水，尾水排入周山河。
污水处理厂一期工程位于高新技术工业园南部临周山河河岸处，吴州南路与周山河交叉口西北角。
于2004年投入运营，日处理能力5000 m3/d，尾水排放标准采用《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准（其它排污单位类别）。
*****（北厂）设计总规模为45000m3/d，其中，一期工程设计规模5000m3/d （已实施），扩建工程扩建规模20000 m3/d，远期工程扩建规模20000m3/d。
根据泰州经济技术开发区高新技术工业园的总体规划，本扩建工程建于一期工程处理设施的西侧，可利用规划用地约5公顷。
污水处理厂设计综合污水水质指标如下：pH 6~9COD Cr350 mg/LBOD5150 mg/LSS 150 mg/LNH3-N 35 mg/LTN 45 mg/LTP 3 mg/L碱度（以CaCO3计）100 mg/L尾水排放标准采用《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准，主要指标如下：pH 6~9COD cr≤50 mg/LBOD5≤10mg/LSS ≤10mg/LNH3-N ≤5(8) mg/LTN（以N计）≤15 mg/LTP（以P计）≤0.5 mg/L色度≤30倍粪大肠菌群数≤103个/L注：括号外数值为水温>12℃时的控制指标，括号内数值为水温≤12℃时的控制指标。
1.1.工艺流程根据对污水处理厂的调查分析，并参考同类型污水处理的工程经验，本污水处理厂扩建工程采用如下图所示的工艺方案。
表 1 扩建工程污水处理工艺流程污水经集水井提升泵提升后进入细格栅及沉砂池，其中7000m3/d污水进入一期工程的生化系统，其余18000m3/d污水进入新建的生化系统。
一期工程出水进入中间水池，经泵提升后与新建系统的出水进入曝气生物滤池进行深度处理，深度处理出水经紫外消毒后进入尾水提升泵房，经泵提升后经排放管道统一排放至新通扬运河。
厨余垃圾沼渣特性及资源化利用
厨余垃圾沼渣特性及资源化利用光大环保能源（杭州）有限公司，浙江省杭州市310000摘要：在两座厨余垃圾处理厂对厌氧发酵产生的沼气进行了部分筛选，并对其主要理化性质和营养指标进行了分析。
结果表明，垃圾厌氧发酵产生的pH值在7.23～8.14之间，不受碱度的影响。
盐的溶解度分别为1.78-1.85、2.62～2.91 mS/cm。
NaCl的含量不高，两厂之间的差异很明显。
有机质含量在20-30%之间，低于其他种类的甲烷。
总营养素含量超过5%；As、Cd、Pb、Cr的检出限分别为2.63、0.818、9.47～19.34、4.20～12.77 mg/kg。
结果表明，厨余垃圾残渣营养丰富，对人体毒性低，具有合理利用资源的潜力。
然而，甲烷和有机残渣的含量相对较低，直接影响其利用。
较低的腐殖质和发芽率表明，经厌氧发酵处理的厨房沼气对植物仍有较高的毒性。
因此，它可以作为有机绿化的基础，或作为生产高质量无机-有机复合材料的原料进行进一步加工和应用。
关键词：厨余垃圾；沼渣；资源化家庭厨余垃圾占湿垃圾的最大比例。
厌氧发酵是城市生活垃圾处理最重要的方法，其副产物营养丰富，资源利用价值高。
然而，由于早期管理阶段和技术限制，生活垃圾主要与厨房垃圾混合作为生活垃圾。
同时，厨余垃圾比餐厨垃圾含有更少的盐和脂肪，便于生物处理。
随着废物分类政策和《中华人民共和国固体废物污染防治法》第57条要求的全面实施，到2020年，厨余垃圾回收利用和环境无害化管理的组织工作由区内外地方政府环境卫生行政部门负责。
厨余垃圾的合理利用已成为研究热点。
本文分析了厨余垃圾厌氧发酵产生的生物残渣的性质，并对其资源化利用进行了研究，为烹饪过程中产生的沼泽残渣的利用提供了理论支持。
一、餐厨垃圾厌氧发酵处理工艺分类与流程1.餐厨垃圾归类为厌氧发酵过程。
分析了餐厨垃圾厌氧发酵方法的分类、优缺点，总结了餐厨垃圾厌氧发酵可分为湿发酵和干发酵（取决于餐厨垃圾中的干物质含量）、单相发酵和两相发酵（取决于反应顺序），平均温度发酵（取决于反应器温度）、分批发酵和连续发酵（取决于饲料）。
污水厂剩余污泥水解及其厌氧发酵产氢技术研究
污水厂剩余污泥水解及其厌氧发酵产氢技术研究一、本文概述随着工业化和城市化的快速发展，污水厂剩余污泥的处理与资源化利用已成为环境保护和可持续发展领域的重要议题。
污泥中富含有机物和微生物，具有潜在的能源价值。
因此，开展污泥水解及其厌氧发酵产氢技术研究，不仅有助于实现污泥的减量化和无害化，还能为清洁能源的生产提供新途径。
本文旨在探讨污水厂剩余污泥的水解技术及其厌氧发酵产氢的可行性，以期为污泥的资源化利用提供理论支持和实践指导。
文章首先对污泥水解的机理和影响因素进行深入分析，探讨不同水解条件下污泥中有机物的释放规律。
随后，重点研究厌氧发酵产氢过程中微生物的代谢特性，以及发酵过程中关键参数的优化。
通过实验室规模的试验，评估水解预处理对污泥厌氧发酵产氢效率的影响，并探讨发酵产物的利用价值。
对污泥水解及其厌氧发酵产氢技术的经济性和环境效益进行评估，为该技术的工业化应用提供参考。
本文的研究内容对于推动污泥资源化利用技术的发展具有重要意义，不仅有助于缓解环境压力，还能为清洁能源的生产提供新的技术路径。
二、污泥水解技术研究污泥水解是污泥厌氧发酵产氢过程中的重要环节，其目的在于破坏污泥中的有机物结构，释放出可供厌氧微生物利用的小分子有机物。
污泥的水解过程主要涉及到污泥中有机物的溶解、有机大分子的分解以及水解酶的催化作用。
在水解过程中，污泥中的多糖、蛋白质和脂肪等大分子有机物在水解酶的作用下被分解为单糖、氨基酸和脂肪酸等小分子物质。
这些小分子物质更容易被厌氧微生物利用，从而促进氢气的产生。
为了提高污泥的水解效率，研究者们采用了多种方法，如物理法、化学法和生物法。
物理法主要包括热处理、超声波处理等，通过这些方法可以改变污泥的物理性质，促进有机物的溶解和释放。
化学法主要是通过添加酸、碱、氧化剂等化学物质来破坏污泥中的有机物结构，提高水解速率。
生物法则是利用水解酶等生物催化剂来加速污泥的水解过程。
在实际应用中，应根据污泥的性质和产氢要求选择合适的水解方法。
餐厨垃圾与果蔬垃圾高温干式厌氧发酵产氢技术
理化性质 总固体( TS) / % 挥发性固体( VS) / % 总有机碳 / ( % TS) 总氮 / ( % TS) 碳 / 氮(C / N) pH 可溶性盐 / ( % TS) 纤维素 / ( % TS) 半纤维素 / ( % TS) 木质素 / ( % TS) 粗脂肪 / ( % TS) 粗蛋白 / ( % TS)
1. 3 方法
1. 3. 1 实验方法
发酵瓶的有效反应体积为400 mL,物料质量比
例以 VS 作为基准分别为 100 ∶ 0、80 ∶ 20、60∶ 40、50 ∶
50、40∶ 60、20∶ 80 和 0∶ 100,使每个发酵瓶的有机负荷
为 161. 80 g VS / L,用去离子水补充反应体积至 400
TS,通过比较在 550 ℃ 干燥前后样品质量的变化来计
算 VS,按公式(1) 计算有机物去除率。
有机物去除率 / %
=
VS前 - VS VS前
后
× 100
(1)
式中:VS前,发酵底物的初始 VS 含量;VS后,发酵底物 的最终 VS 含量。
总有机碳用 TOC 分析仪( Analytik jena,德国) 测
餐厨垃圾主要指日常生活中产生的厨房垃圾和 餐桌残余垃圾[1] 。 数据表明,中国城市餐厨垃圾的 年产生量约为 1. 1 亿 t[2] ,其中北京、上海等人口集中 城市的餐厨垃圾日产生量均已超过 9 000 t[3 - 4] 。 餐 厨垃圾具有高水分、高油脂、高盐分、易酸败降解、产 生难闻的气味和致病菌的特点[5 -6] 。 如果不及时处 理,腐烂速度非常快,产生的难闻气味和有毒有害物 质 不 仅 会 造 成 环 境 污 染, 而 且 还 会 威 胁 人 类 健 康[7 -8] 。 因此,科学有效地处理餐厨垃圾迫在眉睫。
不同预处理对餐厨垃圾厌氧联产氢气和甲烷的影响及其机理研究的开题报告
不同预处理对餐厨垃圾厌氧联产氢气和甲烷的影响
及其机理研究的开题报告
一、选题背景
随着城市化和人口的增长，餐厨垃圾的产生量快速增加，给环境和
城市管理带来了严峻的挑战。
同时，全球对可再生能源的需求也在不断
上升。
在这种背景下，利用餐厨垃圾进行厌氧联产氢气和甲烷，可以实
现垃圾资源化和能源可持续利用的目的，具有重要的实践和经济意义。
而不同的预处理方法在餐厨垃圾厌氧联产氢气和甲烷的过程中可能产生
不同的影响和机制，因此值得深入研究。
二、研究目的
本研究旨在探究不同预处理方法对餐厨垃圾厌氧联产氢气和甲烷的
影响及其机理，为垃圾资源化和能源可持续利用提供理论和实践依据。
三、研究内容
1. 文献综述：梳理国内外该领域相关的研究成果和现状，总结当前
问题和需要解决的技术难点。
2. 实验设计：根据文献综述和研究目的，设计不同预处理方法对餐
厨垃圾生物降解实验，包括垃圾采样、质量分析、菌群分析等内容。
3. 实验结果分析：对实验结果进行分析和归纳，比较不同预处理方
法对厌氧联产氢气和甲烷的影响和差异，探究其机理和影响因素。
4. 结论总结：根据实验结果和分析，总结不同预处理方法对餐厨垃
圾厌氧联产氢气和甲烷的影响及其机理，提出相关建议和未来研究方向。
四、研究意义
本研究将深入探究餐厨垃圾厌氧联产氢气和甲烷的技术路径和影响
因素，为垃圾能源化、资源化和可持续利用提供重要依据，促进环境保
护和绿色经济发展。
同时，本研究还将为厌氧发酵技术的发展提供理论支持和指导，具有重要的科学和技术价值。
不同预处理对餐厨垃圾厌氧联产氢气和甲烷的影响
不同预处理对餐厨垃圾厌氧联产氢气和甲烷的影响袁玲莉;孙岩斌;文雪;李秀金;袁海荣;邹德勋;刘研萍【摘要】通过批式两相厌氧消化实验,考察了不同预处理方式对餐厨垃圾和接种污泥厌氧消化联产H2和CH4的影响.酸预处理、碱预处理和热预处理都能够提高酸化阶段H2体积分数和累计负荷产氢体积,酸预处理时分别达到27.58％和40.06 mL·g-1VS,比餐厨未预处理的提高了2.03倍和2.76倍.酸化发酵液的组成与餐厨垃圾的预处理方式相关.采用碱预处理后VFAs与餐厨未经预处理的区别不大.酸预处理和70℃热预处理后乙醇含量显著降低,主要以乙酸和丁酸为主,乙酸、丁酸质量浓度之和分别达到5426.27 ng·L-1和5622.06 mg·L-1.不同方式预处理后的酸化发酵液在产甲烷阶段的累计负荷产CH4体积为631.43 mL·g-1VS ～669.26 mL·g-1VS.酸预处理餐厨的酸化发酵液产甲烷阶段累计负荷产甲烷体积最高,达到669.26 mL·g-1VS,比未预处理的提高了9.10％,高于70℃热预处理的.酸预处理餐厨的单位负荷氢气甲烷联产净能量收益最高,为24.37 kJ·g-1 VS,比未预处理的21.94 kJ·g-1VS提高了11.08％.【期刊名称】《中国沼气》【年(卷),期】2015(033)002【总页数】6页(P13-18)【关键词】餐厨垃圾;厌氧消化;联产;预处理【作者】袁玲莉;孙岩斌;文雪;李秀金;袁海荣;邹德勋;刘研萍【作者单位】北京化工大学环境科学与工程系,北京100029;中国城市建设研究院有限公司,北京100120;北京化工大学环境科学与工程系,北京100029;北京化工大学环境科学与工程系,北京100029;北京化工大学环境科学与工程系,北京100029;北京化工大学环境科学与工程系,北京100029;北京化工大学环境科学与工程系,北京100029【正文语种】中文【中图分类】X703;S216.4餐厨垃圾是城市生活垃圾的重要组成部分之一，包括居民餐饮过程中产生的食物残渣、食物加工的下脚料和废弃的食用油脂［1］。
餐厨垃圾发酵生物制氢研究进展
生物发酵产氢主要途径的机理研究。 在该假设中认 为膜结合氢化酶具有2个活性位点， 分别位于细胞 膜的两侧， 在细胞质的位点与NADH相互作用，而 位于胞外周质的一侧的位点与质子相互作用产生 氢气。 还原型辅酶Ⅰ（NADH+H+）可以与一定比例 的丙酸、丁酸、乙醇或者乳酸发酵相耦联，被氧化成 氧 化 型 辅 酶Ⅰ（NAD+），确 保 了 代 谢 中 辅 酶Ⅰ还 原 型与氧化型的平衡，同时该过程使发酵产氢的最终 产物成分种类与含量发生了变化，成为划分发酵类 型的重要依据。
Key words：fFood Wastewaste；Fermentationfermentation；Biobio-hydrogen
0 引言
餐厨垃圾指的是在居民日常生活以及食品加 工中产生的食物废料，主要来源于学校食堂、超市、
餐馆等餐饮服务业以及农贸市场等地点，是城市生 活垃圾的主要组成部分。 近年来，随着我国城市人 民生活水平的提高， 餐厨垃圾的产生量迅速增加。 据 统 计 ［1］， 国 内 主 要 城 市 的 餐 厨 垃 圾 产 生 量 均 已 超 过1000 t ／ d，其中北京高达1600 t ／ d，上海达1300 t ／
用纯菌种Clostridium posteurianum降解葡萄糖 ，氢 气的产量为1.5mol H2 ／ mol葡萄糖；Taguchi等［4］分离 得 到 了 一 株 产 氢 能 力 很 高 的 菌 种 Clostridium heijerincki AM21B， 产 氢 能 力 达 到1.8~2.0 molH2 ／ mol 葡 萄 糖 。 随 后 ， 他 们 又 从 白 蚁 体 内 分 离 出 Clostridium sp. No.2， 该菌种对木糖和阿拉伯糖具
长期以来，氢气被认为是一种清洁能源，也是 最理想的能源物质之一，用氢气替代普通化石燃料 可以有效避免大气污染与温室效应等环境问题。 然 而，氢气制取缺乏经济高效的技术手段，至今未能 突破工程应用的难题。 近年来，无需外加能源且成 本低廉的发酵生物制氢工艺得到了各相关领域的 重视。 发酵制氢技术是一种既能降解有机废水或废 物，还能产出清洁能源的生物制氢工艺，具有巨大 的发展潜力和工程应用前景，得到了越来越多科研 工作者的重视。 餐厨垃圾有机物含量极高，在去除 动物骨头、餐巾纸、筷子等少量杂质之后，挥发性固 体与总固体含量的比值（VS ／ TS）达到90%以上，十 分容易被生物降解。 此外，餐厨垃圾营养成分丰富， 配比均衡，是十分理想的厌氧发酵底物。 利用餐厨 垃圾生物降解获取清洁能源的发酵制氢工艺，对我 国固体废弃物污染控制及节能减排工作具有重要 意义。 本文对近年来餐厨垃圾发酵制氢技术在微生 物发酵制氢机理、工艺条件优化及动力学模型应用 方面所获得的研究进展进行综述。
厨余与污泥联合厌氧发酵制氢研究的开题报告
厨余与污泥联合厌氧发酵制氢研究的开题报告
一、研究背景
随着全球经济的发展和人口的增长，城市污水处理厂的废弃物日益增多，其中包括厨房废弃物和污泥等生物质。
这些生物质是一种有价值的资源，可以通过发酵和厌
氧反应生产出高品质的清洁能源，如氢气。
相较于传统的燃油，氢气具有高能量密度、无污染、可再生等优势。
因此，利用厨房废弃物和污泥联合发酵制氢成为了一种具有
广阔应用前景的研究领域。
二、研究目的
本研究旨在探究厨房废弃物和污泥联合发酵制氢的工艺及其优化控制参数，为清洁能源的生产提供一定的理论和实践基础。
三、研究内容
1、收集厨房废弃物和污泥等纤维素和质量比例适宜的生物质。
2、制备合适的发酵基质，包括添加剂、pH值等。
3、在恰当的压力、温度和细菌发酵条件下，进行厨房废弃物和污泥联合发酵制
氢实验。
4、优化反应条件，如反应时间、pH值、压力、菌落最适生长温度、搅拌速度等，以提高氢气产量和纯度。
5、通过GC-TCD等技术手段对反应产生的氢气进行分析和检测，了解制氢效率。
四、研究意义
厨房废弃物和污泥联合发酵制氢是一种新型清洁能源的生产途径，具有广阔的应用前景。
本研究的开展，不仅可以对制氢反应过程及其工艺参数进行优化调控，提高
氢气产量和品质，同时也可以在废弃物的再利用、减少污染、节约能源方面起到重要
作用。
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第３１卷第３期２０１０年３月太阳能学报ＡａｒＡＥＮＥＲ（；ＩＡＥ瓢＇Ｉ■Ｒ隋ＳＩＮＩＣＡＶ０１．３１．Ｎｏ．３Ｍａｒ．．２０ｌＯ厨余和污泥不同混合比例碱处理产氢特性研究宋庆彬，李爱民，鞠茂伟，刘卓（大连理上大学环境学院上业生态与环境上程教育部重点实验室，大连１１６０２４）摘要：以厨余垃圾和污泥为反应底物，加热预处理的污泥为发酵接种物，考察了碱处理下厨余与污泥不同混合比例的发酵产氧特性。
结果表明：不同ｐＨ碱液对厨余垃圾进ｊｊ预处理后，其效果以ｐＨ＝１３时最佳，预处理３ｈ后ＳＣＯＩ）和还原糖含量分别为３１３１６．８ｍｅ；，１．和５．５４ｍｅ４ｍＬ；碱预处理后的污泥与厨余联合发酵能够改善物料的营养平衡．缩短反应延迟时间到１ｈ内；当厨余与污泥混和比例为５：１时为本试验最佳的试验条件，其氢气含量、比产氢速率峰值和氢产率分别为５２．６９％，１．７３ｍＬＨ２，（ｈ・ｇｖｓ）和５０．２７ｍＬＨ２／ｇＶＳ。
关键词：产氢；发酵；厨余；污泥；碱处理中图分类号：Ｘ１７２文献标识码：ＡＯ引言将剩余污泥单独进行厌氧发酵时，挥发性固体（ｖｓ）去除率和产气量都很低，这是冈为污泥的呵生物降解能力很低。
水解速率慢是剩余污泥进行厌氧发酵的限速步骤。
随着厨余垃圾在城市垃圾中的比重不断上升，由于其含水率和有机成分都很高，因此很适合采用厌氧发酵上艺进行处理。
当前多数研究主要集中在污泥或者厨余的单独生物发酵制氢【ｌ’２】，对厨余和污泥的联合厌氧发酵制氢研究较少，本研究中将厨余垃圾与污泥联合发酵，可以稀释污泥中的有毒成分，有助于促进物料的营养平衡，实现元素、微生物及营养物质之间的互补，提高产气量以及降解能力，能够达到除废和产氢的双重效果。
彳日若简单混合，产氢效果不尽理想，因此本研究中采用碱处理进行产氢能力强化【３’４Ｊ。
本试验主要研究了在碱处理下厨余和污泥不同混合比例对发酵产氢特性的影响。
１材料与方法１．１接种物及发酵底物的预处理取自大连开发区污水处理厂经机械脱水后的泥饼，去除大颗粒杂质后，在８５。
Ｃ的恒温水浴下预处理１５ｒａｉｎ后，作为发酵产氢接种物，接种率为２０％（干基比例）。
厨余垃圾取自大连理工大学北ＪＩＪ学生生活区附近垃圾房，破碎至粒径为１０～２０ｍｍ。
厨余与污泥的含水率、髑量和ＶＳ量按照城市生活垃圾采样和物理分析方法（凹／Ｔ３０３９．９５）及城市污水处理厂污泥检验方法（ｑＩＴ２２１．２００５），采用烘干法测定。
厨余鸭量为６．９６％，ＶＳ量（髑％）为８８．４９，ＴＯＥ量（１ｓ％）为４６．４，ＴＫＮ量（髑％）为２．４；污泥髑量为１３．６１％，ＶＳ量（髑％）为７８．９２，ＴＯＣ量（偈％）为３２．８，ＴＫＮ量（，ＩＳ％）为４．８。
本试验采用ｐＨ＝１３的ＮａＯＨ碱液对一卜述经过筛分、破碎后的反应底物进行预处理。
试验前，将厨余和污泥分别单独浸泡在ｐＨ＝１３的ＮａＯＨ碱液中１２ｈ后，用ＨＣＩ将其ｐＨ调解到７，备用。
１．２试验流程与方法将预处理后厨余与污泥分别以１：１、２：１、３：ｌ、４：ｌ、５：ｌ和６：ｌ（干基比例）充分混合，将其装入５００ｍＬ的发酵瓶中定容至４００ｍＬ，加入接种物，置于３６±ｌ℃的恒温水浴槽中（在水槽中加入循环水泵确保水浴温度均匀），用氮气吹脱ｌｍｉｎ进行厌氧发酵试验。
每个发酵瓶中底物总最为８９（干基），偈量为２０９，Ｌｏ厌氧发酵试验装置示意图见图１。
采用５ｍＬ针筒在气体采样口收集气体，送入ＧＣ．７８００气相色谱（以氦气作载气，采用热导检测器，用ＴＤＸ－ＯＩ色谱收稿日期：２００８－０７．１０通讯作者：李爱民（１９６８一），男，教授、博士生导师，主要从事固体废弃物资源化等方面的研究。
ｌｅｅａｍ＠ｄｌｕｔ．ｅｄｕ．∞３期宋庆彬等：厨余和污泥不同混合比例碱处理产氢特性研究柱（２ｍＸ４ｍｍ）和５Ａ分子筛柱（２ｍ×４ｍ）分析发酵气体中的各组分含量）进行分析；用１０ｍＬ针筒在液体采样Ｅｌ收集液体，采用ＰＨＳ－２５数显精密ｐＨ计测量其ｐＨ；气体采用排饱和食盐水法收集，用量筒测量排水体积以确定气体体积。
试验中，溶液中的ＳＣＯＤ用微波消解法测定，还原糖采用ＤＮＳ法测量；ＴＯＣ采用ＴＯＣ分析仪测定；ＴＫＮ采用凯氏定氮法测定。
５１．控温装置２．恒温水浴槽３．厌氧发酵瓶４．液体采样【Ｊ５．气体采样几６．气体收集瓶７．量筒图１厌氧发酵试验装置示意图Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆａｎａｅｒｏｂｉｃｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｒｅａｃｔｏｒ１．３动力学分析用修正的Ｇｏｍｐｅａｚ式对联合发酵过程中的累积产氢量进行拟合［５’６】：Ｐ．ｄＨ（ｔ）＝Ｐ・ｅｘｐ｛一ｅｘｐ［等（Ａ一￡）＋１］｝（Ｉ）式中，日（￡）——发酵过程中的累积产氢最，ｍＬ；Ｐ一大产氢超，ｍＬ；Ｒ。
——最大产氢速率，ｍＬ／ｈ；Ａ——产氢延迟时间，ｈ；广常数，ｅ＝２．７１８２８１８２８。
Ｐ、Ｒ。
和Ａ的值采用ｅｘｃｅｌ２００３回归拟合产氢的试验数据得到。
联合发酵的最大比产氢速率和氢产率分别由式（２）和式（３）计算得到：最大比产氢速率（ｍＬ・ｇ一’（Ｖｓ）・ｈ一１）＝趸两诬Ｒｍ幂障氢产率（ｍｕｇ（ｖｓ））２趸鼯谣／－，ｊｌ疆一２结果与讨论（２）（３）２．１碱处理对厨余Ｓ００Ｄ和还原糖的影响本试验主要研究了厨余垃圾在碱处理下不同时刻的预处理效果。
１０９（湿基）厨余在３０ｍＬ不同ｐＨ的碱液预处理过程中，不同时刻的ＳＣＯＤ和还原糖变化情况见表１、表２。
由表１可知，经过不同ｐＨ的碱液预处理后的厨余样品，溶解到液相中的ＳＣＯＤ随处理时间延长而不断变大，预处理效果以强碱较为显著，经ｐＨ为１４和１３的碱液处理后，厨余样品的ＳＣＯＤ明显高于ｐＨ为１２和７的样品。
将ｐＨ＝１４和ｐＨ＝１３两种碱液的预处理效果进行对比，发现在预处理初期，ｐＨ＝１４碱液的ＳＣＯＤ明显高于ｐＨ＝１３的样品，但随着处理时间的增加，当超过３ｈ时，两者已无明显差别。
由表２叮知，预处理后厨余的还原糖含量变化同ＳＣＯＤ变化情况相似，不同之处在于预处理４５ｍｉｎ后，ｐＨ＝１３的碱液预处理后的还原糖含鼍要高于ｐＨ＝１４的情况。
综上可知，在本试验情况下，碱性越强对ＳＣＯＤ的影响越明显，对于还原糖含量，强碱也高于弱碱，但以ｐＨ＝１３的效果最好。
不同ｐＨ的碱液预处理后，溶液中的ＳＣＯＤ和还原糖含量增加，这主要是由于厨余垃圾巾的纤维素、木质素等物质的结构遭到了破坏，其内部有机物大量溶出造成的。
表１碱处理对厨余ＳＣＯＤ｛ｍｇ，Ｌ）影响Ｔａｂｌｅ１ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆａｌｋａｌｉｎｅｐｒｅｔｒｅａｌｍｅｎｔｏｎＳＣＯＤｏｆｆｏｏｄｗａｓｔｅ时间／ｍｉｎ１０３０４５６０１２０１８０ｐＨ＝１４１２０８４．２２２２％．２２３２３２．３２８９７６．４３１６７８．４３１６５７．２ｐＨ＝１３９５３１．２２０５９４．２２２３８１．３２８６３６．０３１１２７．６３１３１６．８ｐＨ＝１２１６１６．９４７６５．６６４６７．６１１６１６．０１５８２８．６１８３８１．６ｐＨ＝７９８９．３２５７９．５４７８５．６７８９５．７１０１４５．８１３０４５．７表２碱处理厨余还原糖含量（ｒ，ｃＣｍＬ）影响Ｔａｂｌｅ２Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆａｌｋａｌｉｎｅｐｒｅｕ＇ｅａｌｍｅｎｔｏｎｔｈｅｒｅｄｕｃｉｎｇＳｕｇａｒｏｆｆｏｏｄｗａ￥ｔｅ时问／ｒａｉｎ１０３０４５６０１２０１８０ｐＨ＝１４０．７６２．８７３．１０３．８１４．６０４．６５ｐＨ＝１３０．６９２．８１３．３８４．４７５．１３５．５４ｐＨ＝１２０．２３０．６３０．９５１．７４３．ｉＩ３．２０出三２Ｑ：！ＱＱ：堑Ｑ：塾！：堡！：塾至：垒２３９８太阳能学报３１卷综合上述碱液预处理后ＳＣＯＤ和还原糖含量的变化情况，本试验选取ｐＨ＝１３的ＮａＯＨ溶液进行预处理，同时为了强化预处理效果，预处理时间延长为１２ｈ。
２．２不同混合比例对氢气含量的影响碱处理后厨余与污泥不同混合比例对氢气含量的影响如图２所示，在发酵初期，氢气含量随着反应时间的增加逐渐增大，在第２２ｈ不同混合比例试验都达到发酵氢气含量的峰值，随后直到试验结束是一个氢气含量逐渐降低的过程，可知各种不同混合比例斌验在发酵过程中，其氢气含量变化趋势基本一致。
６０蓬４０咖加旷Ｉｉ｝ｉ２０Ｏ０４０８０１２０１６０ｔ／ｈ图２不同混合比例氢气含量变化盹．２’Ｉｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｉｘｉｎｇｒａｔｉｏｓｏｎｈｙｄｒｏｇｅｎｃｏｎｔｅｎｔ各种不同混合比例试验显示，起初随着试验中厨余比例的增加，氢气含量逐渐增加，当厨余／污泥为４：ｌ时，其最大氢气含量达到发酵产氢的最大值（５３．５０％），但在此条件下，氢气含量之后的下降较为迅速，波动较大；而在厨余／污泥为５：１时，其最大氢气含量为５２．６９％，稍微低于４：１，但氢气含量相对稳定，没有较大波动，因此认为此条件为氢气含量的最佳试验工况；随后当厨余比例再增加时，氢气含量开始有所下降。
最初，氢气含量随着厨余比例的增大而增加，这主要是由于厨余垃圾经碱预处理后的营养物质相对于污泥能够更容易、更大量地进入发酵环境，为产氧微生物的生长繁殖提供必须的营养物质，使其成为优势菌种，加快产氢过程的顺利进行；当厨余比例增加到一定程度时，氢气含量开始下降是由于厨余水解酸化过程中将产生大量酸，大量酸的累积将对产氢微生物起到一定抑制作用，同时由于污泥的比例降低，发酵过程中所需要的微生物将会减少，不利于产氢的顺利进行。
２．３不同混合比例对发酵比产氢速率的影响图３为厨余与污泥不同混合比例试验下的比产氢速率变化情况。
由图３可知，除厨余／污泥为３：１和６：ｌ时在第２２ｈ达到比产氢速率的峰值外，其它几种试验工况都在发酵开始后的第６ｈ到达比产氢速率峰值，最大比产氢速率峰值出现在厨余／污泥为４：ｌ时，为１．７３ｆ刖（ｈ・ｇＶＳ），其次为５：ｌ时的１．６０ｍＵ（ｈ・ｇｖｓ）。
同氢气浓度变化情况相似，在不同混合比例的发酵过程中，随着厨余比例的增加比产氧速率也是一个先增加再减小的过程。
由图３可知厨余／污泥为５：１时的产氢速率变化较４：１时更为稳定，在多数时刻其比产氢速率都优于其它混合比例的试验，因此认为厨余为５：１时为发酵过程比产氢速率的最佳状况。
１．８贫＞导１．２日＼褂盏ｏ．ｏ牝丑Ｏ４０８０１２０１６０ｔ／ｈ图３不同混合比例比产氢速率变化Ｆｉｇ．３Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｉｘｉｎｇｒａｔｉｏｓｏｎｔｈｅｈｙｄｒｏｇｅｎｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｒａｔｅ２．４不同混合比例对氢产率的影响厨余与污泥不同混合比例的氢产率变化情况如图４所示。
在试验开始后的前３０ｈ内，氢产率呈现急剧上升的趋势，这主要是由于在发酵初期发酵液中的营养物质能够充分满足产氧微生物的繁殖代谢，产氧过程能够较快较顺利的进行。